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 At – 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 Аt 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 Аt 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: Ni+f = ni+f /5 .
5. Подсчитайте скорость счета от радиоактивного источника: Ni= Ni+f – Nf .
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?
Лабораторная работа №5. Определение содержания
Калия в удобрениях по бета-активности