Физика. лаба физика 4-1. Лабораторная работа 4 Искусственная радиоактивность и определение периодов полураспада нуклидов Студент 3 курса

• Название: Лабораторная работа 4 Искусственная радиоактивность и определение периодов полураспада нуклидов Студент 3 курса
• Анкор: Физика
• Дата: 12.03.2023
• Размер: 347.32 Kb.
• Имя файла: лаба физика 4-1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #982728

КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Лабораторная работа №4

Искусственная радиоактивность и определение периодов полураспада нуклидов


Студент 3 курса
Группа 03-005
Федорова Е. В.

Преподаватель
Вагизов Ф.Г.

Дата выполнения:_____________

Дата сдачи:_____________


Казань — 2022

Цель работы

Цель настоящей работы - знакомство студентов с ядерными реакциями, протекающими по механизму образования составного ядра, их основными закономерностями и теорией этих реакций. Практическая часть работы включает знакомство с техникой и методикой изотопного анализа методом нейтронной активации на примере активации природного серебра. Предлагается выполнение анализа изотопных продуктов ядерных реакций по их периодам полураспада при активации образца, содержащего стабильные нуклиды с известными характеристиками

Описание установки

• 
  источник нейтронов в свинцовой защите (а);
  
• 
  каскад счётчиков Гейгера с большим телесным углом сбора в свинцовой защите (б);
  
• 
  высоковольтный блок питания счётчиков Гейгера (в);
  
• 
  универсальное пересчётное устройство (г)
  

Ход работы

Подготовка установки

1. Перед началом работы убедились в наличии всех необходимых узлов установки в соответствии с предыдущим разделом.

2. Включили кнопку «сеть» на высоковольтном блоке питания.

3. Включили кнопку «высокое» на высоковольтном блоке питания.

4. Установили с помощью многооборотного резистора «Ручное» значение напряжения питания счетчиков Гейгера (4.00±0.20) ×100 В.

5. Включили кнопку «сеть» на задней панели пересчетного устройства

6. Выставили следующие настройки пересчетного устройства:

a) канал сбора импульсов B

b) кнопка RATE - 10s (выбор величины временного окна τр).

c) кнопки N, R, f, Δt, t – выбрать N

Активация образца

1. После изучения описания работы и включения приборов доложили преподавателю о готовности и под его наблюдением произвели активацию образца: для этого держатель с образцом опустили в экспериментальный канал источника нейтронов на время 20 мин

2. Во время активации произвели измерение фоновых скоростей счета. Для этого запустили автоматическое измерение кнопкой START на передней панели пересчетного устройства и записали в память пересчетного устройства 30 значений фоновых скоростей счета и нажали кнопку STOP. Кнопками < и > MEMORY последовательно вывели измеренные значения фоновых скоростей счета. По полученным данным рассчитать среднее значение фоновой скорости счета - nф

3. Очистили память пересчетного устройства (кнопкой CLEAR MEMORY) и привели его в исходное состояние.

4. После активации образца достали держатель с образцом из экспериментального канала и поместили его в ближний канал свинцового контейнера измерительной установки

5. Одновременно с установкой образца в измерительный блок запустили начало измерений. Последовательные измерения скоростей счета производили до выравнивания наблюдаемых значений со средним значением фоновой скорости счета измеренной ранее без активированного образца в камере. Кнопками < и > MEMORY последовательно вывели и выписали в тетрадь измеренные значения скоростей счета активированного образца.

Выключение установки

1. Выключили кнопки «высокое» и «сеть» на высоковольтном блоке питания

2. Выключили кнопку «сеть» на задней панели пересчетного устройства

3. Вынули образец из измерительной установки.

Результаты



Обработка результатов

Погрешность для ln(N):





де — коэффициент Съюдента, при α=0,95; n=40.

Измерения отобразили на графике и аппроксимировали полученный график


Аппроксимировали участок методом наименьших квадратов, обусловленный только активностью долгоживущего нуклида, при t > 90 c, линейной зависимостью lnN₂ = lnN₂₀ - λ₂*t и экстраполировали ее в область малых значений:



Из уравнения прямой получили значения lnN₂₀ = 2,0044 и λ₂ = 0,0049.

Для вычисления величин lnN10 и λ1, описывающих короткоживущий нуклид, нашли значения N₁(t_i) = N(t_i) – N₂(t_i) и ln N₁.

Нанесли полученные значения на график и аппроксимировали линейной зависимостью методом наименьших квадратов: lnN₁ = lnN₁₀ – λ₁*t


Из уравнения прямой получили значения lnN₁₀ = 4,1283 и λ₁ = 0,0283

Вычислили значения периодов полураспада:




Вывод

Мы предположили что из стабильного нуклида ¹⁰⁷Ag образовался нестабильный ¹⁰⁸Ag с периодом полураспада 140,598 секунды, который выступил в роле долгоживущего нуклида, а также из стабильного нуклида ¹⁰⁹Ag образовался нестабильный ¹¹⁰Ag с периодом полураспада 24,493 секунд, являющийся короткоживущим нуклидом. Предположение было проверено в книге Широков Ю.М., Юдин Н.П. «Ядерная физика» , полученные время полураспада соответствуют ¹⁰⁸Ag и ¹¹⁰Ag.