Кафедра ядерной физики

Филиал Федерального автономного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Заочный факультет

Кафедра ядерной физики

Кафедра ядерной физики - student2.ru

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:

Кафедра ядерной физики - student2.ru

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 + γ,

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.

Кафедра ядерной физики - student2.ru

Рисунок 1.2 – Сечение реакции n + 115In →116In + γ

После захвата нейтрона образуется неустойчивое нейтронно-избыточное ядро 116In, которое сдвигается с дорожки стабильности и распадается по следующей схеме:

116In →β- + ν + 116Sn*

Образующееся в результате β-распада ядро 116Sn* возбуждено. Освобождение от избыточной энергии и переход в стабильное состояние 116Sn сопровождается γ-излучением. С громадным запасом можно считать, что γ-излучение сопровождает β-распад мгновенно. Поэтому для измерения периода полураспада можно использовать как β-, так и γ-излучение в зависимости от типа применяемого реактора.

Обычно для определения периода полураспада измеряется постоянная распада λ:

А (t) = λN(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 λ очень мало, когда уменьшением N за время опыта можно пренебречь. Если λ достаточно велико, то его можно определить по формуле:

А (t) =А0e-λr

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 Δt<<T1/2 , а измеренное за этот промежуток времени количество ядер ΔN, испытавших распад, обеспечивает необходимую статистическую точность определения T1/2 .

ΔN = ε∙G∙k∙A∙ Δt,

где ε – 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= ε∙G∙k не будет зависеть от времени. Следовательно, число отсчетов ΔN за время Δt будет прямо пропорционально активности образца А (t) в данный момент времени, то есть скорость счета равна

ṅ(t) = ΔN(t)/Δt = mA(t)

и будет экспоненциально уменьшаться за время опыта.

Ход работы:

Расчет дозы облучения:

Кафедра ядерной физики - student2.ru Кафедра ядерной физики - student2.ru

t=3600 c

Da=500 МэВ

Db,5 = Db/5 = 25

Db = Dа/4 = 125

Фd = Db/ Dmax = 5,58∙109

фd = Фd/t =155∙104

rmin = (Iβ/4π 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 ) 2σ (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

Кафедра ядерной физики - student2.ru

Кафедра ядерной физики - student2.ru

2σ(α1) = 0,0084

2σ(α2) = 0

Кафедра ядерной физики - student2.ru

Критерий согласия Кафедра ядерной физики - student2.ru = 36,71

Кафедра ядерной физики - student2.ru

Кафедра ядерной физики - student2.ru

Рисунок 1 – Графическое представление результатов измерений

Вывод: вычисленный период полураспада Кафедра ядерной физики - student2.ru - практически совпал с его теоретическим значением равным 54,29 мин.

Контрольные вопросы:

Наши рекомендации