Ауада альфа-бөлшектердің орташа жүрімін анықтау

136 
 
шығарылатын  бөлшектердің  энергиясына  бір  мәнді  тәуелдігі  шығады,  Бөлшектердің 
энергиясын  тәжірибелерден  (мысалы,  альфа  белшектердің  жүрімінің  үзындығынан) 
анықтауға болады. 
 
 
17.1-сурет. Гейгер-Неттол заңы. 
 
2
/
1
T
-ді  теориялық  болжау  кванттық  механиканың  ядролық  құбылыстарға  бірінші  рет 
қолданылуы  болды.  Оның  нәтижесі,  тәжірибелерде  бақыланатын  Гейгер-Неттол 
тағайындаған 
R
B
A
lg
lg
                        
 
 
(17.4) 
заңдылығымен  сапалық  үйлеседі.  Мұндағы,  R-  альфа-бөлшектің  ортадағы  жүрімі,  А  мен  В 
эмпирикалық  тұрақтылар.  R  және   шамаларының  логарифмдерінің  арасындағы  графиктік 
тәуелділік  уран  қатары  үшін  4.1-суретте  көрсетілген.  Бұл  графиктен  альфа  бөлшектің 
жүрімінің  белгілі  ұзындығы  үшін 
 шамасының  мөлшерін,  ал  одан  (17.3)-формуласын 
пайдаланып, радиоактивті препараттың жартылай ыдырау периодын бағалауға болады. 
17.2.2.  Зат  арқылы  өту  кезінде  альфа-бөлшек  ортаның  атомдарымен  серпімді  және 
серпімсіз  соқтығысады.  Атом  ядроларымен  төменгі  энергиялы  (
T
<10  МэВ)  бөлшектер 
кулондық  тебілудің  салдарынан,  әсерлеспейді  деуге  болады.  Сондықтан  табиғи 
элементтердің  альфа  бөлшектері  жұтқыштармен  әсерлесу  кезінде  энергияларын,  негізінен, 
атомдарды иондауға иә қоздыруға жұмсайды. 
Релятивистік  емес  энергиялы  бөлшектердің  жолдың  ұзындық  бірлігіне  келетін 
энергиялық орташа иондау және қоздыру шығыны Бете формуласымен өрнектеледі. 
I
mv
NZ
mv
Z
e
dx
T
d
ион
2
2
2
4
2
ln
4
                                    (17.5) 

137 
 
Мұндағы 
T
-альфа  бөлшектің  кинетикалық  энергиясы, 
eZ
-оның  заряды,  Z-  жұтқыштың 
затының  реттік  нөмірі,  N-заттың  атомдарының  көлем  бірлігіндегі  саны, 
m
-электронның 
массасы, 
v
-бөлшектің жылдамдығы, I-атомның орташа қоздырылу энергиясы. 
(17.5)-теңдеуін  интегралдау  арқылы  R  жолдың  ұзындығының  альфа-бөлшектің 
бастапқы энергясына бір мәнді тәуелді екенін табуға болады: 
МэВ
E
15
 үшін 
NZ
T
R
2
~
, (Виддингтон заңы)                        (17.6) 
немесе 
МэВ
E
10
4
~
 үшін 
NZ
T
R
2
/
3
~
, (Гейгер заңы)                          (17.7) 
Бұл қатынастарға сәйкес, жұтқыш арқылы өткен монохроматтық альфа-бөлшектердің 
N
 санының жұтқыштың 
r
 қалыңдығына тәуелділігі 17.2-суретте келтірілгендей болады. (1-
сызық). 
17.2-суретте  2-нөмірімен  белгіленген  тәжірибелік  қисық  есептелген  сызықпен  тұтас 
алғанда,  ең  ақырғы  бөлігінен  басқасы,  үйлеседі.  Бұл  айырмашылық  (17.5)-(17.7) 
формулаларды алғанда ескерілмеген энергия шығынының статистикалық  сипатынан туады. 
Бастапқы энергиялары бірдей альфа-бөлшектердің өтетін жолдарының шашыраңқылығының 
себептері  мыналарда:  а)  альфа-бөлшектер  өз  жолында  кездестіретін  атомдардың  санының 
флуктуациясы,  б)  ортада  қозғалыс  кезінде  альфа-бөлшектердің  зарядының  өзгеруі,  альфа-
бөлшекке бір не екі электрон жабысуы мүмкін, ал ол оның иондау қабілетін кемітеді. Сөйтіп 
бұл процеске статистикалық сипат тән. 
 
 
17.2-сурет. 4.2-суреттегі 2-ші қисықтан, санау жылдамдығы 
0
N
 екі есе кемитін, 
op
R
 орташа 
жүрімді табуға болады. Альфа-бөлшектердің ауадағы жүрімі үшін мынадай эмпирикалық 
тәуелділік табылған (
МэВ
T
10
4
~
 үшін) 
2
/
3
32
.
0
T
R
op
   
                                     
(17.8) 

138 
 
Мұндағы R-см-мен алынған жол, 
T
-альфа-бөлшектің МэВ-пен алынған бастапқы энергиясы. 
(17.8)-формула  ауада  t  =15  °С  мен  Р  =  760  мм  сынап  бағанасы  жағдайында  жүргізілген 
тәжірибелерден алынған. 
(17.5)  формуладан,  иондау  шығынының  заттың 
NZ
~
 тығыздығына  тура 
пропорционалдығы  шығады.  Сондықтан  альфа-бөлшектің  бастапқы  энергиясы  оның 
жолының ұзындығы мен ауаның   тығыздығының көбейтіндісін анықтайды. (17.5-17.7 қара). 
Осылардан,  альфа-бөлшектердің  энергиясын  осы  көбейтіндінің  мәнінен,  иә  заттың 
тығыздығы тұрақты кезінде ететін жолдың ұзындығын өзгерту арқылы, иә көз бен тіркегіш 
арасындағы  бекітілген  қашықтық  кезінде  заттың  тығыздығын  өзгерту  арқылы  табуға 
болатыны байқалады. 
Бұл  кезде  алынатын 
)
(P
N
 тәуелділігі  мен  17.2-суреттің  2-сызығында  көрсетілген 
)
(r
N
 тәуелділігінің ұқсас болатыны анық. 

жүктеу/скачать 3,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: