Báo cáo thực hành vật lý hạt nhân 1

Báo cáo thực hành vật lý hạt nhân

BÀI 1:

KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHỔ KẾ HẠT NHÂN

I.Mục đích :

Mục đích bài thí nghiệm này giúp sinh viên:

- Làm quen với phổ kế hạt nhân

- Khảo sát các thông số hoạt động của phổ kế: cao thế, độ khuyếch đại, thời gian đo, ngưỡng, cửa sổ,phân cực …

II Thiết bị:

- Phổ kế 1 kênh RFT 20026

- Nguồn Co60

III Thực hành:

1.Khởi động cho phổ kế: bật máy, chọn các thông số …

2 Khảo sát cao thế hoạt động của Detector:

 Với hệ số khuyếch đại K1=7, t = 12s:

Đồ thị: Hình 1.2

N

010002000300040005000

HV

Hình 1.2

3.Khảo sát độ khuếch đại:

 Với cao thế HV = 850v:

K

Hình 1.3

 Với cao thế HV = 950v:

K

Hình 1.4

3 Sơ đồ khối của phổ kế 1 kênh:

DETECTOR TIỀN KHUẾCH ĐẠI KHUẾCH ĐẠI

IV Nhận xét:

- Bài thực hành giúp chúng ta biết được các thao tác tiến hành một bài thí nghiệm trêncác thiết bị hiện đại và phức tạp , đòi hỏi độ chính xác cao

- Để các thiết bị đo làm việc có hiệu quả , số liệu thí nghiệm có tính đúng đắn cần chọn các thông số trong chế độ hoạt đông của máy

- Với máy đơn kênh RFT 20026, thì chọn cao thế của máy hoạt động tốt ở khoảng 750-1000(v) Còn hệ số khuếch đại K= 40 hoặc K=22

- Sự phụ thuộc giữa cao thế , hệ số khuếch đại với số đếm N của máy sẽ quyết định kết quả của bài thực hành

- Từ bài thực hành này ta sẽ làm cơ sở cho những bài tiếp theo được tiến hành nhanh hơn và có hiệu quả hơn đạt độ chính xác như mong muốn

BÀI 2:

KHẢO SÁT PHỔ TÍCH PHÂN

I.Mục đích:

Bài này giúp sinh viên:

Khảo sát phổ tích phân của phổ kế 1 kênh

II.Thiết bị:

 Phổ kế 1 kênh RFT 20026

 Nguồn Co 60

III Thực hành:

1 Đo phổ tích phân thô :

Ngưỡng trên bằng vô cùng, hệ số khuyếch đại K= 40, cao thế HV = 1000(v),

U(v)

Hình 2.1

2 Đo phổ tích phân trung bình:

Ngưỡng trên bằng vô cùng, hệ số khuyếch đại K= 40, cao thế HV = 1000(v),

Đồ thị: Hình 2.2

N

020004000600080001000012000140001600018000

U(v)

Hình 2.2

3 Đo phổ tích phân tinh:

Ngưỡng trên bằng vô cùng, hệ số khuyếch đại K= 40, cao thế HV= 1000(v),

Hình 2.3

IV Phân tích số liệu và nhận xét kết quả:

-Đối với phổ tích phân số đếm giảm dần khi tăng ngưỡng dưới lên ( ngưỡng trên vô cùng), chứng tỏ các mức năng lượng ứng với các kênh nhỏ hơn ngưỡng dưới lên thì không được ghi nhận

-Máy đếm chỉ ghi nhận những bức xạ có năng lượng lớn hơn ngưỡng đã định Vì vậy đồ thị gần như là một đường thẳng

BÀI 3:

KHẢO SÁT PHỔ VI PHÂN

I Mục đích:

Mục đích bài này giúp sinh viên:

 Khảo sát phổ vi phân trên phổ kế một kênh

 Khảo sát phổ vi phân trên phổù kế đa kênh

II.Thiết bị:

 Phổ kế 1 kênh RFT 20026

 Nguồn Co60

II.Thực hành:

1 Đo phổ vi phân thô :

Ngưỡng trên bị chặn, hệ số khuyếch đại K = 40, cao thế HV = 1000v,

U(v)

Hình 3.1

2 Đo phổ tích phân trung bình :

Ngưỡng trên bị chặn, hệ số khuyếch đại K= 40 ,cao thế HV= 1000v,

 Đồ thị : Hình 3.2

N

0500100015002000250030003500

U(v)

Hình 3.2

3 Đo phổ tích phân tinh :

Ngưỡng trên bị chặn, hệ số khuyếch đại K=40, cao thế HV= 1000v,

Hình 3.3

IV Phân tích số liệu và nhận xét kết quả:

- Đối với phổ vi phân ta thu được các kênh ứng với các mức năng lượng khác nhau của nguồn Co60 chỉ có các bức xạ nằm trong vùng cửa sổ mới được ghi nhận

- Phổ vi phân

BÀI 4:

KHẢO SÁT PHỔ PHÔNG

I Mục đích:

Dùng phổ phông để khảo sát phổ phông của môi trường.Ngoài phông môi

trường còn có phông điện tử

II.Thiết bị:

 Phổ kế 1 kênh RFT 20026

 Không dùng nguồn

0100200300400500600700800

 Đồ thị: Hình 4.2

N

0100200300400500600700

U(v)

Hình 4.2

3 Đo phổ tích phân tinh :

Hệ số khuyếch đại K = 40, cao thế HV = 1000v, U = 0.1

Hình 4.3

IV Phân tích số liệu và nhận xét kết quả:

- Mặc dù không có nguồn nhưng ta vẫn ghi được bức xạ , điều đó chứng tỏ trong tự nhiên luôn có các tia bức xạ phát ra

- Các tia bức xạ thu nhận được nhỏ và phức tạp

 Phổ kế 1 kênh RFT 20026.

 Nguồn Co60 , mức năng lượng cho trước E1 = 1173(Kev)

và E2 = 1332(Kev)

 Nguồn Cs137 có E = 661(Kev)

III Thực hành:

1 Bài này chỉ đo phổ vi phân tinh

Ngưỡng trên bị chặn, cữa sổ = 0.2, hệ số khuyếch đại K = 22, cao thế HV = 750v, t =12s

-Đồ thị : Hình 5.1

Hình 5.1

2.Xác định đường chuẩn năng lượng với năng lượng chuẩn đã biết trước.

Dựa vào phổ thu được của nguồn Co60 và nguồn Cs137 ta có:

Ứng với kênh K = 4 là năng lượng đỉnh nguồn Cs137 E = 661 Kev

Ứng với kênh K = 7.2 là năng lượng đỉnh nguồn Co60 E = 1202 Kev

(Lấy trung bình của E1 và E2 )

Dựa vào Phương pháp bình phương tối thiểu ta xác định được phương trình

đường chuẩn năng lượng:

E = 184.84K – 78.735

N

0500100015002000250030003500

U(v)

-Đồ thị : Hình 5.2

N

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

U(v)

Hình 5.2

IV Phân tích số liệu và nhận xét kết quả:

- Dựa vào đường chuẩn năng lượng chúng ta có thể biết được trong mẫu khảo sát có những chất gì Các chất đó có hàm lượng bao nhiêu

- Do thao tác thực hành và thiết bị thí nghiệm nên hai đỉnh phổ của nguồn Co60

bị chập thành một Vì vậy trong tính toán ta lấy trung bình hai mức năng lượng.Đường chuẩn năng lượng xác định được chỉ dựa vào hai điểm nên kết quả không được chính xác

Bài 6 :

ĐO ĐỘ HẤP THỤ GAMMA CỦA VẬT CHẤT

I.Mục đích :

- Dùng phồ kế hạt nhân để đo độ hấp thụ bức xạ gamma của vật chất

- Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào vật liệu với năng lượng không đổi

2.Đo phổ có nguồn mà không chắn 3 lần , sau đó lấy trung bình : Nc

3.Đo phổ có nguồn mà có chắn 3 lần , sau đó lấy trung bình : No

4.Tính hệ số hấp thụ  bằng công thức :

(N c -N p ) = (N o – N p ) * e d

5.Tính toán số liệu :

Với Nhôm( Al) :

+ Bề dày d = 3 mm

+ Np = 18358

+ No = 49525 + Nc = 49135

Ta có :  = 0.0042 mm-1

+ d = 6 mm

+ Np = 18358

+ No = 49525 + Nc = 48293

Ta có :  = 0.0067 mm-1

b.Với Nhựa(Plastic) : + Bề dày d = 1.68 mm

+ Np = 18358

+ No = 49510 + Nc = 49468

Ta có :  = 0.0012 mm-1

+ d = 3.36 mm

+ Np = 18358

+ No = 49510 + Nc = 48868

c Với Chì ( Pb ) : + Bề dày d = 1.75 mm

+ Np = 18358

+ No = 49376 + Nc = 39631

Ta có :  = 0.216 mm-1

+ d = 3.5 mm

+ Np = 18358

+ No = 49376 + Nc = 37978

Ta có :  = 0.13 mm-1

IV.Nhận xét kết quả :

Độ hấp thu ïGamma của các vật chất khác nhau là khác nhau

Từ số liệu đo được ta thấy các chất như Nhôm , Nhựa có  rất nhỏ Điều đó chứng tỏ Nhôm và Nhựa cho tia Gamma đi qua gần như hoàn toàn Chúng ta không thể dùng Nhôm và Nhựa để chắn tia Gamma

Còn Chì thì cóù  lớn hơn rất nhiều lần so với Nhôm và Nhựa Điều đó chứng tỏ Chì là

một chất hấp thu ïtia Gamma rất tốt Chúng ta có thể dùng Chì để chắn tia Gamma trong lĩnh vực hạt nhân và các lĩnh vực khác

Trong số liệu đo được từ Chì , do 2 lá Chì chắn trong quá trình tiến hành khảo sát khôngtương đồng với nhau nhưng trong tính toán lại lấy bề dày d như nhau Do đó kết quả không đượcchính xác, có sự sai lệch rất rõ nét

Ngoài ra, còn do trong quá trình tiến hành khảo sát Detector và các vật chắn không có sự cố định tuyệt đối trong sơ đồ thí nghiệm

-Phổ kế 1 kênh RFT 20026.

-Sử dụng số liệu trong bài 3

III Thực hành :

1.Làm trơn 3 phổ : thô , trung bình , tinh

Áp dụng công thức :

+ Làm trơn 5 điểm :

D i = (-3C i-2 +12C i-1 + 17C i + 12C i+1 – 3C i+2 ) /35

+Làm trơn 7 điểm :

D i = ( -2C i-3 + 3C i-2 + 6C i-1 + 7C i + 6C i+1 + 3C i+2 –2C i+3 ) /21

+Làm trơn 9 điểm :

D i = (-21C i-4 +14C i-3 + 39C i-2 + 54C i-1 +59C i +54C i+1 + 39C i+2 14C i+3 – 21C i+4 ) /231

2.Bảng số liệu sau khi đã làm trơn :

+ Làm trơn 5 điểm :

U(v)

Hình 7.1

+Làm trơn 7 điểm:

U(v)

Hình 7.3

b Làm trơn phổ trung bình :

+ Làm trơn 5 điểm :

U(v)

N

0500100015002000250030003500

U(v)

c Làm trơn phổ tinh :

+ Làm trơn 5 điểm :

U(v)

+Làm trơn 7 điểm:

Làm trơn 9 điểm :

N

050100150200250

U(v)

IV.Nhận xét kết quả :

-Dạng phổ sẽ khác nhau khi ta chọn cách làm trơn theo những điểm khác nhau -Độ tinh của phổ phụ thuộc vào cách chọn điểm làm trơn Làm trơn càng nhiều điểm trên cùng một phổ sẽ được phổ tinh hơn , chính xác hơn làmtrơn ít điểm

-Trong quá trình làm thực nghiệm , các số liệu thu được chính xác do sai số hệ thống Việc làm trơn sẽ làm giảm bớt sai số này

Bài 8: KHẢO SÁT PHỔ KẾ ĐA KÊNH

I Mục đích thí nghiệm:

- Khảo sát sự hoạt động của phổ kế đa kênh, qua đó tìm hiểu một số chức năng và ứng dụng của phổ kế hạt nhân

II Thiết bị thí nghiệm:

- Phổ kế đa kênh

- Nguồn phóng xạ: Co60 và Cs137

III Thực hành:

- Cao thế đặt ở 850 Volt

- Thời gian đo 1000 giây

- Hệ số khuếch đại Coarse gain: 30

1.Đo phổ phông:

Tiến hành đo phổ phông ta được phổ vi phân với các điểm chính sau:

0 1000 2000 3000 4000

2 Đo phổ phóng xạ Co 60 và Cs137:

Tiến hành đo và sau khi chuẩn năng lượng của Co60 và Cs137ở các mức 661 KeV, 1173KeV, 1332KeV ta thu được phổ vi phân với các điểm chính sau:

1173KeV 1332KeV 661KeV

0 3000 6000 9000 12000 15000

IV Đánh giá và nhận xét:

- Ta thấy rằng phổ kế đa kênh rất thuận lợi, có thể giúp chúng ta khảo sát rất nhiều kênhcùng một lúc hoặc là chúng ta có thể chọn nhứng điểm cơ bản trên phổ vi phân đa kênh thìchúng ta sẽ có phổ vi phân một kênh như các phổ vi phân của máy môït kênh như các phổ viphân trong bài thực hành này