Описание установки

Образец полупроводника помещается в термостат. Температура Т измеряется термопарой и считывается со шкалы прибора Ш 4500, проградуированного в градусах Цельсия. Сопротивление R измеряется мультиметром в килоОмах.

Выполнение измерений

1. Включить индикатор Ш 4500 и мультиметр в сеть. Измерить температуру и сопротивление образца. Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица

Номер опыта	t, oC	R, кОм	Т, К	1/T, K–1	ln R
1
2
…
7

2. Включить термостат в сеть.

3. Построить график зависимости R от Т и ln R от 1/T .

4. По графику ln R = f(1/T) и по формуле (3) и вычислить энергию активации примесной проводимости карбида кремния в электронвольтах

(1эВ = 1,6^.10^–19 Дж).

5. Сделать вывод.

РАБОТА № 10

Изучение -распада

Цель работы: исследовать процесс ослабления потока -частиц в среде и рассчитать основные параметры радиоактивного распада плутония-238.

Оборудование: сцинтилляционный детектор с блоком питания, регистратор импульсов ПСО2-5, радиоактивный препарат, механизм перемещения.

Описание метода

Используемый в данной работе радиоактивный препарат самопроизвольно распадается с испусканием -частиц. -частица представляет собой ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Величины энергии -частиц, испускаемых радиоактивными ядрами, лежат в пределах 4–9 МэВ, что соответствует их скорости (1,4 – 2,0)10⁷ м/с.

Интенсивность радиоактивного распада характеризуется периодом полураспада _1/2 , то есть временем, за которое число нераспавшихся ядер убывает вдвое. Существует связь между кинетической энергией Т_ вылетающих из ядра -частиц и периодом полураспада ядер этого сорта. Ядра, испускающие -частицы с энергией 9МэВ, распадаются практически мгновенно (например, Ро-212, _1/2 = 3^.10^-7 с), а ядра, испускающие -частицы с энергией ниже 4 МэВ, живут практически вечно (например, U-238, _1/2 = 4,510⁹ лет).

Причиной такой зависимости является туннельный механизм -распада. -частицы за счет своих волновых свойств обладают вероятностью проникать сквозь потенциальный барьер, высота которого (U_max) превышает ее кинетическую энергию (Т_) (рис. 1а).

В

(1)

ероятность такого проникновения характеризуется коэффициентом прозрачности D барьера. Для упрощенного случая барьера прямоугольной формы (рис. 1б)

г де L – ширина барьера, m_ – масса -частицы, U_max – высота барьера, Т_ – кинетическая энергия покидающей ядро -частицы.

Зная коэффициент прозрачности и скорость вылетающей -частицы, которую можно определить по формуле , можно рассчитать постоянную радиоактивного распада

, (2)

где r₁ – размер радиоактивного ядра (ширина потенциальной ямы).

Постоянная распада  связана с периодом полураспада _1/2 соотношением

. (3)

Д

N_

ля определения энергии Т_ вылетающих из ядра -частиц в данной работе используется метод измерения длины пробега. Это длина траектории данной частицы в веществе. Она обычно прямолинейна, так как столкновения с электронами практически не вызывают углового рассеяния. Величина пробега -частиц в воздухе мала и при нормальных условиях не превышает 10 см.

Вид кривой ослабления потока -частиц в зависимости от длины x пробега представлен на рис. 2. Построив касательную в точке, соответствующей ослаблению потока -частиц в два раза, найдем экстраполированный пробег R_э , который мало зависит от условий измерения, а зависит только от кинетической энергии Т_ вылетающих -частиц.