Контрольные вопросы

1. Радиоактивность. Виды радиоактивности. Закон радиоактивного распада.

2. Каков механизм -распада?

3. От чего зависит пробег -частиц в воздухе?

4. Как объясняется дискретный энергетический спектр -частиц?

5. Каковы основные свойства ядерных сил?

6. Методы регистрации ионизирующих излучений: камера Вильсона, пузырьковая камера, фотоэмульсии, счетчик Гейгера.

7. Объясните причины существования радиоактивного природного фона.

8. Каковы действия радиоактивных излучений на живые организмы и технические объекты? Способы защиты от вредных воздействий радиоактивных излучений.

Лабораторная работа 3.18

Определение интенсивности потока частиц радиоактивного излучения.

Принадлежности:установка для измерения интенсивности радиоактивного излучения, секундомер, радиоактивный препарат.

Цель работы:изучение поглощения радиоактивного излучения веществом (воздухом).

Теоретическое введение

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. К числу радиоактивных процессов относятся:1)-распад, 2)-распад (в том числе электронный захват),3)-излучение, 4)спонтанное деление тяжелых ядер, 5)протонная радиоактивность. Закон радиоактивного распада выражается формулой:

N=N₀e^–t,(1)

где N₀ –число нераспавшихся ядер в момент времени (t = 0);  – постоянная радиоактивного распада, имеющая смысл вероятности распада ядер за 1сек.

Скорость распада характеризуется периодом полураспадаТ– промежутком времени, за который распадается половина ядер радиоактивного вещества,Тможно определить из (1):

N_/N₀ = e^–t = 1_/2.

Логарифмируя и решая это уравнение, получаем

T=ln2_/=0,6931_/.

Активностью радиоактивного препарата (А) называется число распадов, происходящих за единицу времени:

A=N=N₀e^–t.

В системе СИ за единицу активности принимается один распад в секунду (расп/с). Внесистемной единицей активности является Кюри (Ku) –активность препарата, в котором в 1с происходит 3,710¹⁰распадов.

При прохождении радиоактивного излучения через вещество происходит его поглощение, т.е. интенсивность излучения ослабевает. В частности, интенсивность-лучей, -частиц по мере прохождения их в веществе ослабевает по закону:

I=I₀ e^–x,

где I –интенсивность на глубине x;I₀– интенсивность на глубинеx= 0;– линейный коэффициент поглощения.

Описание установки

Вданной работе используется счетчик Гейгера-Мюллера (счетная трубка) типаCTC-6 или СТС-8 (риc. 1).

Счетчик Гейгера данного типа представляет собой проводящий цилиндр (катод) с натянутой вдоль оси цилиндра тонкой металлической нитью (анод), изолированный от катода. Пространство между электродами заполнено аргоном под давлением 13,3ГПа. Meждуанодом и катодом создается высокая разность потенциалов (порядка300-400В). Нить через сопротивлениеRсоединяется с землей. Поскольку газ в трубке является диэлектриком, то при напряжении, недостаточном для его пробоя, и отсутствии радиоактивных излучений тока в цепи счетчика нет. Если возникающая в процессе радиоактивного распада частица попадает в пространство между электродами счетчика, то она производит ионизацию атомов газа.

Образовавшиеся в газе электроны и ионы будут притягиваться полем к электродам. Так как поле неоднородно и сильно возрастает вблизи нити, то движущийся к нити электрон на длине своего свободного пробега приобретает кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации. В результате возникновения лавинного процесса ионизации на нить попадет значительное число электронов, что и является причиной изменения потенциала нити, фиксируемого счетным механизмом.

Появившийся благодаря этому импульс тока регистрируется специальной электрической схемой (рис.2)и фиксируется электромеханическим счетчиком импульсов.

Счет числа частиц, проходящих через счетчик ,возможен, если разряд, вызванный каждой заряженной частицей, будет гаситься. В зависимости от механизма гашения разряда счетчики подразделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся.

В несамогасящихся счетчиках для гашения разряда в цепь включается высокоомное сопротивлениеRпорядка 10⁹0м. Падение напряжения на сопротивленииRвызывает снижение разности потенциалов на электродах счетчика и приводит к гашению в нем ионизационного разряда.

В самогасящихся счетчиках разряд прекращается благодаря наполнению счетчика специальной "гасящей смесью", состоящей обычно из аргона при давлении около 12ГПа с добавкой многоатомного газа (паров спирта или этана, этилена и др.). Счетчик типа СТС-6 или СТС-8 самогасящийся.