Кафедра ядерной физики. Лабораторная работа №3
Лабораторная работа №3 Тема: Изучение распределения пробегов α-частиц и определение энергии α-частиц
Выполнил: студент группы ЭиА-С12-з Казаков Е.И. Проверил: Гончарова И.Н.
Обнинск 2015 Цель работы: изучение распределения пробегов α-частиц и определение энергии α-частиц. Ход работы: Ядра изотопа гелия называются α-частицами. α-частицы образуются при радиоактивном распаде тяжелых ядер, а также могут быть получены на ускорителях заряженных частиц. Ядро гелия содержит два протона и два нейтрона и является примером дважды магического ядра, удельная энергия связи которого является аномально высокой для ядер в начале таблицы Менделеева и составляет 7,03 МэВ на один нуклон. Масса α-частицы равна 4,00273 а.е.м, спин и дипольный магнитный момент равны 0. Квадрупольный электрический момент α-частицы также равен нулю, что свидетельствует о сферической форме ядра. α-частица относится к разряду тяжелых заряженных частиц. Тяжелыми заряженными частицами принято называть частицы, масса которых в несколько тысяч раз превышает массу электрона. При изучении пробегов α-частиц обычно пользуются тонкими радиоактивными источниками. Источник считается тонким, если α-частицы, образовавшиеся во внутренних слоях источника, проходят через материал источника, не изменяя практически своей энергии. Для выполнения данной работы применяется тонкий источник α-частиц. Схема измерительно устройства приведена на рисунке 1. Рисунок 1 – Схема измерительного устройства 1 – источник α-частиц; 2 – коллиматор; 3 – полупроводниковый детектор; 4 – светонепроницаемый корпус Детектор может перемещаться с помощью верньерного устройства в пределах [x0, xm]. Величина x0 определяется, в основном, размером коллиматора, а хт – величиной максимального пробега α-частиц. Nф =14 Время экспозиции 60 секунд Таблица 1 – Таблица данных.
Здесь -количество фоновых отсчетов в точке за время измерения - число отсчетов в точке , обусловленных только исследуемым излучением ; - среднеквадратичная погрешность числа отсчетов . На рисунке 2 представлен график зависимости Nn(х). Рисунок 2 - График зависимости Nn(х).
Кинетическая энергия α-частиц, испускаемых источником , определяется по формуле: , МэВ
где Ra = - оценка пробегов α-частиц в воздухе при нормальных условиях. Находим оценку средней величины пробега -частиц в воздухе: МэВ Посчитаем погрешность для ΔTа :
Вывод: В данной лабораторной работе мы изучили распределения пробегов a-частиц и научились пределять энергии a-частиц: Ta=(4,9+0,3) МэВ. Графически представили энергетический спектр a-частиц, нашли оценку средней величины пробега a-частиц: R0=34,5 мм.
Контрольные вопросы. 1) Что показывают кривые интегрального и дифференциального распределений α-частиц? Интегральная кривая показывает зависимость числа - частиц, зарегистрированных в единицу времени в фиксированном телесном угле и прошедших определенный слой вещества. Дифференциальная кривая показывает среднюю величину пробега, являющуюся координатой максимума кривой. 2) Определение тонкого и толстого α-источника. Источник считается тонким, если - частицы, образовавшиеся во внутренних слоях источника, проходят через материал источника, не изменяя практически своей энергии, т.е. ;в противном случае, если , источник считается толстым 3) Виды потерь энергии α-частиц при прохождении через вещество и их вклад при различных энергиях α-частиц. Тяжелые заряженные частицы при движении в веществе передают свою энергию, главным образом, электронам атомных оболочек посредством кулоновских сил, производя возбуждение и ионизацию атомов и молекул, а также диссоциацию молекул вещества. Неупругие потери энергии такого рода называются ионизационными. Возможны и кулоновские взаимодействия с ядрами атомов вещества, но такие взаимодействия маловероятны. 4) Чем объяснить прямолинейный путь α-частиц в воздухе? Процесс сброса энергии быстрой и тяжелой заряженной частиц происходит малыми порциями , т.е. фактически непрерывно. Сама же быстрая частица при столкновении с отдельным электроном мало отклоняется от своего пути из-за ее большой массы (сравнительно с массой электрона). К тому же и эти малые отклонения компенсируют друг друга при огромном числе случайно ориентированных столкновений. Поэтому траектория тяжелой заряженной частицы в веществе практически прямолинейна. 5) Как изменяются (начертить) интегральная и дифференциальная кривые при изменении давления воздуха в объеме между источником и детектором для тонкого α-источника? При повышении давления дифференциальная кривая «сжимается». 6) Как объяснить разброс длин пробегов для монохроматических α- частиц? Разброс длин пробегов – страгглинг, - объясняется флуктуациями числа атомов на пути частицы и перезарядкой частиц при их движении. 7) Оценить естественную ширину распределения α-частиц по длинам пробега? В энергетических α-спектрах радиоактивных нуклидов часто наблюдается тонкая структура, т.к. α-спектры зачастую состоят из дискретных линий, соответствующих α-распаду на различные состояния дочерних ядер. 8) Оценить средние потери энергии α-частиц в источнике? Некоторая ассиметрия экспериментальных распределений – затянутая низкоэнергетическая часть – связана с тем, что из-за конечного телесного угла коллиматора часть α-частиц попадают в детектор под углом к линии кратчайшего расстояния между источником и детектором, проходят большой путь и, следовательно, теряют большую энергию. Кроме того. α-частицы могут потерять часть своей энергии на краях коллиматора. Наконец, часть α-переходов происходит на возбужденные состояния конечных ядер, что также вносит вклад в ассиметрию пиков. «Обнинский институт атомной энергетики –
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1645)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |