Politechnika Lubelska
Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki
PROMIENIOWANIE I STRUKTURA MATERII
Temat ćwiczenia 4.1 :
Wyznaczanie bezwzględnej aktywności preparatu -promieniotwórczego.
Lublin dn. 97.12.03
Wykonał:
Grzegorz Mazur
Grupa ED.3.5
Ocena :
....................
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie bezwzględnej aktywności preparatu -promieniotwórczego dla źródła promieniowania 14C.
Przebieg pomiarów.
Pomiary zacząłem od włączenia aparatury według instrukcji technicznej. Następnie zmierzyłem tło promieniowania, w ustalonym przedziale czasowym. Potem mierzyłem częstość zliczeń impulsów przy różnych odległościach źródła promieniowania od okienka licznika. Pomiary te wykonuję w takim samym przedziale czasowym co pomiar tła. Do pomiarów otrzymałem próbkę 14C Nr 141. Czas pomiaru 5 min.
Schemat ideowy stanowiska pomiarowego.
Rys. 1.
ZWN zasilacz wysokiego napięcia
GM licznik GM okienkowy
W wzmacniacz
P przelicznik
Z źródło promieniowania
Wyniki pomiarów.
I =
h |
nt ł |
n |
It ł |
I |
[cm] |
[-] |
[-] |
[1/s] |
[1/s] |
1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 |
125 |
10621 9321 7904 6670 5309 |
0,417 |
35,403 31,07 26,347 22,233 17,697 |
C14
Nr 131
Grubość połówkowego osłabienia promieniowania β:
C14 - 0,005 g/cm2 ;
Grubość okienka licznika:
s = 0,0023 g/cm2;
Promień przesłony:
r = 1,1 cm ;
Gęstość powietrza:
ρ = 1,29 kg/m3 = 0,00129 g/cm3 ;
Czas zliczania:
t = 5 min. = 300 s .
Rachunek błędów.
Rys. 2.
W ćwiczeniu zmierzono częstość zliczeń impulsów pochodzących od preparatu promieniotwórczego. Do wyznaczenia aktywności na podstawie zmierzonych częstości zliczeń impulsów, konieczne jest wprowadzenie poprawek.
1. Poprawka na tło.
Wyznaczoną w pomiarach częstość zliczeń odpowiadającą wielkości tła promieniowania należy odjąć od zmierzonej częstości zliczeń pochodzącej od danego preparatu.
2. Poprawka na geometrię pomiaru.
Nie wszystkie cząstki β emitowane przez źródło dochodzą do okienka licznika.
Rejestrowane są tylko te cząstki, które trafiają w kąt bryłowy objęty okienkiem przesłony. Kąt bryłowy Ω objęty okienkiem przesłony i mający wierzchołek w środku preparatu wynosi:
.
Aktywność preparatu mierzy się liczbą cząstek wyemitowanych ze źródła w jednostce czasu w pełny kąt bryłowy 4π, więc poprawka (tzw. względny kąt bryłowy) wynosi:
gdzie:
Uwzględnienie poprawki na geometrię będzie polegać na podzieleniu zarejestrowanej częstości zliczeń przez względny kąt bryłowy ω.
3. Poprawka na pochłanianie.
Pewna liczba cząstek β wysyłanych z preparatu nie dochodzi do części czynnej licznika powodu zaabsorbowania ich przez okienko licznika i warstwę powietrza między źródłem promieniowania a licznikiem. Poprawka na pochłanianie wynosi:
gdzie: d - warstwa połówkowego osłabienia promieniowania β;
g = (s + h) δ - efektywna grubość warstwy pochłaniającej;
s - grubość okienka;
h - grubość warstwy powietrza.
Czynnik δ uwzględnia to, że cząstki β emitowane ze źródła w kąt bryłowy ω padają na okienko licznika pod różnymi kątami.
Uwzględnienie poprawki na pochłanianie K polegać będzie na podzieleniu zarejestrowanej częstości zliczeń przez wartość K.
Ostatecznie aktywność B obliczymy z następującego wyrażenia:
gdzie: I - częstość zliczeń impulsów pochodzących od preparatu;
Itł - częstość zliczeń impulsów pochodzących od tła;
ω - poprawka na kąt bryłowy;
K - poprawka na pochłanianie.
Metoda różniczki zupełnej (błąd względny maksymalny):
Po wstawieniu powyższych obliczeń otrzymujemy:
Obliczenia wykonano dla h = 1,5 cm, dla którego ω = 0,10, a δ = 1,12.
Zatem maksymalny błąd popełniony przy wyznaczaniu aktywności materiału β- promieniotwórczego wynosi 12,89 %.
4
4