|
|
лаба физика 3. Лабораторная работа 3 бетаспектроскопия регистрация спектров бетачастиц, прохождение бетачастиц через вещество
КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Лабораторная работа №3
БЕТА-СПЕКТРОСКОПИЯ: РЕГИСТРАЦИЯ СПЕКТРОВ БЕТА-ЧАСТИЦ, ПРОХОЖДЕНИЕ БЕТА-ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО
Казань — 2022
Цель работы
Цель настоящей работы – знакомство с бета-радиоактивностью и основными закономерностям бета-распада. Практическая часть работы включает в себя знакомство с техникой и методикой регистрации энергетических спектров бета-частиц на примере регистрации бета-спектра препарата 90Sr с помощью предварительно откалиброванного по гамма-линиям 60Co спектрометра со сцинтилляционным детектором. После этого предлагается пронаблюдать взаимодействие бета частиц с веществом посредством регистрации спектров бета-частиц 90Sr для различных толщин алюминиевого поглотителя.
Описание установки
1 – унифицированный узел сбора данных CassyLab2;
2 – модуль многоканального анализатора;
3 – радиационная защита (Pb, 1 см);
4 – сцинтилляционный детектор;
5 – высоковольтный источник питания ФЭУ сцинтилляционного детектора;
6 – держатель бета-радиоактивного источника
Ход работы
Включила ноутбук, источник питания CassyLab2, высоковольтный источник питания ФЭУ детектора. Запустила программное обеспечение CassyLab2. В окне «Cassy» выберала в качестве «measurement channel» верхний квадрат левого. В окне «Cassy» выберала «Show Measuring Parameters». Установила время измерения 10 минут с шагом времени в 1 секунду, напряжение на высоковольтном источнике питания ФЭУ 500В.
Попросила лаборанта установить калибровочный гамма-источник. На вкладке главного меню «Measurement» выберала пункт «Start/stop Measurement». Отрегулировала высокое напряжение питания ФЭУ таким образом, чтобы спектр калибровочного источника максимально покрывал измерительную шкалу, т.е. чтобы он не обрывался справа и не был чрезмерно сжат в течение всех 10 минут. Остановила измерения. По окончании выбора рабочего напряжения ФЭУ выполнила регистрацию калибровочного спектра в течение 10 минут. Выполнила калибровку энергетической шкалы по зарегистрированному спектру. Попросила лаборанта убрать калибровочный источник и установить бета-источник 90Sr. Зарегистрировала спектр бета-частиц без поглотителя. Поместила алюминиевую пластину на торец сцинтилляционного детектора и зарегистрировала спектр с поглотителем.
Повторила предыдущий шаг с другой толщиной поглотителя. На измеренных спектрах определила Em как точку пересечения спектра и оси абсцисс
Результаты
Форма бета-спектра
Рисунок 2 – Бета-спектр 90Sr без поглотителя (чёрная кривая) и с алюминиевым поглотителем различной толщины (цветные кривые)
Обработка результатов
Определение удельных потерь энергии
Построили график зависимости Em от толщины поглотителя. На нем показана зависимость максимальной энергии бета-частиц от толщины алюминиевого поглотителя. Наклон прямой линии, аппроксимирующий экспериментальную зависимость, показывает потери энергии на единицу длины пути бета-частиц в алюминии:
График зависимости макс энергии бета-частиц Е от толщины поглотителя d
Определение энергии распада
Алюминиевая защита сцинтилляционного детектора (d0 = 0.4 мм) приводит к дополнительным потерям энергии бета-частиц:
Вывод
Измеренная величина потери энергии на единицу длины пути бета-частиц в алюминии (385,37 ) оказывается несколько меньшей из методички для чистого алюминия (410 ) , поскольку алюминий, выпускаемый промышленным способом, всегда содержит небольшое количество примесей с большим атомным номером. Оценила толщину поглотителя, необходимую для полного поглощения бета-частиц 90Sr 4,95мм. С поправкой на потери в защите измеренная максимальная энергия бета- частиц, покидающих источник, составляет E = 1909 кэВ + 154 кэВ = 2063 кэВ. Энергия распада для перехода 90Y в 90Zr E = 2274 кэВ, что на 111 кэВ выше измеренной в эксперименте величины. Это различие вызвано наличием герметизирующего радиоактивный источник материала и потерями в нём (фольга Au-Pd толщиной 0.15 мм). |
|
|
Скачать 0.55 Mb.