RADON zmierz to.

Transkrypt

1 RADON zmierz to Co, jak i po co będziemy robić?:) Dariusz Aksamit Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej, Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki radon@kopernik.org.pl

2

3

4 RADON zmierz to ALE CZEMU AKURAT RADON?! Szybkie przypomnienie i uzupełnienie o co chodzi z tym całym promieniowaniem:)

5 Jonizacja wybijanie elektronów z atomów

6 Jonizacja wybijanie elektronów z atomów Promieniowanie jonizujące promieniowanie powodujące jonizację:)

7 Jonizacja wybijanie elektronów z atomów Promieniowanie jonizujące promieniowanie powodujące jonizację:) Typy promieniowania fale EM albo cząstki

8 Czemu radon? Ile promieniowania człowiek pochłania w ciągu roku? (1 msv jeden mili sivert, Sivert to J/kg, czyli opowiedź na pytanie ile energii (w J) pochłonął każdy kilogram ciała)

9 Czemu radon? Ile promieniowania człowiek pochłania w ciągu roku? (1 msv jeden mili sivert, Sivert to J/kg, czyli opowiedź na pytanie ile energii (w J) pochłonął każdy kilogram ciała)

10

11 gaz szlachetny!

12 gaz szlachetny! produkty rozpadu

13 EKSPOZYCJA TRAWIENIE ODCZYT ANALIZA KALIBRACJA Co mamy do zrobienia? Pomiar stężenia radonu!

14 EKSPOZYCJA Co mamy do zrobienia? TRAWIENIE ANALIZA ODCZYT KALIBRACJA

15 Z czym pracujemy? PADC aka CR39 EKSPOZYCJA

16 EKSPOZYCJA

17 EKSPOZYCJA Ekspozycja trzy miesiące czekania aż cząstki alfa z radonu w powietrzu uderzą w naszą płytkę

18

19 physicsopenlab.org/wp-content/uploads/2016/11/serietorioalpha.png

20

21 EKSPOZYCJA Co mamy do zrobienia? TRAWIENIE ANALIZA ODCZYT KALIBRACJA

22 TRAWIENIE Uszkodzenia spowodowane cząstkami alfa chcemy uwidocznić trawimy w zasadzie sodowej liczba kropek na płytce jest proporcjonalna do ilości radonu

23 TRAWIENIE Uszkodzenia spowodowane cząstkami alfa chcemy uwidocznić trawimy w zasadzie sodowej Przykładowy protokół: 6 molowy roztwór NaOH (UWAGA!!!) 90st C 100 minut

24 Rys. Adam Zahler TRAWIENIE

25 Rys. Adam Zahler TRAWIENIE

26

27 EKSPOZYCJA Co mamy do zrobienia? TRAWIENIE ANALIZA ODCZYT KALIBRACJA

28 ODCZYT Mikroskop jaki? skąd? Od tego zależy co dalej:)

29 ODCZYT Mikroskop jaki? skąd? Od tego zależy co dalej:) Zwykły mikroskop optyczny? To aparat ze smartfonu w małej odległości od okularu daje takie rezultaty! Trzeba tylko ustalić powiększenie i zapewnić powtarzalność kolejnym zdjęciom (drobne ruchy ręki patrz następny slajd)

30 ODCZYT To samo miejsce, zdjęcie robione telefonem komórkowym przyłożonym do okularu, z ręki Ile zdjęć wykonać? Hmmm tyle ile trzeba po to są testy w trakcie kalibracji, żeby to ustalić:)

31

32 ODCZYT To samo miejsce, zdjęcie robione telefonem komórkowym przyłożonym do okularu, z ręki Ile zdjęć wykonać? Hmmm tyle ile trzeba po to są testy w trakcie kalibracji, żeby to ustalić:)

33

34 Czyli w tym wypadku widzimy koło o średnicy około 3,5 mm

35 Przy różnych parametrach różnie najlepij zrobić wykres pokazujący wyniki przy różnej liczbie zdjęć. Wróćmy do tego jak zobaczymy jak się przeprowadza analizę w ImageJ (tzn jakie wyniki otrzymujemy, a potem się zastanowimy co z nimi zrobić)

36

37 EKSPOZYCJA Co mamy do zrobienia? TRAWIENIE ANALIZA ODCZYT KALIBRACJA

38 ANALIZA Praca z programem ImageJ

39 ANALIZA

40 ANALIZA Wytrawiliśmy płytki CR39 i zrobiliśmy im zdjęcie pod mikroskopem. korzystamy z przykładowych plików, jak w prezentacji

41 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować

42

43

44

45 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować

46 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie

47

48

49 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie.

50

51

52 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie. Musimy dostosować obraz, automatycznie wyciąć tło

53

54

55

56

57

58

59

60

61 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie. Musimy dostosować obraz, automatycznie wyciąć tło Nieeee, nie ma ich 700 Musimy narzucić dodatkowe warunki, np. na rozmiar śladu. Hmmm, ale jaki rozmiar mają te ślady? Zmierzmy (powiększeni: ctr+scroll myszki)

62

63

64

65

66

67

68 Przykładowy rachunek: Średnica d = około 30 pixeli Powierzchnia S = π d 2 2 wynosi zatem około 3,14*15px*15px=711 px^2

69 No dobra ale czy OKOŁO nas satysfakcjonuje? NIE!:/ Przykładowy rachunek: Średnica d = około 30 pixeli Powierzchnia S = π d 2 2 wynosi zatem około 3,14*15px*15px=711 px^2

70 No dobra ale czy OKOŁO nas satysfakcjonuje? NIE!:/ Przykładowy rachunek: Średnica d = około 30 pixeli Powierzchnia S = π d 2 2 wynosi zatem około 3,14*15px*15px=711 px^2 Musimy oszacować niepewność pomiaru Niepewność pomiaru podstawa programowa dla klasy 7. z fizyki! Wymagania PODSTAWOWE wie, że każdy pomiar jest obarczony niepewnością Wymaganie ROZSZERZAJĄCE umie ocenić niepewność pomiarów

71 Niepewność pomiaru pola - wynika z niepewności pomiaru średnicy Można zmierzyć jeden otwór np. pięć razy i zobaczyć jaka wychodzi średnia, jaka minimalna a jaka maksymalna średnica. Wtedy średnią przyjąć za d, a różnicę między min i max za u(d) Przykładowy rachunek: Średnica d = około 30 pixeli Powierzchnia S = π d 2 2 wynosi zatem około 3,14*15px*15px=711 px^2 Obliczając pole powierzchni możemy wziąć średnice d_min, d_max, d_średnie i dostaniemy trzy wielkości potraktujemy pole liczone z d_średnie jako wynik, a różnice między polami liczonymi z d_min i d_max jako niepewność pomiaru pola Inną metodą jest podstawienie wartości do wzoru: u S = π d 2 u(d) (a skąd on się wziął możemy wyjaśnić w przerwie)

72 W przykładzie z wielokrotnym pomiarem średnicy możemy też w Excelu użyć oprócz funkcji średnia także funkcji odchylenie standardowe, której wynik możemy traktować jako niepewność naszego pomiaru. Jest to metoda lepsza niż różnica między min i max, tyle że wyjaśnienie czym jest odchylenie standardowe wymaga większego wysiłku (dla uczniów zainteresowanych?) W skrócie: odchylenie standardowe średniej to liczba mówiąca jak bardzo rozrzucone są nasze wyniki wokół tej średniej.

73 Przykładowy rachunek: Średnica d = około 30 pixeli Powierzchnia S = π d 2 2 wynosi zatem około 3,14*15px*15px=711 px^2 Przyjmując niepewność pomiaru średnicy np. u(d)=2px Mamy zatem niepewność powierzchni: u S = π 2d u(d) = π d u(d) dające około 4 2 3,14*30px/2*2px=90px^2

74

75

76

77

78 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie. Musimy dostosować obraz, automatycznie wyciąć tło Nieeee, nie ma ich 700 Musimy narzucić dodatkowe warunki, np. na rozmiar śladu. Hmmm, ale jaki rozmiar mają te ślady? Zmierzmy (powiększeni: ctr+scroll myszki) Świetnie możemy też zebrać więcej statystyk z pomiaru

79

80

81 Area pole powierzchni Standard deviation odchylenie standardowe Min & max gray value minimalna i maksymalna wartość pixela Mean gray value średnia wartość pixela Perimeter - obwód

82

83

84 ANALIZA 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie. Musimy dostosować obraz, automatycznie wyciąć tło Nieeee, nie ma ich 700 Musimy narzucić dodatkowe warunki, np. na rozmiar śladu. Hmmm, ale jaki rozmiar mają te ślady? Zmierzmy (powiększeni: ctr+scroll myszki) Świetnie możemy też zebrać więcej statystyk z pomiaru 3. Mając wyniki w Excelu/Gnumericu możemy je dalej analizować

85 Pytanie o program wszystkie działania są analogiczne, tylko w różnych wersjach Excela czy Gnumerica ikony mogą być w różnych miejscach etc Jeśli to nie jest Excel 2017 to trzeba doinstalować dodatek Analysis Toolpack (dodatkowe slajdy na końcu prezentacji)

86

87

88

89 przykłady

90

91

92

93 Jeśli w Twojej wersji Excela nie ma tych opcji, to spokojnie, na końcu prezentacji są dodatkowe slajdy co z tym zrobić:)

94

95

96

97

98

99

100 Ekspozycja na radon (stężenie * czas) Prosta kalibracyjna Liczba otworów / cm^2

101 Skalowanie

102

103

104 Narysowaliśmy linią o znanej długości

105 Skalujemy podajemy ile to mm lub um

106

107 Przy różnych parametrach różnie zrobić wykres pokazujący wyniki przy różnej liczbie zdjęć. Wróćmy do tego jak zobaczymy jak się przeprowadza analizę w ImageJ (tzn jakie wyniki otrzymujemy, a potem się zastanowimy co z nimi zrobić)

108 1. Otwieramy plik, który będziemy analizować 2. Najprostsza analiza to powiedzenie ile jest śladów (kropek). Można zrobić to ręcznie ale to strasznie żmudne zróbmy to automatycznie. Musimy dostosować obraz, automatycznie wyciąć tło Nieeee, nie ma ich 700 Musimy narzucić dodatkowe warunki, np. na rozmiar śladu. Hmmm, ale jaki rozmiar mają te ślady? Zmierzmy (powiększeni: ctr+scroll myszki) Świetnie możemy też zebrać więcej statystyk z pomiaru 3. Mając wyniki w Excelu/Gnumericu możemy je dalej analizować 4. Pierwsze koty za płoty:p

109 Slajdy dodatkowe: jak zainstalować dodatek Analysis Toolpak w Excelu? (materiały z mojego wykładu z programowania w VBA dla studentów)

110 SPOSÓB WYPEŁNIANIA DZIENNIKA LABORATORYJNEGO Dowolny, byle uczniowie wpisali wyniki do ankiety/formularza, do którego link prześlę mailem

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121 Co zawiera ten dodatek? Anova Anova: Single Factor Anova: Two-Factor with Replication Anova: Two-Factor Without Replication Correlation Covariance Descriptive Statistics Exponential Smoothing F-Test Two-Sample for Variances Fourier Analysis Histogram Moving Average Random Number Generation Rank and Percentile Regression Sampling t-test t-test: Paired Two Sample For Means t-test: Two-Sample Assuming Equal Variances t-test: Two-Sample Assuming Unequal Variances z-test VBA functions for the Analysis ToolPak

122

123

124

125 RADON zmierz to Co, jak i po co będziemy robić?:) Dariusz Aksamit Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej, Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki radon@kopernik.org.pl