Материал: Санитарные нормы и техника безопасности при работе с радиоактивными препаратами (90

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

определенное для него место в установке. Установки для лабораторных работ по ядерной физике состоят обычно из следующих частей: счетчик заряженных частиц в свинцовом домике, высоковольтный выпрямитель для подачи на электроды счетчика высокого напряжения, пересчетное устройство, регистрирующее сигналы импульсы от счетчика. При подаче высокого напряжения на счетчик строго соблюдать правила, указанные в инструкции к соответствующей лабораторной работе!

Практическая часть

Эксперимент выполняется на установке к лабораторной работе № 334 (см. порядок включения).

После подготовки установки к работе необходимо измерить количество импульсов, зарегистрированных счетчиком за различные промежутки времени. Для этого нужно капсулу с препаратом Со60 поставить на столик вблизи фото умножителя, подать на вход необходимое напряжение (оно указано на панели высоковольтного выпрямителя) и, нажав кнопку «пуск», определить количество импульсов за 1, 3, 10, 30, 100, 300 секунд.

Полученные данные занести в таблицу 2.

11

23

310

430

5 100

6300

Заполнить таблицу и сделать вывод.

1

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Контрольные вопросы

1 Что такое радиоактивность?

2 Рассказать о видах радиоактивного распада.

3 Свойства радиоактивных излучений.

4 Как действует радиоактивное излучение на человека?

5 Что такое активность препарата?

6 Что называют поглощенной дозой? Эквивалентной дозой?

7 Что такое мощность дозы?

8 Как осуществляется защита от ионизирующих излучений?

9В каких случаях при расчете погрешности эксперимента следует пользоваться статистикой Пуассона?

Список использованных источников

1Савельев, И.В. Курс физики: учебник / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1992. – 304 с.

2Трофимова, Т.И. Курс физики: учебник / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа, 1990. – 478 с.

3Яворский, Б.М. Справочное руководство по физике / Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев.– М.: Наука, 1989. – 576 с.

1

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Приложение А

(обязательное)

Обработка результатов измерения

Одна из главных задач при выполнении лабораторных работ – это оценка точности и надежности результатов.

При измерении макроскопических величин (массы тела, длины тела и т.д.) сама измеряемая величина имеет некоторое вполне определенное значение, в то время как результаты измерений флуктуируют (имеют отклонения от истинного значения) из – за несовершенства измерительных приборов, несовершенства наших органов чувств и т.д. Численные значения результатов измерений обычно распределены по некоторому вероятностному закону, чаще всего по закону Гаусса.

Иначе обстоит дело с измерениями в ядерной физике. В микромире флуктуации измеряемых величин связаны с самой сутью явлений и не могут быть сделаны как угодно малыми. Например, при измерении числа актов радиоактивного распада, происшедшего за некоторое время, флуктуирует сама измеряемая величина, а измерительный прибор (счетчик частиц) в первом приближении можно считать идеальным. Измеряемая величина является не непрерывной, а дискретной, она может принимать только целые, положительные значения. Поэтому наиболее характерным законом распределения случайной величины в этом случае является закон Пуассона. Статистика в микромире нужна не только для обработки результатов измерения, но и для изучения самой природы явлений.

Ошибки, связанные с методикой измерения, называются систематическими. Например, счетчики ядерных излучений и пересчетные устройства имеют так называемое мертвое время. Если в это время в счетчик попадает заряженная частица, то она не регистрируется. Эти просчеты, хотя и объясняются статистическим характером явлений, но приводят к систематической ошибке, зависящей от параметров счетного устройства.

Пусть счетчик облучается потоком частиц, независимо следующих друг за другом. Попадание той или иной частицы в счетчик является случайным событием. Поэтому в течение равных интервалов времени через счетчик пролетает разное количество частиц. Если интенсивность источника

не зависит от времени, то среднее число частиц N0 , попадающих в счетчик в определенное время, полностью определяется распределением Пуассона. Вероятность PN наблюдения N актов имеет следующий вид:

1

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Мерой отклонения случайной величины N от ее среднего значения N0

является дисперсия D . В случае распределения Пуассона D ≡ σ 2 . Средней квадратичной погрешностью измерения называется положительное значение квадратного корня из дисперсии σ ≡ D , для распределения Пуассона

σ ≡ N0 . Это означает, что результаты отдельных измерений с

вероятностью близкой к 2/3 попадут в интервал N0 ± N0 . Если

доверительная вероятность 2/3 не удовлетворяет экспериментатора, то приходится с увеличением доверительной вероятности увеличивать интервал, так, например, для доверительной вероятности α = 0.997

приходится брать интервал N0 ± 3N0 . Из вышеприведенного уравнения следует, что с увеличением N0 растет σ . Однако относительная погрешность (δ ) измерения уменьшается с ростом N0

отсюда видно, что чем меньшую погрешность мы хотим получить, тем больше число частиц N0 должно зарегистрировать пересчетное устройство.

При работе со счетчиками всегда приходится исключать фон прибора, т.е. число импульсов, которое счетчик регистрирует без исследуемого радиоактивного источника. Фон создают посторонние излучатели (космическое излучение, например). Скорость счета от препарата, т.е. измеряемое число импульсов в единицу времени, находится как разность 2 –

х измерений: скорость счета препарата плюс фон N1 и скорость счета фона t1

Nф без излучателя: tФ

Среднее квадратичное отклонение в этом случае находится по формуле:

Предполагается, что время измеряется с точностью много большей, чем число импульсов, поэтому величина t не имеет дисперсии. Очевидно,

1

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

при увеличении времени измерения погрешность в определении скорости счета может быть сделана сколь угодно малой.

Часто в лабораторной работе необходимо найти какую – либо величину по графику зависимости y = y(x) . Обработка графиков позволяет найти вид функции y = f (x) и определить ее параметры, что иногда и является целью

эксперимента. При построении графиков необходимо соблюдать определенные правила:

1)график выполняется на миллиметровой бумаге;

2)по оси абсцисс откладывается независимая переменная (аргумент), а по оси ординат – функция;

3)за единицу масштаба выбирают отрезки, кратные 5, 10, 20 и т. д. мм;

4)точки на графике наносятся точно и четко, погрешности указывают обычно для одной величины функции в виде отрезков длиной в доверительный интервал, причем делать это нужно не всегда, а только когда это требуется в лабораторной работе;

5)не следует соединять точки на графике ломаной линией, т. к. обычно физические характеристики соответствуют гладким, плавно меняющимся функциям. Точки графика должны располагаться примерно поровну по обеим сторонам кривой. Кривая не должна заслонять экспериментальных точек, поскольку именно они являются результатом опыта, а кривая – лишь толкование результата.

Если между измеряемыми величинами xi и yi (i = 1,2,3,...n )

предполагается существование линейной зависимости y = kx + b и требуется

определить k и b , то сделать это можно разными способами.

1.Нанести экспоненциальные точки на график и провести прямую на глаз, как указано в пункте 5. Угловой коэффициент «к» определяется из графика как тангенс угла наклона прямой:

где y - погрешность в определении у.

2. Для более точного определения у можно воспользоваться методом парных точек. Пронумеруем экспериментальные точки, возьмем 2 – е из них,

например 1 и 4 и проведем через них прямую, которая имеет K1 = y4 − y1 . x4 − x1

1