WFiIS Imi i nazwisko: Rok: Zespóª: Nr wiczenia: Fizyka Dominik Przyborowski IV 5 22 J drowa Katarzyna Wolska

Transkrypt

1 WFiIS Imi i nazwisko: Rok: Zespóª: Nr wiczenia: Fizyka Dominik Przyborowski IV 5 22 J drowa Katarzyna Wolska Temat wiczenia: Wyznaczanie stosunku przekrojów czynnych na aktywacj neutronami termicznymi dla nuklidów 55 Mn i 127 I. Data Data Poprawa: Data Data Ocena: wykonania: oddania: oddania: zaliczenia I. Cel wiczenia 1. Zapoznanie si z technik aktywacyjn. 2. Przeprowadzenie pomiaru aktywno±ci β nuklidów wzbudzonych przy u»yciu strumienia neutronów termicznych. II. Program wiczenia 1. Przygotowa próbki manganu i jodu do aktywacji. 2. Umie±ci próbki w pojemniku aktywacyjnym. 3. Przygotowa aparatur pomiarow, wskªad której wchodz : (a) licznik G - M, (b) wzmacniacz, (c) przelicznik, (d) zasilacz wysokiego napi cia. 4. po zako«czeniu aktywacji przeprowadzi pomiar aktywno±ci β próbek. Jako pierwszy przeprowadzi pomiar aktywno±ci 127 I. 5. Zmierzy tªo.

2 III. Opracowanie wiczenia Aktywacj nazywamy wytwarzanie sztucznych (nie wyst puj cych w przyrodzie) izotopów promieniotwórczych, w wyniku ró»nych reakcji j drowych. Je±li w strumie«neutronów wstawimy odpowiedni aktywuj cy si materiaª tarczowy, to dzi ki zachodz cym w tym materiale reakcjom j drowym staje si on promieniotwórczy. Aktywno± promieniotwórcza wytworzonego w ten sposób izotopu zale»y gªównie od przekroju czynnego na dan reakcj i od g sto±ci strumienia neutronów padaj cych na dan tarcz. Stosuj c identyczne aktywuj ce si tarcze, przy takim samym czasie aktywacji, mo»na bada przestrzenny rozkªad g sto±ci strumienia neutronów wokóª ich ¹ródeª lub we wn trzu reaktora j drowego. Stosowane w tej metodzie materiaªy tarczowe musz speªnia okre±lone warunki dotycz ce gªównie przekrojów czynnych na aktywacj oraz rodzaju promieniowania i czasów poªowicznych rozpadów tworz cych si izotopów promieniotwórczych. Materiaªami tarczowymi najcz ±ciej wykorzystywanymi w tej metodzie s srebro i ind. Mog to by równie» na przykªad kobalt lub mangan. Schematy rozpadów nuklidów: 128 I 128 β Xe, T 1/2 = 25[min] 56 Mn 56 β F e, T 1/2 = 2.58[h]

3 IV. Opracowanie wyników IV.1 Ustawienie punktu pracy licznika G - M Przed rozpocz ciem pomiarów nale»y ustawi odpowiednie napi cie pracy licznika Geigera - Müllera. Jako ¹ródªa referencyjnego u»yli±my ¹ródªa promieniowania γ Cs. Zauwa»amy, L.p. U zas [ J ] [ J ] [V] Tabela IV.1. Charakterystyka licznika G - M. i» napi cie progowe licznika plasuj si w okolicy 1390 [V], za± plateau ko«czy si w okolicy 1450 [V]. Jako napi cie pracy detektora wybieramy napi cie 1410 [V] ( 1 / 3 plateau). Charakterystyk licznika przedstawia rysunek IV.1. IV.2 Pomiar tªa Nast pnym punktem wiczenia jest pomiar tªa. redni poziom tªa wyniósª 125 [ imp / min ]. IV.3 Pomiar aktywno±ci 127 I Pierwsz próbk, której aktywno± zostaªa zmierzona byªa, z racji krótszego czasu poªowicznego rozpadu, próbka 127 I. Czas pojedynczego pomiaru wynosiª 50 [s], masa próbki 4.2 [g] jodku potasu (zawarto± czystego jodu wynosi 3.21[g]), natomiast czas aktywacji t A wynosiª 60 [min]. Tabela IV.2 przedstawia uzyskane wyniki. Do powy»szych wyników dopasowujemy krzyw empiryczn postaci: N I (t) = A I e B I t

4 Rysunek IV.1. Charakterystyka licznika GM. gdzie: A I = 988, 6 ± 14.5[jder] ] B I = ± [ 1 s Przy czym parametr B I jest to»samy ze staª ropadu λ. Zale»no± spadku aktywno±ci w funkcji czasu dl anuklidu 127 I przedstawia rysunek IV.2. IV.4 Pomiar aktywno±ci 55 Mn Masa aktywowanej próbki zawieraj cej 55 Mn, w postaci tlenku manganu wynosi 0.85 [g] (zawarto± czystego manganu wynosi 0.65[g]). Czas pojedynczego pomiaru wynosiª 100[s]. Wyniki pomiarów zawiera poni»sza tabela: Tabela IV.2 przedstawia uzyskane wyniki. Do powy»szych wyników dopasowujemy krzyw empiryczn postaci: gdzie: N Mn (t) = A Mn e B Mn t A Mn = 700, 0 ± 414, 2[jder] B Mn = ± [ 1 s ] 4

5 Tabela IV.2. Wyniki pomiarów aktywno±ci próbki zawieraj cej 127 I L.p. t [ J ] [ J ] L.p. t [ J ] [ J ] [s] [s] 1 100,0 669,2 23, ,0 515,8 18, ,0 640,8 23, ,0 534,2 18, ,0 637,5 23, ,0 475,0 18, ,0 673,3 23, ,0 444,2 19, ,0 660,0 23, ,0 424,2 18, ,0 652,5 23, ,0 451,7 17, ,0 608,3 22, ,0 470,8 17, ,0 680,8 23, ,0 413,3 17, ,0 684,2 23, ,0 385,0 18, ,0 634,2 23, ,0 410,0 16, ,0 607,5 22, ,0 389,2 16, ,0 616,7 22, ,0 400,0 16, ,0 654,2 23, ,0 358,3 16, ,0 635,0 23, ,0 378,3 16, ,0 594,2 22, ,0 369,2 15, ,0 551,7 21, ,0 348,3 16, ,0 544,2 21, ,0 380,8 16, ,0 542,5 21, ,0 345,0 15, ,0 491,7 20, ,0 332,5 16,3 Tabela IV.2. Wyniki pomiarów aktywno±ci próbki zawieraj cej 55 Mn L.p. t [ J ] [ J ] L.p. t [ J ] [ J ] [s] [s] ,3 87, ,7 84, ,0 86, ,3 84, ,7 87, ,7 85, ,0 85, ,3 84, ,7 85, ,0 83, ,3 85, ,7 84, ,0 87, ,0 82, ,0 86, ,7 82, ,3 87, ,0 82, ,0 86, ,0 84, ,0 84, ,7 82, ,0 85, ,0 83, ,3 84, ,7 82, ,3 84, ,3 82, ,7 85, ,0 81, ,0 84, ,3 80, ,3 84,6 5

6 Rysunek IV.2. Aktywno± 127 I w funkcji czasu. Przy czym parametr B Mn jest to»samy ze staª ropadu λ. Zale»no± spadku aktywno±ci w funkcji czasu dl anuklidu 55 Mn przedstawia rysunek IV.3. IV.5 Obliczenie stosunku przekrojów czynnych Zestawienie najwa»niejszych parametrów przedstawia tabela IV.3: Stosunek przekrojów Tabela IV.3. Zestawienie parametrów opisuj cych eksperyment. 127 I 55 Mn cz sto± zlicze«j [imp/min] 207,5 3718,3 staªa rozpadu λ [1/s] ± ± liczba j der czas aktywacji [s] czas studzenia [s] czynnych na aktywacje dla nuklidów 127 I i 55 Mn wynosi: 6

7 Rysunek IV.3. Aktywno± 55 Mn w funkcji czasu. σ Mn σ I = a Mn a I N Mn N I 1 e λmn ta e λmn ts 1 e λ I t a e λ I t s Stosunek ten wynosi: σ Mn σ I = 1.68 ± 0.92 Stosunek tablicowy wynosi 2.45, zatem otrzymany wynik zgadza si w granicach niepewno±ci z wynikiem oczekiwanym. Na niepewno± pomiaru wpªywa gªównie niepewno± wyznaczenia staªej rozpadu. 7

8 V. Wnioski Do±wiadczenie ukazuje sposób wyznaczenia przekrójów czynnych. W badanym procesie, stosunek przekrójów czynnych na aktywacj, dlas nuklidów 127 I i 55 Mn wynió±ª: σ Mn σ I = 1.68 ± 0.92