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
Конспект теории
Альфа-излучение представляет собой поток частиц альфа –частиц. Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, прочно связанных между собой. Зарядовое число альфа -частицы Z= 2. Массовое число A= 4, что соответствует ядру атома гелия.
Альфа-частицы испускаются некоторыми изотопами в результа те радиоактивного распада. При этом исходное ("материнское") яд ро превращается в другое ("дочернее") ядро с зарядо вым числом, меньшим на 2 единицы, и массовым числом, меньшим на 4 единицы.
Альфа-распад характерен для тяжелых атомных ядер, например для изотопов ядра урана:
Вероятность образования альфа-частицы сравнительно велика. Поэтому время жизни и постоянная распада радиоактивных ядер оп ределяется второй стадией, вероятность которой значительно мень ше. Альфа-частица, находящаяся вне ядра, взаимодействует с ним по закону Кулона. Энергия взаимодействия U как функция расстоя ния r представлена на рис. I.
Рис. I. Зависимость эвергяи альфа-честнцы от
расстояния между центрами частицы и ядра
Как видно из рас. I, с увеличением Б уменьшается l и (Um-B), следовательно, D возрастает. Соответственно возрас тает посте ядерного распада и уменьшается период полураспада радиоактивного ядра. После вылета альфа-частицы из ядра ее энергия пе реходит в кинетическую Eк , чем и объясняется большая скорость альфа-частиц. Энергия Ек альфа-частиц, испускаемых естественными изотопами, лежит в пределах от 4 МэВ до 8,7 MэB. Соответственно скорости альфа-частиц составляют
(1,4...3,1)·107 м/с.
Двигаясь внутри какого-либо вещества, альфа-частицы взаимо действуют с атомами. Результат взаимодействия может быть различным: рассеяние альфа-частиц, пролетающих вблизи ядра встречного атома, ядерная реакция при попаданий альфа-частиц в ядро в т.д. Но в подавляющем числе случаев альфа-частица ионизирует встречный атом, теряя при этом часть своей энергии. Так как энер гия альфа-частиц измеряется миллионами электрон-вольт, а энергия ионизации имеет порядок 30...35 эВ, то одна частица может на своем пути ионизировать большое число атомов (молекул). Когда альфа-частица израсходует всю энергию, она "остановится" и, захватив два электрона, превратится в нейтральный атом гелия. Так как альфа-частицы, испускаемые определенным изотопом, имеют одинаковую энергию (некоторые радиоактивные изотопы испускают несколько групп альфа-частиц с различными энергиями, но в каждой группе энергия частиц одинакова, то все они проходят в веществе приблизительно одно и то же расстояние R . Это расстояние на зывается длиной пробега альфа-частицы и однозначно связано с ее энергией. Длина пробега не пропорциональна энергии частицы, т.к. вероятность ионизации альфа-частацей встречного атома зависит о? ее скорости. Длина пробега альфа-частицы в воздухе приОяизЕтаяь-ао соответствует выражению:
R=αv3
где v – начальная скорость частицы
α=9,7∙10-28 c3∙ см -2
Длина пробега альфа-частицы в различных веществах различна. Она определяется так называемой "тормозной способностью", завися щей от среднего расстояния между атомами и атомного веса вещест ва.
Так как длина пробега R всех альфа-частиц, испускаемых данным изотопом, одинакова, to счётчик, установленный на расстоянии r>R. от источника излучения, не зафиксирует ни одной частицы; установленный на расстоянии r < R зарегистрирует большое число частиц.
На практике, однако, зависимость числа зарегист рированных частиц от рассто яния r уменьшается постепенно. Это объясняется тем, что мо лекулы газа двигаются хаоти чески и на одной и той же длине пути альфа -частица может встретить разное число ато мов . Кроме того, препарат, испускающий альфа-частицы, име ет конечную толщину, поэтому большинство частиц проходит то или другое расстояние внутри препарата и вылетают из него с уже уменьшенной скоростью. Пробег этих частиц в воздухе меньше R . Пройти полную длину пробега в воздухе могут только частицы, испускаемые самым внешним слоем атомов пре парата. Приведенные причины объясняют различие в длинах пробега разных частиц, обладающих одной и той же энергией. При изменении расстояния от источника частиц до счетчика уменьшение числа ре гистрируемых частиц имеет еще одну- "геометрическую" - причину. Частицы испускаются равномерно во все стороны и число частиц, попадающих в счетчик, будет пропорциональ но перекрываемому им телесному углу. Если частицы исходят из од ной точки, то этот телесный угол приблизительно обратно пропорци онален квадрату расстояния от препарата до счетчика. Если же пре парат, испускающий частицы, имеет значительные размеры, зависи мость становится сложнее.
Таким образом, чтобы определить длину пробега альфа-частиц в воздухе, надо снять зависимость скорости счета от расстояния между источником альфа-частиц и счетчиком.
Зная длину пробега частиц в воздухе, можно найти ее началь ную скорость) и энергию.
Для регистрации альфа-частиц в настоящей работе использует ся сцинтилляционный счетчик. Сцинтилляцией называется кратковре менная световая вспышка, возникающая при попадании быстрой час тицы на люминесцирующее вещество (сцинтиллятор, например сернис тый цинк, йодистый натрий).