21 Spektrometria ziarenia alfa.doc

Podobné dokumenty
16 Franck-Hertz.doc

Jadrova fyzika - Bc.

08 Absorpcia beta ziarenia.doc

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

SRPkapitola06_v1.docx

STRUČNÝ NÁVOD KU IP-COACHU

Vypracované úlohy z Panorámy z fyziky II Autor: Martin Brakl UČO: Dátum:

Príloha č

STRUČNÝ NÁVOD KU IP-COACHU

Snímka 1

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

Porovnanie postupov na stanovenie celkovej aktivity alfa v minerálnych vodách A. Belanová, M. Vršková, K. Vladová, J. Merešová Výskumný ústav vodného

AKTIVAČNÁ ANALÝZA POMOCOU ONESKORENÝCH NEUTRÓNOV

Úvod do časticovej fyziky časť 1: častice a interakcie Boris Tomášik Univerzita Mateja Bela, Fakulta prírodných vied ČVUT, Fakulta jaderná a fyzikálně

Podivný mikrosvet Mikuláš Gintner Katedra fyziky Žilinská univerzita 2013 Masterclasses in Physics 2013 M. Gintner

Lokalizácia Peter Markoš Fyzikálny ústav SAV Katedra fyziky FEI STU Abstract Pri nízkych teplotách sa elektróny správajú ako kvantové častice. Preto s

60. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2018/2019 kategória E okresné kolo Riešenie úloh 1. Zohrievanie vody, výhrevnosť paliva a) Fosílne pal

Stat1_CV1 VES

Slide 1

Základná škola, Školská 3, Čierna nad Tisou Tematický výchovno - vzdelávací plán Stupeň vzdelania: ISCED 2 Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Práca v programe Tracker Program Tracker je voľne šíriteľný a stiahnuteľný program vytvorený na platforme Open Source Physics (

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

Základy programu Editor rovnic

PowerPoint Presentation

PLYNOVÉ CHROMATOGRAFY NA ZEMNÝ PLYN 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje procesný plynový chromatograf

Operačná analýza 2

Experiment CERN- ISOLDE: Aký tvar majú atómové jadrá (60 rokov CERN) Mar$n Venhart Fyzikálny ústav SAV, Bra$slava Mar$n Venhart (FÚ SAV): Experiment C

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Heuristický adaptívny PSD regulátor založený na miere kmitavosti Šlezárová Alexandra Elektrotechnika

6 Kapitola 6 Výsledky vyšetrení počas projektov Lekári idú do ulíc a MOST 2008 Počas mesiacov júl a august v rámci projektu Lekári idú do ulíc a počas

Záverečná správa Test sondy VARiON Plus 700 IQ - meranie NH4-N a NO3-N v aktivácii na ČOV Matejovce Vypracoval: Robert Bezák WTW meracia a analytická

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 070/1/441/19 zo dňa Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k) zákona

Problémové správanie žiakov stredných škôl;

MERACIE ZARIADENIA NA MERANIE DĹŽKY NAVINUTEĽNÝCH MATERIÁLOV 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje mera

Farba skupiny: červená Označenie úlohy:,zohrievanie vody elektrickým varičom (A) bez pokrievky, Úloha: Zistiť, ako závisí účinnosť zohrievania vody na

Podpora metód operačného výskumu pri navrhovaní systému liniek doc. RNDr. Štefan PEŠKO, CSc. Katedra matematických metód, Fa

Klasické a kvantové vĺny na rozhraniach. Peter Markoš, KF FEI STU April 14, 2008 Typeset by FoilTEX

29.Kvantová fyzika sa zakladá na Planckových a Einsteinových teóriach a hovorí, že všetky procesy sa dejú po maličkých krokoch => všetky fyzikálne vel

TÉMA: VETERNÁ ERÓZIA METODICKÉ POZNÁMKY CIELE Žiaci si majú osvojiť pojem veterná erózia. majú spoznať jeden z princípov stanovovania prašného spadu a

MERANIE U a I.doc

Inflácia Nezamestnanosť

Úloha č.2 Meranie odporu rezistorov Vladimír Domček Astrofyzika semester Skupina č Laboratórne podmienky: Teplota: 22,6 C Tlak:

Paralelné algoritmy, cast c. 3

Title

PYROMETER AX-6520 Návod na obsluhu

9.1 MOMENTY ZOTRVACNOSTI \(KVADRATICKÉ MOMENTY\) A DEVIACNÝ MOMENT PRIEREZU

MASTER LEDspot LV |

Slovenský metrologický ústav Karloveská 63, Bratislava 4 Počet strán: 2 č. 054/441/13 zo dňa 9.december 2013 Slovenský metrologický ústav v súl

Prezentácia programu PowerPoint

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

Základy programu Editor rovnic

Príloha č

Didaktické testy

Monday 25 th February, 2013, 11:54 Rozmerová analýza M. Gintner 1.1 Rozmerová analýza ako a prečo to funguje Skúsenost nás učí, že náš svet je poznate

Autoregresné (AR) procesy Beáta Stehlíková Časové rady, FMFI UK Autoregresné(AR) procesy p.1/22

certifikat NE _navrh ku revizii 2 NE_nove logo

Paralelné algoritmy, cast c. 2

17. medzinárodná vedecká konferencia Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Fakulta špeciálneho inžinierstva ŽU, Žilina, máj 2

Záznamník teploty a vlhkosti AX-DT100 Návod na obsluhu

Microsoft Word - Autoelektronika - EAT IV.r. -Osvetľovacie zariadenia -Základné pojmy.doc

Urýchľovačová fyzika (letný semester 2014) vyučujúci: M.Gintner, I.Melo prednáška: 2 hod/týždeň cvičenie: 2 hod/týždeň odporúčaná literatúra: M. Bomba

Priebeh funkcie

Analýza kontaktne-únavového namáhania povlakovaného spekaného materiálu

trafo

Hrúbkomer Elcometer 500 Spoľahlivé meranie hrúbky povlaku až do 10 mm na betóne a podobných substrátoch. rýchle, presné a opakovateľné meranie robustn

Elektronický ukazovateľ polohy s batériou Návod na použitie

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 072/1/441/19 zo dňa Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 6 ods. 2 písm. k) zákona

Microsoft Word - 06b976f06a0Matice - Uzivatelska Dokumentacia

Metódy dokazovanie v matematike 1 Základné pojmy Matematika exaktná veda vybudovaná DEDUKTÍVNE ZÁKLADNÉ POJMY základy každej matematickej teórie sú in

Rozvojom spoločnosti najmä v druhej polovici minulého storočia dochádza čím ďalej tým viac k zásahu človeka do životného prostredia

Brezina_Gertler_Pekar_2005

Stravné - přecenění

Microsoft Word - Zaver.pisomka_januar2010.doc

PH-Regulácia - EZ PH! Obsah balenia! A) "EZ PH" regulácia B) sacie potrubie PVC Cristal Ø 4x6 (4 m) C) výtlačné potrubie PE Ø 4x6 (5 m) D) montážna sa

Dovoz jednotlivých vozidiel – Úvod do problematiky a základné predpisy

IQ Easy firmy Simco-ION Nová generácia výrobkov pre ovládanie statickej elektriny SÚHRN: Firma Simco-ION predstavuje novú generáciu výrobkov pre elimi

ANALYZÁTORY VÝFUKOVÝCH PLYNOV MOTOROVÝCH VOZIDIEL SO ZÁŽIHOVÝM MOTOROM 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upr

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

ORGANIZÁCIA SPOJENÝCH NÁRODOV

Viacnásobne použitelné oblasti spolahlivosti pre viacrozmernú kalibráciu

WP summary

ach_segla_kap3

Klasická metóda CPM

QFH anténa pre príjem skcube Publikované: , Kategória: HAM - Technika Vypustenie družice SkCube určíte pritiahlo pozorno

Title

Microsoft Word - MAT_2018_2kolo.docx

Rozsah spôsobilosti skúšobného laboratória

Optimal approximate designs for comparison with control in dose-escalation studies

Paralelné algoritmy, cast c. 3

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

Prieskum PAS a INEKO o návrhu Ministerstva financií SR na prelomenie bankového tajomstva 10. septembra 2018 Podnikatelia odmietajú návrh na prelomenie

Matematický model činnosti sekvenčného obvodu 7 MATEMATICKÝ MODEL ČINNOSTI SEKVENČNÉHO OBVODU Konečný automat predstavuje matematický model sekvenčnéh

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2018 Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od: Obsah dokumentu je právne záväzný.

Snímka 1

Snímka 1

Milé študentky, milí študenti, v prvom rade Vám ďakujeme za vyplnenie ankety. Táto anketa bola zameraná na zistenie Vášho postoja ku kvalite materiáln

Analýza sociálnych sietí Geografická lokalizácia krajín EU

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

Kolmogorovská zložitost

Prepis:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKIKUM IV Úloha č.: 5 Název: Spektrometria žiarenia α Vypracoval: Viktor Babjak...stud. sk.f3...dne: 7.. 006 Odevzdal dne:... Hodnocení: Připomínky: kapitola referátu možný počet bodů udělený počet bodů eoretická část 0-3 Výsledky měření 0-0 Diskuse výsledků 0-4 Závěr 0 - Seznam použité literatury 0 - Celkem max. 0 Posuzoval: dne:

Pracovné úlohy:. Preveďte energetickú kalibráciu α-spektrometra a určite jeho rozlíšenie.. Určite absolútnu aktivitu kalibračného rádioizotopu 4 Am. = p. 3. Zmerajte závislosť ionizačných strát α-častíc na tlaku vzduchu ( ) 4. Určite špecifické ionizačné straty α-častíc vo vzduchu pri normálnom tlaku = f ( ) /. Porovnajte túto závislosť so závislosťou získanou pomocou empirickej formuly pre dolet α- častíc vo vzduchu za normálnych podmienok. 5. Určite energie α-častíc vyletujúcich zo vzorky obsahujúcej izotop a prímes a porovnajte ich s tabelovanými hodnotami. Stanovte relatívne zastúpenie izotopu vo 3 vzorke s presnosťou lepšou ako 0 %, ak sú / ( ) = 8, 7yr a / ( ) 4,3 0 yr eoretická časť: =. Žiarenie α je tvorené jadrami hélia. Častice α z prirodzených rádioaktívnych zdrojov dosahujú rýchlosť okolo % rýchlosti svetla (tomu zodpovedá kinetická energia 4 9 MeV). Spektrum prirodzeného α žiarenia je diskrétne s prípadnou jemnou štruktúrou spôsobenou excitáciou vznikajúceho jadra. Pri prechode α žiarenia látkou klesá jeho energia vplyvom ionizácie atómov v prostredí. Strata kinetickej energie je úmerná preletenej dráhe, a preto sa zavádza špecifická ionizačná strata = f( ). () So zväčšujúcou sa dráhou častice ionizácia rastie do maxima a potom prudko klesá k nule. Vzdialenosť, v ktorej vymizne ionizácia a častica sa zastaví, sa nazýva zvyškový dolet, pre ktorý platí R 0 R = = = R( 0). () f 0 0 Pre dolet α častíc s kinetickou energiou 4,7 MeV vo vzduchu za normálnych podmienok platí empirický vzťah ( ) 3/ R ξ 0 =, (3) -3/ kde ξ = 0,3cm.MeV. Pre špecifické ionizačné straty podľa vzťahov () a (3) platí =. (4) 3ξ Namiesto zmeny hrúbky vzduchovej vrstvy medzi žiaričom a detektorom sa mení tlak vzduchu. Ak považujeme vzduch za ideálny plyn, tak pri tlaku p pre ekvivalentnú vzdialenosť pri normálnom tlaku platí x0 x eq = p, (5) p0 kde x 0 je pevná vzdialenosť medzi detektorom a žiaričom a p 0 je normálny tlak. Predpokladáme, že rozdelenie kinetických energií zaregistrovaných častíc má tvar Gaussovej krivky. Plná šírka v polovici maximálnej výšky (FWHM) sa nazýva rozlíšenie spektrometra Г. Pre odhad rozlíšenia a jeho chyby podľa [] platí Γ = S ln, (6) ln Γ σ Γ = S =, (7) n ( N ) Poznámka pre opravujúceho: úto úlohu som meral po tom, keď prestalo fungovať meranie úloh A0 a A3.

kde S je výberový rozptyl a n počet častíc použitých na konštrukciu histogramu. Pre chybu strednej hodnoty sa dá použiť vzťah pre chybu aritmetického priemeru S / n. Absolútna aktivita je v danej konfigurácii experimentu úmerná počtu zachytených častíc. Detektor D zaberá priestorový uhol Ω = vo vzdialenosti r (D je plocha žiariča). Pre absolútnu aktivitu platí r n 4πr n 6r A = =, (8) t D t d kde t je dĺžka expozície a d je priemer detektora. Pre počet rozpadnutých jadier dn za dobu platí ln dn = N, (9) kde / je polčas rozpadu. Pre relatívne zastúpenie rádioizotopov platí N N N pričom sa predpokladá, že doba merania je omnoho kratšia ako polčas rozpadu. Výsledky meraní: Aparatúra / / =, (0) N / Meranie som prevádzal pomocou polovodičového detektora. Šírka kruhovej citlivej oblasti d detektora je ddet = ( ± )mm, t.j. pre plochu detektora platí S = π = ( 95 ± 7) mm. Pri meraní úlohy je k dispozícii počítačový program. Výpis tohto programu obsahuje nasledujúce informácie: poradové číslo peaku (označenie: PN), energia peaku v kev (CRD = ), pološírka peaku v kev (FWHM = Γ ), plocha peaku (NE AREA = N ), pozadie (BACKGRND), počet detekovaných častíc za sekundu (NE) a relatívna chyba (%ERR). Energetická kalibrácia, ionizačné straty Energetickú kalibráciu spektrometra som previedol pomocou známej energie najvýraznejšieho peaku 4 Am na 5485,74 MeV. Vzdialenosť detektoru od vzorky bola ( 40 ± )mm a doba expozície 300 s. Meranie tlaku bolo vykonané pomocou barometra s triedou presnosti,5, t.j. chybu určenia tlaku uvažujem 0,05 atm. Všetky namerané a vypočítané údaje závislosti na tlaku sú uvedené v tabuľke. ekvivalentnú vzdialenosť detektora od žiariča pri normálnom tlaku x eq som určil podľa (5) chybu σ som určil ako S / n chyby určenia rozlíšenia spektrometra som určil podľa (7) ionizačné straty v závislosti na tlaku som určil ako = 0 p, kde indexy 0 a p určujú energiu pri danom tlaku chybu určenia ionizačných strát σ som určil ako σ = σ + σ 0 p špecifické ionizačné straty = f ( ) som určil ako ( ) i i f i =, kde xi xi index i znamená poradové číslo merania chybu špecifických ionizačných strát σ f ( ) som určil podľa [] Závislosť rozlíšenia spektrometra na tlaku je zobrazená v grafe. Absolútnu aktivitu určím podľa vzťahu (8) a hodnôt nameraných vo vákuu. Výsledná hodnota je 3 A = 0,6 ± 0, 0 s. ( ) 3

Chybu počtu častíc som určil σ = n rozdelením. Chybu absolútnej aktivity n, pretože predpokladáme, že sa riadi Poissonovým σ A som určil podľa štandardnej metódy prenosu chýb, viď []. V grafe sú zobrazené ionizačné straty v závislosti na tlaku. Nameranou závislosťou som preložil polynóm druhého stupňa. V grafe 3 je zobrazená závislosť špecifických ionizačných strát na kinetickej energii. Namerané údaje som porovnal s teoretickou závislosťou danou vzťahom (4). Plutónium Meranie zmesi plutónia prebiehalo pri vzdialenosti detektora od vzorky ( 0 ± )mm a s expozičnou dobou 600 s. Pre energiu α-častíc vyletujúcich zo vzorky platí: ( ) = ( 533, ± 0, 06)keV ( ) = ( 5474,65 ± 0, 36)keV abuľkové hodnoty týchto energií sú: ( ) = 54, 9keV ( ) = 5499, kev Pre počty nameraných častíc platí: N = 0954± 33 ( ) ( ) N ( ) = ( 3466 ± 59) Po dosadení do vzťahu (0) pre relatívne zastúpenie vo vzorke použitej pri meraní dostaneme N 4 = (,5 ± 0,03) 0. N Ako polčas rozpadu som použil údaj uvedený pri úlohe v praktiku, pretože jeho hodnota je v zadaní úlohy na internete uvedená chybne. abuľka Namerané a vypočítané hodnoty p x σ Г σ Г n Δ σ Δ σ [atm] [cm] [kev] [kev] [kev] [kev] [kev] [kev] [MeV.cm - ] [MeV.cm - ] 0,0 0,00 5484,93 0,08,73 0,3 504 0,00 0,5 0, 0,40 568,06 0,3 40,46 0, 776 36,87 0,0 0,79 0,40 0, 0,80 4759,88 0, 57,47 0,35 3503 75,05 0,9,0 0,5 0,3,0 4336,5 0,7 7,66 0,44 3368 48,68 0,34,06 0,53 0,4,60 3974,05 0,30 8,9 0,50 355 50,88 0,38 0,9 0,45 0,5,00 3496,7 0,39 05,87 0,65 3457 988,66 0,46,9 0,60 0,6,40 3006,7 0,4 8,93 0,69 476 478,66 0,49,3 0,6 0,7,80 463,74 0,5 47,7 0,87 4479 30,9 0,60,36 0,68 0,8 3,0 783,83 0,63 77,3, 4074 370,0 0,7,70 0,85 0,9 3,60 969,5 0,86,,4 3878 455,4 0,94,04,0,0 4,00 49,8 0,9 46,7,5 3084 535,65 0,99,80 0,90 Diskusia: Z grafu vyplýva, že s rastúcim tlakom vzduchu sa zväčšuje pološírka histogramu, t.j. rozlíšenie spektrometra. Je to spôsobené interakciou α-častíc so vzduchom, pretože s rastúcim tlakom rastie i pravdepodobnosť interakcie. ým sú spôsobené aj zväčšujúce sa energetické straty. eoretický tvar týchto závislostí nepoznám, no pre názornosť som namerané závislosti (graf a graf ) som preložil polynómom druhého stupňa. 4

Závislosť špecifických ionizačných strát na kinetickej energii súhlasí s empirickou závislosťou danou vzťahom (4), viď graf 3. Väčší šum nameraných hodnôt je daný nepresným určením tlaku (t.j. dĺžky vzduchového stĺpca), čo sa prejavilo pri výpočte derivácie. Menšie chyby strednej kinetickej energie sú dané pomerne vysokým počtom zachytených častíc. Pri určovaní absolútnej aktivity zdroja je pomerne veľká chyba spôsobená nepresným určením vzdialenosti detektora a žiariča a takisto nepresným určením priemeru detektora, t.j. plochy detektora. Namerané hodnoty energie α-častíc pre izotopy plutónia sa od tabuľkových hodnôt ( ( ) = 54, 9keV, ( ) = 5499, kev ) odlišujú asi o 0,5%. Keďže táto chyba je dosť malá, môžeme kalibráciu detektoru považovať za správnu. Záver: Previedol som energetickú kalibráciu spektrometra a určil som závislosť jeho rozlíšenia na tlaku, viď graf. Z nameraných hodnôt som určil absolútnu aktivitu 4 Am 3 A = ( 0,6 ± 0,) 0 s. Závislosť ionizačných strát na tlaku spolu s preloženou krivkou (polynóm druhého stupňa) je zobrazená v grafe. Závislosť špecifických ionizačných strát spolu s teoretickou závislosťou danou vzťahom (4) je zobrazená v grafe 3. Určil som hodnoty energie α-častíc vylietavajúcich zo vzorky priloženej pri úlohe = 533, ± 0, 06, ( ) ( )kev ( ) ( 5474,65 ± 0, )kev = 36. Relatívne zastúpenie som určil ako N 4 = (,5 ± 0,03) 0. N Literatúra: [] študijný text na stránkach fyzikálneho praktika: http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/ [] Englich, J.; Zpracovaní výsledků fyzikálních měření, Praha, 999 5

6

7