Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 3
ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ З КУРСУ
РАДІОМЕТРІЯ
Методична вказівка до лабораторної роботи № 5
РАДІОМЕТРИЧНА МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ЕЛЕМЕНТІВ, ЩО ВИПРОМІНЮЮТЬ БЕТА ЧАСТИНКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ГАЗОРОЗРЯДНИХ ЛІЧИЛЬНИКІВ
У В А Г А !
Правила радіаційної безпеки та роботи з високовольтним обладнанням.
Радіоактивні джерела для роботи видаються студентам тільки на час проведення дослідів під розписку, про що робиться відмітка у спеціальному журналі. Студенти несуть особисту відповідальність за збереження і правильне використання РА джерела. Для роботи видаються закриті джерела –частинок та гамма – випромінювання. На поверхні джерел контрольний рівень випромінювання не перевищує 0,01– 0,02 мЗв/с. Джерело можна переносити тільки з допомогою спеціального пристрою чи у контейнері. У перерві між вимірами джерела зберігаються у контейнері.
На газорозрядний лічильник подається напруга 400–1200 В.
Можливі аварійні ситуації:
втрата джерела,
порушення герметичності джерела,
виникнення пожежі,
пошкодження заземлення,
Категорично заборонено:
торкатись руками активної плями радіоактивного джерела,
підносити джерело до очей,
передавати джерело іншим особам.
1. Мета і завдання роботи
Мета роботи: Ознайомитись з радіометричною методикою якісного та кількісного визначення у пробах елементів, що випромінюють бета–частинки та гамма –кванти.
Завдання роботи: – перевірити чутливість торцевого газорозрядного лічильника до бета, та гамма випромінювання з допомогою взірцевих джерел; – виміряти поверхневу активність бета випромінювання та можливе гамма випромінювання на поверхні підготовлених зразків. Визначити масу урану у підготовленому зразку відносним методом.
2. Необхідні прилади для виконання роботи
Стаціонарний прилад з торцевим газорозрядним лічильником для реєстрації бета–частинок. Комплект взірцевих джерел бета – випромінювання Відібрані і підготовлені для вимірів зразки, придатні для роботи проби.
3. Питання, які необхідно знати для виконання роботи
1 Будова та принцип дії газорозрядного лічильника Технічні характеристики приладу для вимірів з торцевим газорозрядним детектором бета частинок.
4. Експериментальна перевірка чутливості торцевого детектора бета частинок до різних до бета та гамма випромінювання.
5 Гамма, бета –розпад ядер.
6 Взаємодія бета–частинок та гамма квантів з речовиною.
4а. Використання ГРЛ для реєстрації β –частинок та γ –квантів
Для реєстрації β –частинок та γ –квантів використовуються лічильники таких основних типів:
– циліндричні, з «товстими» стінками (0,5-1 мм) зі скла чи металу, призначені для реєстрації γ– квантів та космічного випромінювання чи β– частинок високої енергії 3-5 МеВ;
– циліндричні «тонкостінні», катод яких виготовлений з металу товщиною 0,1-0,2 мм, для реєстрації β – частинок з енергією 0,5 МеВ та γ – квантів низьких енергій до 0,5 МеВ
– торцеві, з віконцем з слюди товщиною 10-15 мг/см2, для реєстрації α – випромінювання з енергією 5-10 МеВ та β – частинок з енергією більше 0,1 МеВ. Такі лічильники можна використати для реєстрації характеристичного рентгенівського випромінювання та фотонів ультрафіолетового світла.
Галогенні ГРЛ лічильники з тонким слюдяним віконцем використовують у радіометрії джерел, що випромінюють β– частинки, у дозиметрії для контролю забруднення середовища ізотопами β – випромінювачами.
Сучасні радіометричні прилади та дозиметри комплектуються торцевими лічильникам з вхідним вікном 50–100 см2. У деяких випадках випускаються блоки реєстрації які включають 2 торцеві лічильники у одному корпусі. Наприклад, радіометр КРК-1- 01А який призначений для вимірів β-активності підготовлених зразків грунту, продуктів споживання та інших зразків, розміри яких не перевищують: 50 мм діаметр, та 5-10 мм товщина. У якості детектора β-частинок використано торцевий газорозрядний лічильник типу СИ-14Б. Вхідне віконце лічильника має діаметр 55 мм, лічильник придатний для реєстрації β-частинок з енергією більше 0,15 МеВ.
Особливістю детектора СИ-14Б є наявність двох робочих обє’мів 1 і 2; кожний з своєю системою електродів (анод, катод). Власне це є два детектори розміщені у одному корпусі. Кожний з детекторів може бути підключеним до окремого перерахункового пристрою і таким чином можна реєструвати сигнали окремо від кожного детектора. На рис. 1 приведено блок схему детектора СИ-14Б
|
Рис. 3.13. Схема детектора СИ-14Б |
Робочий об’єм 2 (детектор «2», вихід β,γ) з одного торця має тонке віконце ~ 0,01 мм з слюди чи спеціального пластику, прозоре для β –частинок. Отже цей детектор може реєструвати β –частинки і звичайно реєструє і фонове випромінювання. Робочий об’єм 1 (детектор «1», вихід γ) має стінки товщиною 2-3 мм і знаходиться над детектором 2 і може реєструвати тільки сильно проникливі заряджені частинки космічного випромінювання (μ-мезони), та електрони, які утворюються за рахунок фонового γ-випромінювання.
Отже число сигналів електричних імпульсів на виході 2 обумовлене реєстрацією β – частинок, які випромінює зразок n(β), γ– квантів n(γ) та космічного фону (μ–мезони) n(μ).
N2 = n(β)+n(γ)+n(μ ) ( 1 )
Число імпульсів на виході 1 обумовлене реєстрацією γ –квантів та космічного фону.
N2 = n(γ)+n(μ ) (2)
От же записавши покази перерахункових пристроїв N2 та N1 можна одержати інтенсивність n(β) бета випромінювання від досліджуваного зразку.
n(β)= N2 – N1
Прилад КРК-1 складається з двох блоків:
Вихід сигналів з детекторів через коаксіальні кабелі з помітками β+γ та γ підключаються до двох перерахункових пристроїв. Вмикання і вимикання яких повинно бути синхронним.
Блок детектування побудований таким чином, що досліджувані взірці діаметром до 55 мм можна розміщувати на різних фіксованих відстанях від поверхні вхідного вікна торцевого лічильника у спеціальних касетах.
4. Методи оцінки кількості радіоактивних елементів, що випромінюють бета–частинки, у підготовлених зразках,
5. Експериментальна перевірка чутливості торцевого детектора до бета та гамма випромінювань
Детальна методика перевірки робото здатності приладів завжди описана у технічних описах до них, паспортах.
Необхідно пам’ятати, що експертна перевірка кількісного чи якісного вмісту радіоактивних ізотопів у пробах повинна проводитися тільки з допомогою атестованих приладів повірених службами держстандарту, які мають спеціальні ліцензії для такої діяльності.
Юридичну силу мають тільки документи складені на основі вимірів з атестованими приладами.
Суть методики перевірки блока детектування полягає у тому, що детектор встановлюється у таку точку поля випромінювання, для якої відома щільність потоку випромінювання (для частинок), інтенсивність випромінювання (гамма–випромінювання), енергія, та тип випромінювання. Наприклад, β-частинок/см2ּс. У паспортах до джерел, що випромінюють β–частинки, вказано число β–частинок що випромінюються джерелом у тілесний кут 4π, чи β-частинок/см2ּс на поверхні джерела.
Для перевірки приладів необхідний набір стандартних джерел різної активності. На певній віддалі від детектора ставляться джерела, записуються покази індикатора приладу, який може бути аналоговим чи цифровим. Перед початком вимірів робоча поверхня джерела повинна покриватись тонкою плівкою для захисту джерела від механічних пошкоджень приладу від можливого радіоактивного забруднення.
6. Порядок виконання роботи
1. Ознайомитись з описом приладу та інструкцією.
2. Перевірити робото здатність згідно інструкції до приладу.
3. Провести виміри з джерелами, що випромінюють β– частинки та можливо випромінюють гамма –кванти. Для калі бровки шкали приладу проводяться виміри з взірцевими джерелами еталонами для яких відома активність чи маса нестабільних хімічних елементів.
Якщо джерело одноразово випромінює гамма кванти і β– частинки, необхідно поверхню джерела закрити алюмінієвим фільтром такої товщини, щоб поглинути 90% бета частинок. Виміри проводити 2 рази, з фільтром та без фільтра. На основі вимірів з фільтром визначаємо чутливість до гамма–квантів. Для визначення чутливості до β – частинок необхідно використати данні двох вимірів.
4. Провести виміри швидкості лічби ад з джерелами еталонами для яких відома маса М чи активність А. Врахувати , як потрібно величину фону
5. На основі даних вимірів будується графік залежності швидкості лічби ад від маси чи активності джерел еталонів Ме
6. Провести вимір швидкості лічби анд від підготовленого зразку, що містить невідому масу чи має невідому активність.
7. Розрахувати масу чи активність нестабільного елементу у зразку.
В таблицях повинна міститися така інформація: а) тип детектора та приладу. режим роботи приладу; б) назва джерела, індивідуальний № джерела, технічні характеристики згідно паспорта; в) записані покази приладу, характеристика поля випромінювання на поверхні джерела, розрахована чутливість приладу з конкретним детектором.
Детальну інформацію по всім теоретичним і методичним питанням можна знайти у методичних вказівках до виконання лабораторних робіт «ядерного фізпрактикуму» лабораторних робіт з курсу «Детектори ядерних випромінювань», та конспектах лекцій з курсу «Радіометрія» та технічних описах до приладів які використовуються у роботі.