3. Выполнение работы
Система регистрации и компьютерной обработки данных
Блок-схема системы регистрации бета-частиц представлена на рис. 4. β-частицы прошедшие слои поглощающего вещества попадают в сцинтиллятор, в нашем случае это кристалл NaJ(Tl). Этот прозрачный кристалл обладает важным свойством – преобразовывать энергию, потерянную частицей при прохождении кристалла, во вспышку света с длительностью порядка 20 нсек. Свет от вспышки попадает на фотокатод ФЭУ. Здесь кванты света выбивают фотоэлектроны, которые, размножаясь на динодной системе ФЭУ, порождают огромный поток вторичных электронов. При этом заряд на аноде ФЭУ пропорционален интенсивности световой вспышки. Сигнал с анода передается по высокочастотному кабелю на вход дискриминатора. В этом блоке сигналы с амплитудой, превышающей некоторое пороговое значение (шумы ФЭУ) преобразуются в импульсы стандартного вида, а именно, прямоугольный сигнал с положительной амплитудой около 5 В (TTL стандарт). Предварительное преобразование сигналов необходимо для того, чтобы мог правильно работать счетчик стандартных импульсов. Этот счетчик определяет количество стандартных импульсов, поступивших с дискриминатора за определенный промежуток времени.

Рис. 4 Блок–схема системы регистрации β-частиц
Информация о количестве поступивших импульсов считывается со счетчика в компьютер через USB интерфейс. Дискриминатор разработан в Институте Ядерной Физики, счетчик USB-6501 компанией National Instruments.Программа, работающая с описанной системой регистрации, состоит из двух частей. В первой (диалоговой) части необходимо ответить на несколько контрольных вопросов по лабораторной работе. Эти вопросы не сложные, но в то же время для ответа на них необходимо познакомиться с описанием к лабораторной работе. Помимо контрольных вопросов в диалоговой части содержится информация о том, как правильно проводить измерения, что для этого следует проверить, и как это сделать. Вторая часть программы – собственно проведение эксперимента. На этом этапе работы производится измерение количества частиц, прошедших через поглотитель разной толщины. Прежде чем переходить к набору экспериментальных данных, необходимо подобрать длительность времени счета согласно объяснениям, содержащимся в диалоговой части программы. После набора и сохранения экспериментальные данные обрабатываются.
Делается обработка при помощи программы MCAD. Файл по обработке данных уже написан. Необходимо им только воспользоваться, подставив данные свого эксперимента.Некоторые радиоактивные изотопы Таблица 1
Массовое число,А | Изотоп | Период полураспада,Т1/2 | Распад | |
---|---|---|---|---|
Тип | Энергия | |||
1 | n | 10,23 мин | β-(100%) | 0,782318 |
3 | H | 12,232 года | β-(100%) | 0,018599 |
11 | C | 20,37 мин | β+(99,76%) Эл. захват (0,22%) | 0,9603 |
14 | C | 5700 лет | β-(100%) | 0.156473 |
22 | Na | 2,62 года | β+(90,38%) Эл. захват (8,74%) | 0,5457 |
40 | К | 1,248·109 года | β-(89,14%) Эл. захват (10,72%) | 1,311 |
50 | Mn | 0,2833 сек | β+(99,9%) | 6,609 |
60 | Co | 5,271 года | β-(99,88%) | 0,6874 |
90 | Sr | 28,8 года | β-(100%) | 0,546 |
90 | Y | 64 часа | β-(100%) | 2,280 |
137 | Cs | 30,05 года | β-(94,7%) | 0,514 |
187 | Re | 4,12·1010 года | β-(100%) | 0,00264 |
204 | Tl | 3,788 года | β-(97,1%) Эл. захват (2,9%) | 0,7637 |

Рис.5 График известных изотопов с основным типом распада. N – число нейтронов, Z – число протонов в ядре.

Рис. 6 Вид лабораторной работы – Измерение энергии β–распада методом поглощения.