Метод половинного поглощения для определения максимальной энергии β – частиц.

β – частицы, проходя через вещество теряют свою энергию и отклоняются от своего первоначального направления, т. е. рассеиваются. Для электронов с очень большой энергией преобладающим механизмом потерь является испускание электромагнитного излучения при торможении электрона в электрическом поле ядер вещества (радиационные потери). При достаточно малых значениях энергии β – частиц преобладают потери обусловленные возбуждением электронов в атомах тормозящего вещества и их ионизацией β – частицами (ионизационные потери).

В результате потерь число электронов, прошедших через слой поглотителя, монотонно убывает с его толщиной.

Предельная толщина поглотителя, практически полностью задерживающая падающие электроны, называется эффективным пробегом электрона. Этот пробег определяется по кривым поглощения. Типичная кривая поглощения для непрерывного β – спектра представлена на рис.:

где R_β _MAX – толщина поглотителя, равная пробегу β -частиц в данном веществе. Она описывается экспоненциальной зависимостью (4):

(4)

где N₀ – число частиц, падающих за единицу времени на поверхность поглотителя, μ – массовый коэффициент поглощения. Величины d и R_max связаны с линейной толщиной l поглотителя соотношением (5):

, (5)

где ρ – плотность вещества поглотителя, ρ _AL = 2, 7 г/см³. Для определения пробега удобно построить данную кривую в полулогарифмическом масштабе (см. рис. ):

В этом случае можно выделить прямолинейную часть кривой поглощения и использовать метод половинного поглощения.

Метод половинного поглощения состоит в следующем. По графику зависимости ln (N - N_ф) = f(d) определить среднюю толщину слоя половинного поглощения d_1/2, необходимого для уменьшения вдвое начальной интенсивности β -излучения, то есть

(6)

на полулогарифмической зависимости получаем:

(7)

Вычисленное для нескольких точек и усредненное значение d_1/2 позволяет определить длину пробега электронов R_m по формуле (8):

, (8)

Для определения максимальной энергии β -излучения радиоактивного изотопа следует использовать эмпирические зависимости между Е_МАКС и R_m (9):

R_m = (0, 542E_m – 0, 133) г/см² 0, 8 < Е < 3, 0 МэВ, (9)

Приборы и оборудование:

Принципиальная схема установки приведена на рис. 5:

рис. 5

Установка состоит из двух блоков: блока детектирования (а) и блока управления и индикации (б), соединенных между собой кабелем.

Блок детектирования содержит источник β -частиц, счетчик β -частиц и набор алюминиевых пластин с указанной на них толщиной поглотителя в мм. Расстояние между источником и детектором можно регулировать, перемещая источник вдоль скамьи. Нужная толщина поглотителя достигается путем ввода/вывода пластин в кассету.

Измерительный блок (устройство пересчета импульсов) имеет следующие кнопки управления:

· «Сеть» - осуществляет включение напряжения питания счетчика 220 В (на задней панели прибора);

· «Пуск» - включает таймер и отсчет измеряемых импульсов одновременно;

· «Стоп» - одновременная их остановка;

· «Сброс» - обнуляет их показания;

· «Время, сек» - установка необходимого времени измерения;

· индикатор «кол. частиц» - показывает число зарегистрированных частиц;

· индикатор «сек» - показывает текущее время измерения.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒