Что называется периодом полураспада?
Филиал Федерального автономного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Заочный факультет
Кафедра ядерной физики
Лабораторная работа №2
Тема: Исследование искусственной радиоактивности
Выполнил:
студент группы ЭиА-С12-з
Казаков Е.И.
Проверил: Гончарова И.Н.
Обнинск 2015
Цель работы: определение периода полураспада 116In.
Ход работы:
Рисунок 1.1 - Блок схема установки для измерения наведенной активности
1. Образец, содержащий 116In;
2. Счетчик излучения;
3. Свинцовый защитный контейнер для уменьшения фона;
4. Источник питания детектора;
5. Измерительное устройство;
6. Печатающее устройство
В данной работе активация образца 115In осуществляется нейтронами, которые замедляются в баке с водой. Активация осуществляется в реакции радиационного захвата
n + 115In 116In + ,
которая является типичным примером так называемой резонансной реакции. Сечение этой реакции представлено на рисунке 1.2, где отчетливо виден резонанс при энергии нейтронов, равной 1,46 эВ. Большая величина этого резонанса приводит к тому, что активация, в основном обусловлена поглощением нейтронов, энергия которых в процессе замедления близка к величине 1,46 эВ.
Рисунок 1.2 – Сечение реакции n + 115In 116In +
После захвата нейтрона образуется неустойчивое нейтронно-избыточное ядро 116In, которое сдвигается с дорожки стабильности и распадается по следующей схеме:
116In - + + 116Sn*
Образующееся в результате -распада ядро 116Sn* возбуждено. Освобождение от избыточной энергии и переход в стабильное состояние 116Sn сопровождается -излучением. С громадным запасом можно считать, что -излучение сопровождает -распад мгновенно. Поэтому для измерения периода полураспада можно использовать как -, так и -излучение в зависимости от типа применяемого реактора.
Обычно для определения периода полураспада измеряется постоянная распада :
А (t) = N(t).
Определение числа атомов, содержащихся в образце, выполняется методами химического анализа и требует продолжительного времени. Кроме того, необходимо измерение абсолютной активности образца. По этим причинам такой метод определения может быть использован, если очень мало, когда уменьшением N за время опыта можно пренебречь. Если достаточно велико, то его можно определить по формуле:
А (t) =А0e-r
измеряя уменьшение активности в зависимости от времени. Весьма простой способ непосредственно определения T1/2 заключается в измерении времени t = T1/2, необходимого для уменьшения активно наполовину. Этот метод дает хорошие результаты, если время измерения активности t<<T1/2 , а измеренное за этот промежуток времени количество ядер N, испытавших распад, обеспечивает необходимую статистическую точность определения T1/2 .
N = GkA t,
где – эффективность регистрации измеряемого излучения;
G – геометрический фактор, равный доле частиц, испущенных образцом и попавших в детектор;
k – среднее число частиц, которые используются для измерения, испускаемых на один акт распада.
Если во время измерений взаимное расположение счетчика и образца остается неизменным, а рабочий режим счетчика поддерживается постоянным с высокой точностью, то произведение m= Gk не будет зависеть от времени. Следовательно, число отсчетов N за время t будет прямо пропорционально активности образца А (t) в данный момент времени, то есть скорость счета равна
(t) = N(t)/t = mA(t)
и будет экспоненциально уменьшаться за время опыта.
Ход работы:
Расчет дозы облучения:
t=3600 c
Da=500 МэВ
Db,5 = Db/5 = 25
Db = Dа/4 = 125
Фd = Db/ Dmax = 5,58109
фd = Фd/t =155104
rmin = (I/4 фd) = 0,02
Nф = 15
Интервал – 60 секунд, время одной экспозиции 50 секунд, пауза 10 секунд
Таблица 1 - Таблица данных:
№ | интервал | Ni | ln(Ni – Nф ) | 2 (Yi) |
8.51 | 0,03 | |||
8,48 | 0,03 | |||
8,48 | 0,03 | |||
8,47 | 0,03 | |||
8,46 | 0,03 | |||
8,45 | 0,03 | |||
8,44 | 0,03 | |||
8,44 | 0,03 | |||
8,42 | 0,03 | |||
8,40 | 0,03 | |||
8,39 | 0,03 | |||
8,37 | 0,03 | |||
8,36 | 0,03 | |||
8,36 | 0,03 | |||
8,34 | 0,03 | |||
8,32 | 0,03 | |||
8,30 | 0,03 | |||
8,29 | 0,03 | |||
8,29 | 0,03 | |||
8,27 | 0,03 | |||
8,26 | 0,03 | |||
8,27 | 0,03 | |||
8,25 | 0,03 | |||
8,22 | 0,03 | |||
8,20 | 0,03 | |||
8,21 | 0,03 | |||
8,15 | 0,03 | |||
8,15 | 0,03 | |||
Продолжение табл.1 | ||||
8,14 | 0,03 | |||
8,17 | 0,03 | |||
8,13 | 0,03 | |||
8,10 | 0,03 | |||
8,11 | 0,03 | |||
8,10 | 0,03 | |||
8,06 | 0,03-0,04 | |||
8,07 | 0,03-0,04 | |||
8,05 | 0,04 | |||
8,03 | 0,04 | |||
8,01 | 0,04 | |||
8,04 | 0,04 | |||
8,02 | 0,04 | |||
8,02 | 0,04 | |||
7,98 | 0,04 | |||
7,99 | 0,04 | |||
7,93 | 0,04 | |||
7,90 | 0,04 | |||
7,93 | 0,04 | |||
7,91 | 0,04 | |||
7,90 | 0,04 | |||
7,87 | 0,04 |
2(1) = 0,0084
2(2) = 0
Критерий согласия = 36,71
Рисунок 1 – Графическое представление результатов измерений
Вывод: вычисленный период полураспада - практически совпал с его теоретическим значением равным 54,29 мин.
Контрольные вопросы:
Что называется периодом полураспада?
Период полураспада T1/2—время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое.