Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-АТ1320

(РКГ-01 или радиометр КРВП-ЗБ), весы лабораторные, соли калия (KCl, K₂SO₄, KH₂PO₄ или др.)

Выполнение работы

Подготовьте к работе радиометр.

2. Измерьте фон счетчика.

3. Определите массу пробы m_пробы (взвешиванием).

4. Измерьте удельную активность ⁴⁰К в пробе и рассчитайте ее активность по формуле А = а_m·m_пробы,

где a_m – удельная активность пробы, Бк/кг;

m_пробы – масса исследуемой пробы, кг.

5. Исходя из химической формулы соли и массы пробы (m_пробы), опре­делите общее содержание калия в пробе.

Например, в опыте используется проба сернокислого калия массой 1350 г. Молярная масса К₂SО₄

М = 39·2+31+ 16·4= 173 г/моль.

Общее содержание калия в пробе определяется из пропор­ции

173 г K₂SO₄ содержит 78 г К, а

1350 г – Х г.

Отсюда х =1350·78/173 = 608,7 г.

6. Зная, что содержание изотопа ⁴⁰К в природной смеси изотопов калия равно 0,0118%, определите количество радиоактивного ка­лия в пробе в граммах:

г.

6. Подставьте полученные значения m и А в формулу (4.4) и рассчитайте период полураспада ⁴⁰К в секундах и годах.

7. Полученный результат сравните со справочным.

Задание 4.2. Определение периода полураспада

Короткоживущего изотопа

Метод, описанный здесь, применяется для определения периодов полураспада, лежащих в интервале от нескольких минут до нескольких месяцев или даже лет. Этот метод осно­ван на использовании интегральной формы основного закона радиоактивного распада:

,

где A_t – регистрируемая активность в момент времени t;

а…. – регистрируемая активность в начальный момент времени, т. е. t=0;

λ – постоянная распада;

t – время, в течение которого ведется наблюдение.

На практике поступают следующим образом. В строго по­стоянных условиях через некоторые промежутки времени определяют регистрируемую активность А_t данной пробы. Из­мерения продолжают до тех пор, пока активность не уменьшится по крайней мере в два раза.

При обработке результатов экспериментальных данных необходимо построить график распада данного изотопа. По оси абсцисс (горизонтальная ось) откладывается время t, про­шедшее с момента начала измерений, а по оси ординат (вер­тикальная ось) – регистрируемая активность А_t или же ее ло­гарифм, в зависимости от того, применяют полулогарифмиче­скую или миллиметровую бумаги.

Если имеется полулогарифмическая бумага, то достаточ­но нанести значения регистрируемых активностей в зависи­мости от времени. Через полученные точки проводят прямую. Далее находят с помощью графика время, по истечении ко­торого регистрируемая активность снизится в два раза. Это время и будет периодом полураспада.

При построении графика на миллиметровой бумаге нахо­дят значения логарифмов регистрируемой активности и нано­сят их на бумагу в зависимости от времени. Получают гра­фик. На оси ординат находят отрезок, численно равный lg2(отрезок, ординаты начала и конца которого отличаются меж­ду собой на lg2=0,3010), и проектируют этот отрезок на ось абсцисс, определяя тем самым период полураспада. Постоянную распада можно определить графически через тангенс угла наклона построенной прямой к оси абсцисс.

Материалы и оборудование: радиометр КРВП-ЗБ; радиоактивный раствор фосфора-32; алюминиевые чашеч­ки; вытяжной шкаф, инфракрасная лампа.

Выполнение работы

1. Подготовьте к работе радиометр (см. работу №3 п.1–5).

2. С помощью пипетки поместите 2–3 капли радиоактив­ного раствора фосфора-32 в алюминиевую чашечку.

3. Высушите пробу. Для этого алюминиевую чашечку с раствором поставьте под инфракрасную лампу в вытяжной шкаф с включенной вентиляцией.

4. Поставьте чашечку с пробой на подставку, поместите в блок детектирования и измерьте число импульсов n₁ за 5 мин (i – номер измерения). Рассчитайте скорость счета от радиоактивного источника с фоном: N_i+f = n_i+f /5 .

5. Подсчитайте скорость счета от радиоактивного источника: N_i= N_i+f – N_f .

6. Выньте чашечку с пробой из блока детектирования и по­местите в шкаф для хранения.

7. Через 7 и 14 суток снова произведите аналогичные из­мерения (до уменьшения активности пробы минимум в два раза).

8. Результаты измерений и расчеты занесите в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Результаты измерений и расчетов

Номер изм.	Дата проведения измерения (число, месяц, часы, минуты)	Число импульсов от радиоактивного источника с фоном ni+f, имп	Скорость счета от радиоак-тивного источника с фоном Ni+f, имп/ мин	Скорость счета фона Nf, имп/ мин	Cкорость счета от радиоак-тивного источника Ni, имп/мин	Время, прошедшее от начала измерений t, сут.

9. Постройте график и определите период по­лураспада.

Контрольные вопросы

1. Какими величинами характеризуется каждый радио­активный изотоп?

2. Каков физический смысл постоянной распада?

3. Что называется периодом полураспада?

4. В каких единицах измеряется постоянная распада?

5. В чем измеряется период полураспада?

6. Как связаны между собой постоянная распада и период полураспада?

7. Влияют ли внешние условия на значения периода полу­распада и постоянной распада?

8. Как определяются периоды полураспада долгоживущих изотопов?

9. Как определяется общее содержание калия в пробе?

10. Как определяется содержание радиоактивного калия в пробе?

11. Как определяются периоды полураспада короткоживущих радионуклидов?