Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo thực hành vật lý hạt nhân
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA VẬT LÝ Báo cáo môn học: THỰC TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN Sinh viên: Võ Tá Kiên MSSV: 9910706 Lớp : VLK23 Đà Lạt 05/2002 Bài1: KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHỔ KẾ HẠT NHÂN I. Mục đích: Làm quen với phổ kế hạt nhân, khảo sát các chế độ hoạt động của phổ phổ kế như cao thế, hệ số khuếch đai, thời gian đo, ngưỡng, cửa sổ.v.v. hay phân cực. II. Thiết bò thí nghiệm: - Phổ kế một kênh. - Nguồn phóng xạ chuẩn : Cs 137 III. Thực hành: 1. Khảo sát hệ số khuếch đại: - Để coarse gain : 30 - Để cao thế ở mức 750 Volt. - Tăng hệ số khuếch đại từ 0 đến 10 ta có bảng số liệu sau: HSKĐ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 5442 6531 7568 8368 8565 8726 9223 9352 9588 10070 Từ bảng đã cho ta có sơ đồ biểu thò sự phụ thuộc của số đếm vào hệ số khuếch đại: 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 2 4 6 8 10 2. Khảo sát cao thế: - Hệ số khuếch đại: Coarse gain: 30 Fine gain: 5 - Tiến hành khảo sát ta có bảng số liệu sau: Cao thế (Volt) 550 650 750 850 Số đếm 509 5111 8565 10217 2 Từ bảng đã cho ta có sơ đồ biểu thò sự phụ thuộc của số đếm vào hệ số khuếch đại: 0 3000 6000 9000 12000 500 550 600 650 700 750 800 850 900 IV. Đánh giá và nhận xét: - Khi giữ nguyên cao thế ở mức 750 Volt để khảo sát hệ số khuếch đại ta thấy rằng: hệ số khuếch đại càng lớn thì số đếm càng lớn. Vậy khi khảo sát một nguồn phóng xạ ta cần chọn một hệ số khuếch đại phù hợp rồi cố đònh hệ số khuếch đại đó để có kết quả chính xác. - Cũng tương tự như vậy, khi giữ nguyên hệ số khuếch đại bằng 5 và khảo sát cao thế ta thấy rằng: cao thế càng lớn thì số đếm càng lớn. Vậy khi khảo sát một nguồn phóng xạ ta cần chọn một cao thế phù hợp với điện áp hoạt động của Detector rồi cố cao thế đó để có kết quả chính xác. - Trong khi khảo sát các đặc trưng của phổ kế hạt nhân chúng ta cũng cần xét tới sự sai số bởi thời gian chết của Detector và sai số do người sử dụng. 3 Bài2: PHỔ TÍCH PHÂN I. Mục đích : - Khảo sát phổ tích phân của phổ kế hạt nhân bằng cách chỉnh ngưỡng dưới đểkhảo sát phổ. II.Thiết bò thí nghiệm: - Máy phổ kế một kênh. - Nguồn phóng xạ chuẩn gồm: Co 60 và Cs 137 . III. Thực hành : - Để thời gian đo:10 giây. - Cố đònh cao thế 750Volt. - Hệ số khuếch đại: Coarse gain: 30 Fine gan: 8 1. Khảo sát phổ tích phân thô: Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 1Volt và từ 1 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 1 4 7 10 2. Khảo sát phổ tích phân trung bình : Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 0,5 Volt và từ 0,5 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 21362 10143 6423 3687 1733 611 200 22 22 12 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 33149 2100614652 9820 8022 6385 5106 3587 2565 1799 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 1074 575 330 173 32 16 12 17 9 7 4 Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 2 4 6 8 10 3. Khảo sát phổ tích phân tinh : Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 0,1 Volt và từ 0,1 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Volt 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Số đếm 45273 42354 40664 36151 32618 28731 25920 23895 22783 24046 Volt 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 Số đếm 22730 20943 18898 17773 16573 15769 14541 13282 12317 11405 Volt 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 Số đếm 10936 10459 9806 9180 9189 8593 8217 8069 7572 7097 Volt 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 Số đếm 6826 6571 6291 5989 5690 3379 3057 4822 4450 4060 Volt 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 Số đếm 3892 3669 3523 3013 2853 2618 2506 2363 2232 2130 Volt 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 Số đếm 1966 1746 1485 1419 1259 1135 956 779 753 706 Volt 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 Số đếm 615 548 482 462 447 379 310 291 272 214 Volt 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 Số đếm 166 107 89 62 45 30 27 21 23 23 Volt 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 Số đếm 21 15 16 15 18 15 16 19 7 8 Volt 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 Số đếm 13 11 12 15 10 3 8 12 15 7 5 Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 2 4 6 8 10 IV. Đánh giá và nhận xét : - Khi khảo sát các loại phổ tích phân thô, trung bình và tinh ta thấy rằng tất cả các phổ tích phân đều có dạng giảm dần. 6 Bài3: PHỔ VI PHÂN I. Mục đích: Khảo sát phổ vi phân của phổ kế hạt nhân. II. Thiết bò thí nghiệm: - Nguồn phóng xạ: Cs 137 ; 370 kBq - Máy phổ kế một kênh. III. Thực hành: - Thời gian đếm: 10 giây. - Hệ số khuyếch đại: Coarse gain: 32 Fine gain: 9 1. Đo phổ vi phân thô: Cố đònh delta E =1V. Ta ta có kết quả sau: Từ bảng số liệu ta có phổ vi phân thô theo bảng sau: 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 2. Delta E =0,5V. Ta có bảng số liệu sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 16308 3000 3600 5734 2100 3000 2400 2500 2300 1800 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 15893 9044 2606 2798 3392 1700 2900 2900 5506 3407 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 1500 2474 2065 2300 1734 1595 1440 1436 1200 1400 7 Từ bảng số liệu trên ta có phổ vi phân sau: 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 4. DeltaE=0,1V.Ta có bảng số liệu sau : Volt 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Số đếm 16256 14563 13682 12000 8400 5540 2718 1677 3500 3500 Volt 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 Số đếm 2300 2300 3500 712 739 776 1500 897 896 940 Volt 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 Số đếm 952 924 950 950 1200 999 1200 1023 2500 1088 Volt 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 Số đếm 1052 1084 1074 1081 1099 2500 1832 4560 6742 4500 Volt 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 Số đếm 1110 1119 1120 1034 1117 1094 1066 1093 999 947 Volt 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 Số đếm 3300 917 868 853 823 804 740 789 660 635 Volt 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 Số đếm 671 610 662 612 602 579 1800 535 570 559 Volt 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 Số đếm 542 575 503 541 517 504 595 483 44 473 Volt 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 Số đếm 469 429 472 435 427 432 475 459 487 516 Volt 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 Số đếm 552 584 619 676 774 400 300 500 300 500 8 Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ vi phân sau: 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 IV. Đánh giá và nhận xét: - Ta thấy rằng phổ vi phân của khối phổ kế đã thể hiện mối quan hệ giữa số đếm N và số volt hay nói cách khác là giữa số kênh và năng lượng và mỗi chất phóng xạ đều có một phổ vi phân đặc trưng riêng. - Trong bài thực hành này ta xét phổ vi phân của nguyên tố phóng xạ Cs 137 và mức đỉnh năng lượng là 370 kBq hay là 661 KeV. Ta thấy rằng dù phổ vi phân thô hay trung bình hoặc là phổ tinh thì chúng vẫn tuân theo phổ vi phân đặc trưng của Cs 137 mặc dù có sai khác vì sai số. - Trong khi tiến hành các thực nghiệm vật lý hạt nhân chúng ta luôn phải quoan tâm tới sai số của các số liệu bởi sự phức tạp của nó. 9 Bài4: PHỔ PHÔNG I. Mục đích : - Trong tự nhiên vẫn có một lượng tia phóng xạ nhất đònh và chúng ta tiến hành đo phổ phông để xác đònh hàm lượng các phóng xạ đó. II. Thiết bò thí nghiệm : - Phổ kế một kênh. III. Thực hành : - Thời gian đếm: 10 giây. - Hệ số khuyếch đại: Coarse gain: 32 Fine gain: 9 1. Khảo sát phổ thô : Thay đổi ngưỡng dưới 0,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ vi phân sau: 0 100 200 300 400 500 600 1 4 7 10 2. Khảo sát phổ trung bình Thay đổi ngưỡng dưới 0,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 126 490 258 172 84 59 39 157 0 0 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 170 304 228 165 121 90 59 54 37 31 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 18 30 20 22 13 102 0 0 0 0 10 [...]... Số đếm 4.1 6 4.2 5 4.3 12 4.4 11 4 .5 9 4.6 8 4.7 3 4.8 6 4.9 2 5 8 Volt Số đếm 5. 1 7 5. 2 9 5. 3 8 5. 4 5 5 .5 6 5. 6 9 5. 7 5 5.8 6 5. 9 2 6 5 Volt Số đếm 6.1 4 6.2 6 6.3 3 6.4 9 6 .5 6 6.6 5 6.7 5 6.8 3 6.9 4 7 3 Volt Số đếm 7.1 4 7.2 2 7.3 1 7.4 3 7 .5 2 7.6 5 7.7 7 7.8 4 7.9 12 8 58 Volt Số đếm 8.1 63 8.2 2 8.3 0 8.4 0 8 .5 0 8.6 0 8.7 0 8.8 0 8.9 0 9 0 Volt Số đếm 9.1 0 9.2 0 9.3 0 9.4 0 9 .5 0 9.6 0 9.7 0... Độ dày d=3mm: Số lần đo Số đếm N c 1 158 02 2 3 159 82 158 87 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn nhôm là: N c =( 158 02+ 159 82+ 158 87)/ 3= 158 90 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của nhôm là: µ =-{ln{( N c - NΦ)/( Nο- NΦ)}/d}=0.0126 - Độ dày d=6mm: Số lần đo Số đếm N c 1 155 80 2 3 156 58 155 34 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn nhôm là: N c =( 155 80+ 156 58+ 155 34)/ 3= 155 90 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của... trơn sau: 19 18000 150 00 12000 9000 6000 3000 0 0 2 4 6 8 10 2.Làm trơn phổ vi phân trung bình: Ta có bản số liệu sau: Volt Số đếm 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 158 93 9044 2606 2798 3392 1700 3 .5 3400 4 2900 4 .5 5 55 06 3407 Volt Số đếm 5. 5 6 6 .5 7 7 .5 8 150 0 2474 20 65 2300 1734 159 5 8 .5 1440 9 1436 9 .5 10 1200 1400 Từ bảng số liệu trên ta có phổ vi phân trung bình chưa làm trơn sau: 18000 150 00 12000 9000 6000... 60 và Cs 137 : Tiến hành đo và sau khi chuẩn năng lượng của Co 60 và Cs 137 ở các mức 661 KeV, 1173KeV, 1332KeV ta thu được phổ vi phân với các điểm chính sau: Kênh Số đếm 304 11927 56 0 2800 750 2800 906 2 251 1 059 851 0 1173 1996 1413 2 050 154 8 1613 Kênh Số đếm 16 95 1242 1866 3631 1980 918 2006 1024 2111 2840 2274 57 5 28 75 250 3768 0 Và phổ vi phân thu được có dạng cơ bản sau: 150 00 12000 661KeV 9000... Tiến hành đo và sau khi chuẩn năng lượng của Co 60 và Cs 137 ở các mức 661 KeV, 1173KeV, 1332KeV ta thu được phổ vi phân với các điểm chính sau: Số kênh K 304 Số đếm N 8480 56 1 2 859 669 2337 763 10143 850 1791 1 054 1827 1230 1230 Số kênh K 13 45 Số đếm N 3484 1431 773 152 9 2613 1642 3170 1 850 58 9 253 5 320 3170 0 Và phổ vi phân thu được có dạng cơ bản sau: 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 50 0 1000 150 0... tinh: Thay đổi ngưỡng dưới 0 ,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: 11 Volt Số đếm 0.1 25 0.2 14 0.3 16 0.4 34 0 .5 35 0.6 51 0.7 50 0.8 95 0.9 103 1 97 Volt Số đếm 1.1 83 1.2 83 1.3 81 1.4 86 1 .5 73 1.6 65 1.7 54 1.8 41 1.9 40 2 41 Volt Số đếm 2.1 42 2.2 48 2.3 64 2.4 28 2 .5 26 2.6 19 2.7 20 2.8 17 2.9 18 3 23 Volt Số đếm 3.1 19 3.2 12 3.3 22 3.4 23 3 .5 16 3.6 6 3.7 13 3.8 11 3.9... 2000 250 0 3000 350 0 4000 Sau khi đã chuẩn năng lượng ta có thể dựa vào phổ vi phân bất kỳ ta có thể xác đònh được đó là phổ vi phân đó là của nguyên tố phóng xạ nào Ví như trong bài thực hành này ta có phổ vi phân sau: 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 50 0 1000 150 0 2000 250 0 3000 350 0 4000 Ta thấy rằng phổ vi phân trên có đỉnh năng lượng tại kênh 955 và theo đường chuẩn năng lượng thì kênh 955 có mức... Mn 54 IV Đánh giá và nhận xét: Qua thực tế ta thấy rằng đường chuẩn năng lượng là một thước đo rất chính xác và rất có ích cho chúng ta trong thực nghiệm về vật lý hạt nhân Thông qua đường chuẩn năng lượng thì chỉ cần có phổ vi phân của một vật là ta có thể nhận biết được những nguyên tố phóng xạ nào có mặt trong vật đó 14 Bài 6: ĐO ĐỘ HẤP THỤ GAMMAR CỦA VẬT CHẤT I Mục đích: - Dùng phổ kế hạt nhân. .. 3,36mm Số lần đo Số đếm N c 1 158 98 2 3 158 23 158 35 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn nhựa là: N c =( 158 98+ 158 23+ 158 35) / 3= 158 52 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của nhựa là: µ =-{ln{( N c - NΦ)/( Nο- NΦ)}/d}=0.0124 Kết luận: Từ 6 lần đo độ hấp thụ Gammar của nhựa với độ dày khác nhau ta có độ hấp thụ Gammar trung bình của nhựa là: 16 µ =(0.0047+0.0124)/2 ≈ 0.0086 b Vật chắn là nhôm (Al): - Độ dày... dày d=1.88mm: Số lần đo Số đếm N c 1 13 458 2 1367 5 3 13460 17 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn chì là: N c =(13 458 +136 75+ 13460)/ 3= 13 351 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của chì là: µ =-{ln{( N c - NΦ)/( Nο- NΦ)}/d}=0 .54 15 - Độ dày d=3.76mm: Số lần đo Số đếm N c 1 11164 2 3 112 25 11 251 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn chì là: N c =(11164+112 25+ 11 251 )/ 3= 11213 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar . 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 3 .5 4 4 .5 5 Số đếm 33149 2100614 652 9820 8022 63 85 5106 358 7 256 5 1799 Volt 5. 5 6 6 .5 7 7 .5 8 8 .5 9 9 .5 10 Số đếm 1074 57 5 330 173 32. 126 490 258 172 84 59 39 157 0 0 Volt 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 3 .5 4 4 .5 5 Số đếm 170 304 228 1 65 121 90 59 54 37 31 Volt 5. 5 6 6 .5 7 7 .5 8 8 .5 9 9 .5 10 Số đếm