B-активность калия

В естественной смеси калия имеется три изотопа: , , . Из них только является радиоактивным с периодом полураспада 1,29·10⁹ лет.

При β-распаде калия 40 наблюдаются следующие процессы:

1) -распад с энергией испускаемых электронов МэВ:

;

2) е-захват с испусканием γ-квантов с энергией МэВ:

.

Принципиально возможен также -распад, но он имеет малую вероятность.

Искусственным путем можно получить еще несколько радиоактивных изотопов калия. Например, -радиоактивные изотопы: и с периодами полураспадов 1,2 с и 0,94 с соответствен-но, -радиоактивный изотоп с периодом полураспада 1,52 ч.

От того, сколько калия содержит соль, зависит интенсивность излучения. Поэтому по радиоактивности соли можно определить, сколько калия в ней содержится.

Порядок выполнения работы

Перед началом работы необходимо ознакомиться с установкой и назначением переключателей и кнопок прибора «Арион». (стр. 65 - 66).

ВНИМАНИЕ! Открывание и закрывание свинцового домика осуществляется только при отключенном питании счётчика: переключатель «Высок» – выключен. Все эксперименты проводить при рабочем напряжении .

1. Установить переключатели, расположенные на передней панели прибора «Арион», в следующие положения:

«Сеть» – Выкл;

«Высок» – Выкл;

Ручка регулятора «Высок» – крайнее левое положение;

«И»-«ИЛИ» – «И»;

«ПРОВ»-«РАБ» – «РАБ»;

«АВТ»-«РУЧ» – «АВТ».

2. Включить прибор «Арион» и установить переключатель «сеть» положение «ВКЛ». Дать установке прогреться в течение мин.

3. Переключателем «Высок» включить питание счётчика и подать на него рабочее напряжение. При закрытом свинцовом домике определить фон установки (число импульсов) за 100 с. Для этого кнопкой «пуск», расположенной под счётчиком импульсов, запустить счётчик и секундомер. По окончании счёта кнопками «стоп» и «сброс» остановить работу счётчика и обнулить показания прибора.

4. Поместить в свинцовый домик кювету с солью. Измерить число импульсов N, регистрируемых счётчиком, за 100 с. Произвести измерения 3 раза, в качестве N взять среднее значение.

5. Определить активность соли А – число импульсов (без фона) за 100 с, удельную активность соли а, т.е. активность 1 г образца за 100 с.

6. Выполнить пункты 4 и 5 настоящего раздела для всех остальных образцов и для образца с неизвестным содержанием калия. Результаты всех измерений и расчётов занести в таблицу.

7. Построить график зависимости удельной активности соли от концентрации в ней калия: .

8. По полученному графику и удельной активности образца с неизвестным содержанием калия определить концентрацию калия в этом образце .

Контрольные вопросы

1. В чем сущность протонно-нейтронной модели ядра?

2. Что называется энергией связи ядра? Дефектом масс?

3. Что такое радиоактивность? Какие существуют виды радиоактивности?

4. Закон радиоактивного распада и его константы. Связь между константами радиоактивного распада.

5. Что называется активностью вещества? Удельной акивностью?

6. Что такое изотопы?

7. Какие типы радиоактивного излучения Вы знаете? Какова природа каждого типа излучения?

8. Какие ядерные процессы относятся к β-распаду?

9. Как протекает и при каких условиях возможен каждый из видов β-распада? Приведите примеры β-распадов.

10. Какие виды β-распадов претерпевает изотоп калия 40?

11. На какой установке проводятся измерения?

12. Как экспериментально определяется удельная активность?

13. Какова методика определения процентного содержания калия в солях? Почему возможно ее применение?

Литература

[1, § 82]; [2, § 66–70]; [4 § 70 – 72]; [5, гл. XXI, § 1–5, 7]; [6, § 251, 252, 255 – 259].