Толщины алюминиевых поглотителей
Еmax, МэВ | Rmax, мг/см2 | Толщина алюминиевой фольги, см |
0,14–0,20 | 25–50 | 0,01 |
0,30–0,40 | 0,04 | |
0,50–0,70 | 150–200 | 0,06 |
0,80–1,00 | 300–400 | 0,11 |
1,5 | 0,26 | |
2,0 | 0,35 | |
2,5 | 0,44 | |
3,0 | 0,56 |
Различие в схемах распада калия-40 и цезия-137 (см. рис. 7.1 и рис. 7.2) приводит к различным граничным энергиям бета-спектров в алюминиевом поглотителе. Для полного подавления бета-компоненты излучения цезия-137 в лабораторной работе достаточно двух слоев алюминиевого фильтра толщиной 0,03 см, тогда как подавление бета-компоненты излучения калия-40 этими же двумя слоями фольги лишь частичное с коэффициентом подавления 0 < k < 1.
2. Приборы и принадлежности
Наиболее распространенные детекторы бета-частиц: торцевые (с тонким слюдяным окошком) или тонкостенные цилиндрические счетчики Гейгера – Мюллера и сцинтилляционные счетчики с органическим сцинтиллятором.
В данной работе для измерений применяются дозиметр-радио-метр бытовой АНРИ-01-02 «Сосна», описание которого приведено в лабораторной работе № 1 и радиометр-дозиметр комбинированный смешанного применения бытовой РКСБ-104, описание которого приведено в лабораторной работе № 6.
3. Порядок выполнения работы и обработка результатов
Проведение измерений с использованием прибора АНРИ-01-02 «Сосна»
3.1.1. Включите прибор. Переключатель режима работы установите в положение «Т». Откройте заднюю крышку. Нажмите «Пуск» и, аккуратно положив прибор на стол на торец с полуоткрытой крышкой, в течение 5 мин измерьте количество импульсов Nф, которые соответствует естественному радиационному фону. Время зафиксируйте по своим часам.
3.1.2. Выполните измерение числа импульсов Nсф (сигнал и фон) для исследуемых препаратов KС1 (образец № 1) содержащих калий-40, грибного порошка (образец № 2), содержащего цезий-137 и их смеси (образец № 3). Для этого на кюветку с исследуемым веществом положите прибор с открытой крышкой (детектором точно на кюветку). Время измерения – 5 мин.
Число импульсов Nс (сигнал) вычисляется по формуле
Nс = Nсф – Nф. (7.2)
3.1.3. Выполните измерения числа импульсов Nсф для исследуемых препаратов (№ 1, № 2, № 3) с двумя слоями алюминиевого фильтра (на кюветку положите фильтры, сверху установите прибор с открытой крышкой). Для каждого из препаратов рассчитывайте Nс. Убедитесь, что бета-излучение цезия-137, находящегося в грибном порошке, полностью поглощается алюминиевыми фильтрами (для образца № 2 число Nсф ≈ Nф). Данные результатов измерений занесите в табл. 7.3.
Таблица 7.3
Результаты измерений
№ образца | Исследуемый препарат | Nф | Nсф | Nс | ||
без фильтра | с фильтром | без фильтра | с фильтром | |||
KС1 (K-40) | ||||||
Грибной порошок (Cs-137) | ||||||
Смесь KС1 и грибного порошка |
3.1.4. Определите коэффициент подавления k бета-излучения калия-40, находящегося в KС1 (образец № 1), двумя алюминиевыми фильтрами:
, (7.3)
где – число импульсов от первого образца с фильтром; – число импульсов от первого образца без фильтра.
3.1.5. Определите число импульсов от смеси препаратов без фильтра (обозначим его по номеру образца) по формуле
, (7.4)
где N1 и N2 – число импульсов от каждого из компонентов смеси.
Число импульсов от смеси препаратов с фильтром (обозначим его ) будет равно
, (7.5)
так как излучение от второго компонента смеси (грибного порошка) практически полностью подавляется фильтром. Используя определенные значения , и значение коэффициента подавления k, решите совместно уравнения (7.4) и (7.5) и найдите N1 и N2. Результаты расчетов занесите в табл. 7.4.
Таблица 7.4
Результаты расчетов
№ образца | Анализируемый препарат | N1 | N2 | k | А1, Ки/л | А2, Ки/л |
Смесь KС1 и грибного порошка |
3.1.6. Определите объемные активности А1 и А2 каждой из компонент смеси:
; , (7.6)
где kп – постоянная прибора (kп = 8×10–9 Ки×мин/л); t – время измерения, мин.