Експериментальна установка

Як джерело g - випромінювання використовується ізотоп кобальту Со⁶⁰, а для реєстрації інтенсивності g-випромінювання –лічильник Гейгера.

Лічильник Гейгера – прилад, що реєструє проходження через нього окремих часток. У цьому лічильнику робоча ділянка являє собою газорозрядний проміжок із сильно неоднорідним електричним полем. Найчастіше застосовують коаксіальні циліндричні електроди: зовнішній циліндр – катод; тонка нитка натягнута уздовж його осі – анод. (рис.2). Електроди укладені в герметичну трубку, наповнену газом до тиску 100-200 мм.рт.ст.

Катод Нитка (анод) Рис.2

До електродів прикладається напруга в кілька сотень вольтів. При попаданні іонізуючої частки в трубку у газі утворюються вільні електрони, що рухаються до нитки. Поблизу нитки напруженість поля велика, і електрони прискорюються настільки, що починають у свою чергу іонізувати газ. В міру наближення до нитки число електронів лавиноподібно наростає. Виникає коронний розряд, що поширюється уздовж нитки. На опорі навантаження (R»10⁸-10⁹ Ом) виникає короткочасний імпульс струму і розряд обривається. Електричні імпульси, що виникають у зовнішній ділянці лічильника Гейгера підсилюються і реєструються (рис3). Проміжок часу між двома послідовними імпульсами визначається часом

Рис.3

дрейфу іонів до катода і складає »10^-4 с. Цей проміжок часу є час відновлення чутливості лічильника, тобто лічильник може реєструвати не більш однієї частки за час 10^-4 с.

Залежність числа імпульсів N, що реєструються за одиницю часу, від прикладеної до лічильника напруги U називається рахунковою характеристикою (рис.4).

Рис.4

Робоча ділянка характеристики (плато) має довжину від декількох десятків вольтів до декількох сотень вольтів. На плато число відліків практично дорівнює числу іонізуючих часток, що попадають у лічильник.

Порядок проведення вимірів

· Включають установку і дають їй прогрітися протягом 5 хв.

· Знімають з лічильника Гейгера металевий екран. Установлюють на приладі, що реєструє, кратність перерахування "х1" і вимірюють інтенсивність фону (І_ф) космічного випромінювання.

· Знімають кришку зі свинцевого контейнера з радіоактивним препаратом, накладають зверху картонку відомої товщини, підставляють під лічильник Гейгера і вимірюють інтенсивність g-випромінювання, що пройшло через картонку. Якщо прилад, що реєструє, зашкалює, необхідно перейти на кратність перерахування "х10" або"х100". Виміряні показання приладу потім необхідно перемножити на відповідну кратність перерахування. Аналогічні виміри проводять, нарощуючи товщину поглинаючого шару (додаючи одну, дві і т.д. картонки). Результати заносимо в таблицю.

Увага! Реєструючий прилад дуже інерційний, тому необхідно почекати деякий час, поки стрілка приладу не установиться на визначеній подільці.

Обробка результатів вимірів

· Показання приладу множать на кратність перерахування і віднімають фон. Отримані значення логарифмують.

· Будують графік залежності lnІ від товщини поглинаючого шару. Повинна вийти лінійна залежність (рис.5).

· Вибирають на прямій дві точки, знімають їхні координати і за формулою (11) розраховують лінійний коефіцієнт ослаблення m, а за формулою (12) товщину шару половинного ослаблення.

Таблиця

Фонове значення інтенсивності I_ф=

Контрольні питання

1. Який фізичний зміст сталої радіоактивного розпаду?

2. Що називається періодом напіврозпаду?

3. Що називається активністю препарату?

4. Виведіть основний закон радіоактивного розпаду.

5. Закономірності a - і b- розпаду.

6. Властивості g-випромінювання. Виведіть формулу (10).

7. Який фізичний зміст товщини половинного ослаблення?

8. Опишіть будову і принцип дії лічильника Гейгера.

9. Опишіть методику проведення експерименту.

Література

1. В.І.Михайленко, В.М.Білоус, Ю.М.Поповський. Загальна фізика. Київ. 1993. С.480-486.

[1]Заряд ядра визначається кількістю протонів в ядрі, а масове число –загальною кількістю нуклонів (протонів і нейтронів).

[2] Позитрон являєтся античастинкою по відношенню до електрона – вони мають однакову масу, але протилежні по знаку заряди.

1 Ефектом Комптона називається зміна частоти і напрямку поширення фотонів при їх розсіянні вільними або слабко з’вязаними електронами.

2 Якщо енергія g-фотона більша 2m_ec², де m_e – маса електрона ,то поблизу ядра може відбутися перетворення g- фотона в електрон–позитронну пару: g ® e_-1+e₊₁.