Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Теоретичні відомості

Лабораторна робота №6-2

З дисципліни: «Фізика»

На тему: «Визначення активності джерела
b-випромінювання»

 

Підготував: студент групи МІТ-11(б)

Сікорський Дмитро

 

 

Перевірив: к.ф.-м.н.,доц. Стасенко В.А.

 

 

Вінниця 2012

Мета роботи: освоїти один із методів визначення активності джерела -випромінювання.

Прилади і матеріали: перерахунковий прилад ПСО-2,4 з блоком детектування; джерело і -випромінювання Sr90.

 

Теоретичні відомості

Процес самовільного перетворення нестійких ізотопів одних хімічних елементів в ізотопи інших елементів з випромінюванням елементарних частинок або ядер легких хімічних елементів називається радіоактивністю.

Явище радіоактивності обумовлене лише внутрішньою будовою ядра і не залежить від зовнішніх умов (тиску, температури, агрегатного стану та ін.). Всі спроби вплинути на хід радіоактивного розпаду не дали бажаних результатів.

Радіоактивний розпад не завжди закінчується утворенням стабільного ядра. У багатьох випадках спостерігаються ланцюжки радіоактивних розпадів, в яких ядра знаходяться в близькій взаємодії одне з одним. Такі радіоактивні ланцюжки називають радіоактивними рядами.

Серед природних радіоактивних речовин є принаймні три елементи, період піврозпаду яких є одного порядку з віком Землі, приблизно рівним 4,5×109 років. До них відносяться ізотопи 92U2381/2=4,5×109 років), 92U2351/2=7,13×108 років), і 90Th2321/2=1,4×1010 років). Ці елементи розміщені в кінці періодичної системи Менделєєва і входять до групи актиноїдів. Вони дають початок трьом природним радіоактивним рядам: урану (92U238), актинію (92U235) і торію (90Th232).

Імовірність радіоактивного розпаду l ядра за одиницю часу є сталою величиною для даного елемента. Звідси випливає, що число актів радіоактивного розпаду dN за інтервал часу dt пропорційне кількості радіоактивних ядер N(t) в момент часу t.

. (1)

Величину l, яка має розмірність с-1 називають сталою радіоактивного розпаду. Знак мінус у співвідношенні (1) вказує на зменшення числа радіоактивних ядер з часом.

Інтегрування диференціального рівняння (1) після поділу змінних дає вираз:

, (2)

де В – константа інтегрування.

При t=0 число радіоактивних ядер було, рівним N0. Тому:

. (3)

З (2) і (3) одержимо:

. (4)

Або

. (5)

Потенціюючи вираз (5), одержимо:

. (6)

Рівняння (6) відоме під назвою закону радіоактивного розпаду. В цьому рівнянні:

N(t) – число ядер, які не розпались на момент часу t;

N0 – початкове число атомних ядер;

l – стала радіоактивного розпаду.

Кількість ядер, які розпадаються за час t, визначається співвідношенням:

. (7)

Час, за який розпадається половина початкового числа ядер, називається періодом піврозпаду Т. Величина Т визначається із співвідношення:

,

звідки:

, (8)

де – середній час життя радіоактивного ядра.

Нові продукти розпаду можуть бути також радіоактивними. Якщо період піврозпаду препарату «А» значно більший періоду піврозпаду препарату «В», то число ядер NB виражається через число ядер NА таким співвідношенням:

. (9)

Через деякий час t між радіоактивними нуклідами «А» і «В» наступить рівновага, тобто;

. (10)

 

Будь-який радіоактивний розпад характеризується активністю розпаду, тобто числом розпадів за одиницю часу.

Із закону радіоактивного розпаду легко визначити активність А:

,

де — початкова активність препарату.

Тому:

. (11)

Одиницею активності будь-якого препарату є 1 Бк (Бекерель), тобто один акт розладу за 1с. ().

Дещо раніше користувались одиницею активності в 1 Кі (кюрі).

І Кі = 3,7×1010 Бк.

Слід відмітити, що хімічно чистий радій масою 1 г якраз має активність в 1 Кі.

Після відкриття явища радіоактивного розпаду було виявлено, що різні ядра розпадаються по-різному, з випромінюванням різних частинок. Розрізняють три основні види радіоактивності, які позначають грецькими буквами a, b і g.

Розглянемо детальніше природу b-розпаду. Бета-розпадом називається група перетворень атомних ядер, при яких один із нейтронів в ядрі перетворюється в протон або один із протонів у ядрі перетворюється в нейтрон. Одна із особливостей b- розпаду – це суцільний енергетичний спектр b-частинок. Розподіл b-частинок подано на рис. 6.2.1:

Енергія b- частинок змінюється від нуля до максимального значення. Енергетичний спектр b-частинок вимірюється магнітним b-спектрометром.

Крім електронів (позитронів) при b- розпаді випромінюється нейтрино n0 (антинейтрино ). Нейтрино і антинейтрино мають спін і рухаються подібно до g- кванта зі швидкістю світла, не маючи при цьому ні маси, ні заряду.

Енергія b- частинки . Вона залежить від енергії, яку при цьому має нейтрино, що і є головною причиною суцільного спектра b-частинок. В середньому разом з b- частинками звільняється енергія, яка дорівнює .

 

Рис. 6.2.1

Згідно з сучасною теорією ядро, яке містить надлишок нейтронів порівняно зі стабільним ядром з таким же порядковим номером Z, здатне на b-розпад. При цьому в ядрі відбувається перетворення одного із нейтронів в протон:

, (12)

де +1р1 – протон;

-1b0 – електрон;

– антинейтрино.

Якщо ж ядро має надлишок протонів, порівняно з числом нейтронів, то в ядрі можливе перетворення:

, (13)

де 0n1 – нейтрон;

-1b0 – позитрон;

n0 – нейтрино.

Таке перетворення протона в нейтрон (13) можливе лише в ядрі. Вільний протон не може мати достатньої енергії для такого перетворення. Джерелом додаткової енергії можуть бути нуклони в збудженому ядрі.

Існує ще один вид b-розпаду, який пов’язаний із захопленням ядром одного із електронів оболонки атома. В результаті один із протонів ядра перетворюється в нейтрон, випускаючи при цьому нейтрино:

. (14)

 

Дочірнє ядро може виявитись у збудженому стані, тому воно здатне на випромінювання одного або кількох g-фотонів.

Захоплення електрона ядром може відбутись з К-, L- або М-оболонки атома. Заповнення утворених вакансій більш високо розміщеними електронами приводить до рентгенівського випромінювання, за допомогою якого і було виявлене електронне захоплення у 1937 році.

 

Поделиться:





Читайте также:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...