Порядок выполнения работы

[практикум] [законы радиоактивного распада] [альфа-распад] [описание установки] [измерения]

Порядок выполнения работы

УПРАЖНЕНИЕ 1

Измерение энергетических спектров альфа-частиц от источников
Идентификация изотопов по энергии альфа-частиц

Рис. 1.

Для градуировки спектрометра вначале измеряется спектр aльфа-частиц, испускаемых источником ²²⁶Ra, который содержит этот изотоп с продуктами его распада. В спектре этого источника наблюдается пять групп aльфа-частиц с энергиями 4.782, 5.305, 5.490, 6.002 и 7.687 МэВ. Затем измеряются спектры других источников, для которых необходимо определить энергии aльфа-частиц. Постройте спектры aльфа-частиц. Рекомендованная форма графического представления результатов показана на рис.1.
Измеренные амплитудные спектры необходимо преобразовать в энергетические. Для этого нужно провести энергетическую градуировку, т.е. поставить в соответствие энергии альфа-частиц номер канала. Положение пика можно характеризовать номером канала n с максимальныной статистикой N_max, либо n_ср которое определяется формулой

(1)

где n_i – номер i-го канала, N_i – количество, зарегистрированных в этом канале событии. Суммирование проводится по каналам пика для которых N_i > N_max/2.
Интенсивности альфа-переходов пропорциональны площадям соотвествующих пиков. Собственная ширина альфа-линии Г, имеющее распределение Брейта-Вигнера, мала (Г<<1эВ) и определяется принципом неопределенности. Таким образом альфа-частицы, соответствующие конкретному переходу имеют практически одинаковые энергии. На спектре видны пики альфа-распадов, имеющие форму близкую к гауссовой. Ширина пиков (разрешение установки - полная ширина на половине высоты пика) существенно больше собственной ширины альфа-линии. Она определяется шумами детектора и электронной апаратуры. Определенный вклад в уширение пиков вносит также энергетического страгглинг в источнике.

Рис. 2.

Некоторая ассиметрия экспериментальных распределений – затянутая низкоэнергетическая часть - связана с тем, что из-за конечного телесного угла колиматора (см. рис. 2) часть альфа-частиц попадают в детектор под углом к линии кратчайшего расстояния между источником и детектором, проходят бо'льший путь и, следовательно, теряют бо'льшую энергию. Кроме того, альфа частицы могут потерять часть своей энергии на краях колиматора.
Идентифицируйте пики на альфа-спектре источника ²²⁶Ra (см. табл. 1). С помощью градуировочной кривой, определите энергии неизвестных источников, а по этим энергиям, используя данные табл.1, идентифицируйте соответствующие изотопы. По нескольким пикам определите разрешение установки. Разрешение необходимо указать в энергетических единицах.

При сдаче необходимо представить:

Графики измеренных спектров с нанесенными на них статистическими погрешностями.
Градуировочную кривую.
Энергии aльфа-линий и соотнесение их к конкретным изотопам, которые их испускают.
Оценку энергетического разрешения установки.

УПРАЖНЕНИЕ 2

Определение времени изготовления источника²²⁶Ra

Схема распада ²²⁶Ra и его продуктов показан на рис. 7. Измеряя спектр альфа-частиц свежеприготовленного препарата ²²⁶Ra, Вы увидите только альфа-пик распада радия с энергией 4.869 МэВ. Сможете ли Вы обнаружить изменение интенсивности распада радия?
²²⁶Ra распадается в ²²²Rn. Количество радона увеличивается, но он одновременно и распадается в ²¹⁸Po. Какое уравнение можно написать для интенсивности линии радона? Как будут соотносится интенсивности ²²⁶Ra и ²²²Rn через время равное периоду полураспада ²²²Rn? Какая максимальная интенсивность ²²²Rn может быть достигнута. Когда это произойдет? Что можно сказать о динамике интенсивностей распада ²¹⁸Po и ²¹⁴Po? Когда интенсивности этих линий достигнут максимума? Как будет меняться их интенсивность после достижения максимума? Какое уравнение можно записать для интенсивности альфа-пика ²¹⁰Po? Все ли продукты распада ²²⁶Ra находятся в вековом равновесии? Исходя из результатов анализа оцените время изготовления источника.

Рис. 3.

При сдаче необходимо представить:

Оценку времени изготовления источника. Оцените точность, с которой можно оценить время изготовления источника.

[практикум] [законы радиоактивного распада] [альфа-распад] [описание установки] [измерения]