1 ЖҰмыс өлшеулердің қателіктерін зерттеу

жүктеу/скачать 7,21 Mb.

бет	10/19
Дата	03.02.2023
өлшемі	7,21 Mb.
	#65077

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 19

Байланысты:
лаб.ядерка.каз.17.03.15

4.3. Жұмысты орындау тәртібі
4.4.1.Қондырғымен танысу.
4.4.2. Қондырғыны жұмысқа дайындау, «Сеть» тетігін басып, қондырғыны 5 мин. қыздыру. «Сброс» тетігін басып, time және imp көрсеткіштерін 0-ге келтіру. «Установка» тетігін басып, «+» немесе «-» таңбалары арқылы уақытты орнату. Есептегішті жауып тұрған пердені ашу.
4.4.3. Альфа-бөлшектердің санау жылдамдығын әртүрлі қашықтықтар үшін өлшеу. Өлшеуді 0,5 см көрсетуінен бастап, 4 см-ге дейін жүргізеді, әр мәні үшін альфа-бөлшектердің санау жылдамдығы 3 рет өлшеулер саны жүргізіледі, уақыт барлық қашықтық үшін 10 сек. деп алыңыз.
К түзетуді мына өрнектен анықтау керек:
,
мұндағы , есептегіштің терезесінің параметрлері, оны сызғышпен өлшеп алыңыз.
Мәліметтерді 1-кестеге тіркеп, графаларды толтыру.
Кесте 1

, сек	, см	№	, имп	, имп	, имп/сек	, имп/сек	К
10	0,5	1 2 3
	1	1 2 3
	1,5	1 2 3

	....
4

4.4.4. -ның -қа тәуелділігі графигін сызу.
4.4.5. Графиктен санау жылдамдығының бастапқыдан екі есе кемуіне сәйкес келетін бөлік санын табу ( орташа жолды табу).
4.4.7. табылған мәнінен (4.8)-формуланы пайдаланып, альфа бөлшектердің бастапқы энергиясын анықтау.
4.4.8.1-графиктен ыдырау тұрақтысы мен жартылай ыдырау периодын анықтау.

4.5. Өздік дайындалу сұрақтары.
4.5.1. Альфа ыдырау және альфа ыдырауға қажет шарттар.
4.5.2. Альфа ыдыраудың негізгі эмпирикалық заңдылықтары.
4.5.3. Туннелдік өтуді талдап, изотоптардың жартылай ыдырау периоды мен альфа-бөлшектердің энергиясы арасындағы байланысты анықтау.
4.5.4. (4.5) формулаға сүйеніп, (4.6) формуланы алу.
4.5.5. (4.10) формуласын қорытып шығару.

4.6. Әдебиет
4.6.1.Жуковский Ю.Г., Сергеев В.О., Антонова И.М. Практикум по ядерной физике.-М: Высшая школа, 1975.
4.6.2.Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике.-Киев, 1975.
4.6.3.Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Теория элементарных частиц. - М.:Наука, 1983.
4.6.4. Кадыров Н. Ядролық физика негіздері.- Алматы: Қазақ университеті, 2000.

№5 ЖҰМЫС

Бета-нұрдың максимал энергиясын толық жұтылу әдісімен анықтау

5.1. Жұмыстың мақсаты:
5.1.1. Бета-ыдыраудың негізгі ерекшеліктерімен танысу.
5.1.2. Бета-нұрдың затпен әсерлесуін зерттеу.
5.1.3. Радиоактивті сынаманың бета-нұрының максимал энергиясын тәжірибелік анықтау.

5.2. Негізгі теориялық қағидалар
5.2.1. Бета-ыдырау деп нықсыз ядролардың өздігінен зарядтары +1-ге (-ыдырау) немесе -1-ге (-ыдырау немесе электрондық қарпу) өзгерген изобар-ядроларға, мына:
(5.1)
(5.2)
-қарпу (5.3)

схемалар бойынша лептондар шығарып иә жұтып, түрленуін атайды. Мұнда - алғашқы және ақырғы ядролар, -электрон, -позитрон, -электрондық нейтрино, -электрондық антинейтрино.
Бұл реакцияларға ядроның құрамындағы нуклондардың өзара түрленулері сәйкес келеді.
Атап айтқанда, ядроның (5.1) ыдырауына нейтронның
(5.4)
арнасымен, ал (2) мен (4)-ке протонның
(5.5)
(5.6)
арналарымен түрленулері сәйкес келеді.
(5.4)-ыдыраудың еркін нейтрон үшін де, ядродағы байланысқан нейтрондар үшін де мүмкін екендігін, ал (5.5) пен (5.6) ыдыраулардың тек байланысқан протонда ғана өте алатындығын атап өткен жөн.
(5.1)-(5.6) - реакциялары нәзік әсерлесулер қатарына жатады. Олар үшін бариондар мен лептондардың сандары сақталады. Бірақ нәзік әсерлесу кезінде изоспиннің, изоспиннің үшінші проекциясының, адрондардың тағы да басқа кванттық сандарының сақталмауы мүмкін. Бұл әсерлесу үшін кеңістіктік жұптылықтың сақталу заңы әрқашан бұзылады.
Келтірілген реакцияларда изотоптық спиннің үшінші проекциясының сақталу заңының орындалмайтыны анық көрінеді, ал жұптылықтың сақталу заңының орындалмайтынын бастапқы және ақырғы бөлшектердің үйектенулердің өлшеу арқылы ғана байқауға болады.
-ыдыраулардың энергиялық шарты былай жазылады:
(5.7)
Электрондық қарпу үшін бұл шарт
(5.8)
түрінде жазылады. Бұлардағы - бөлшектердің кинетикалық энергиясы түрінде бөлініп шығатын, ыдырау энергиясы, -ядролардың массалары.
Тәжірибелерден мынадай заңдылықтар тағайындалды:
-ыдыраулардың энергиялық спектрі (-бөлшектердің энергия бойынша таралуы) үздіксіз. Осы іс жүзінде тек қана ұшып шығатын -бөлшек тіркелетін, -ыдырау құбылысының спектрінің үздіксіздігін түсіндіру үшін, бұл ыдырау кезінде тағы да бір бөлшек ( немесе ) ұшып шығады, оның салдарынан ыдырау энергиясы осы бөлшек пен -бөлшекке әртүрлі бөлінеді деп пайымдауға тура келді.
Бір элементтің ядролары шығаратын электрондардың (позитрондардың) кинетикалық энергиясы арасында жатады. Мұнда . Энергияның бөлігі нейтриноның (антинейтриноның) еншісіне тиеді. Бета-бөлшектерінің санының энергия бойынша таралуының әлбеттік түрі 1-суретте бейнеленген. Әр бета-сынама өзіндік мен мәндерімен сипатталады.

5.1-сурет. Бета-спектр

Зерттеулер белгілі -радиоактивті сынамалардың максимал энергияларының мәндері 15 КэВ пен 15 МэВ арасындағы кең алқапты қамтитынын көрсетті. Ауыр ядролар үшін орташа энергия , ал жеңіл ядролар үшін
Бета-радиоактивті ядролардың жартылай ыдырау периодтары 10^-2с-тан 2*10¹⁵ жылға дейін өзгереді.
5.2.2. Зарядталған бөлшектер зат арқылы өткенде, оның энергиясы иондау тежелуі, радиациондық тежелу және Черенков нұрлануы есебінен кемиді.
Электронның әр соқтығысында оның импульсы мен энергиясы айтарлықтай өзгереді және бұл өзгерістер аса шашыраңқы болады. Сол себептен энергиялары бірдей электрондардың өзінің заттың бірдей калыңдығын өткен кездегі шытырман сынық сызық жолдары әртүрлі болады. Сондықтан, монохроматты электрондардың затта жұтылу қисығы 5.2-суретте көрсетілгендей болады. Мұндағы, N-заттың калыңдығы d қабатын өткен электрондардың, N₀-заттың сырт бетіне түскен электрондардың саны, d-заттың электрондар өткен қалыңдығы. Егер спектрі үздіксіз электрондардың (яғни, радиоактивтік сынамалардың бета-бөлшектерінің) затта жұтылуын бақыласа, онда жұтылу қисығының түрі басқаша болады. (5.2-суреттегі 2-қисық). Ол моноэнергиялық электрондар жұтылуын сипаттайтын қисықтардың өте көп санының міңгесуінің салдарынан пайда болады.

4.2-сурет.

Радиоактивті бета-нұрланғыштардың көпшілігі үшін N мен N_o-дің өзара тәуелділігін жорамал түрде қанағаттанарлық дәлдікпен

(5.9)
өрнегімен бейнелеуге болады. Мұндағы -жұтылу (жұту) коэффициенті, d-жұтқыштың қалыңдығы. Қалыңдықтың кіші және өте үлкен мәндері үшін экспоненциалдық заң дәл орындалмайды. Тәжірибе жұтылу коэффициентінің заттың тығыздығына пропорционал, ал қатынасының заттың табиғатына тәуелсіз дерлік екенін көрсетеді. шамасын массалық жұту коэффициенті деп атайды. Оның өлшемі [см² г^-1].
Жұтылудың физикалық факторларының әр қайсысының ролін қарастырайық.
электрондар үшін бірлік жолдағы иондау шығынын (ауыр бөлшектер үшін шығынмен шатастырмау керек) қарапайым түрде түрінде жазуға болады. Мұндағы n-ортаның ядроларының тығыздығы, Z-заттың ядросының электр заряды.
Электрондардың бірлік жолдағы тежелу шығынын жуықтап қатынасымен анықтауға болады. Мұндағы - электрондардың кинетикалық энергиясы.
Егер МэВ-пен өлшенсе
(5.10)
Берілген жұмыста жұтқыш ретінде қолданылатын мыс (Z=29) пен алюминий (Z=13) мен белгілі бета-нұрланғыштардың максимал энергиясы (15 МэВ) үшін (5.10)-нан, тежелу шығынының елеусіз аз болатыны көрінеді. Біз қарастыратын орта жарық өткізбейді, сондықтан Черенков нұрлануы болмайды.
Сонымен, біз үшін иондау шығынының ғана мәні бар. Тек иондау шығынын елеп, электрондардың максимал энергиясы мен олардың заттағы максимал жүру жолы арасындағы қатынасты былай жаза аламыз:

үшін (5.11)

үшін (5.12)
үшін (5.13)
Мұндағы -г/см²-пен алынған, бета-бөлшектерді толық жұтуға (демек, максимал энергиялы бета бөлшектерді жұтуға) керек алюминийдің қалыңдығы, бөлшектердің МэВ-пен алынған максимал энергиясы, d-см-мен алынған қалыңдық.
Бұл қатынас бета спектрдің максимал энергиясын заттың тәжірибеден алынған, радиоактивті сынаманың бета-бөлшектері толық жұтылатын, қалыңдығынан анықтауға мүмкіндік береді.

жүктеу/скачать 7,21 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 19