Báo cáo thực hành vật lý hạt nhân 3

Báo cáo thực hành vật lý hạt nhân

IV.NHẬN XÉT:

Sự gây ô nhiễm các nguyên tố phóng xạ vào phổ đối với hệ phố kế hoặc vào việc đếm của các máy đến khi khảo sát các đối tượng đo trên các thiết bị đếm gây khó hhăn khi khảo sát các đối tượng đo do các nguồn bức xạ tự nhiên gây ra, gọi là phông

Ta dùng phổ vi phân để khảo sát phổ phông của môi trường.Khi hệ đo không đặt nguồn để đo ,vì vậy ta thu được bảng số liệu và dạng phổ như trên Đối với số đếm N ta thấy số đếm biến thiên không ổn định Đối với số đếm N

ta thấy số đếm biến thiên không ổn định Đối với phổ thì ta thấy phổ rất phức tạp và giảm dần Vì như ta đã biết trong tự nhiên tồn tại rất nhiều nguyên tố phóng xạ với chu kỳ bán rã là khác nhau Ngoài nguồn phóng xạ do các

nguyên tố ở mặt đất gây ra, còn có sự đóng góp của các tia bức xạ vũ trụ.Vì khi đặt hệ đo của ta để đo ta không che chắn cho nên các bức xạ của môi trường xung quanh sẽ đến Detector với một xác suất nào đó Như đã nói trong tự nhiên tồn tại nhiều nguyên tố với chu kỳ bán rã khác nhau, vì vậy lúc thì bức xạ đến Detector nhiều, lúc thì ít

ĐỒ THỊ PHỔ TINH

0

10

20

30

40

50

60

70

N

CH

BÀI 5: ĐƯỜNG CHUẨN NĂNG LƯỢNG

I MỤC ĐÍCH:

-Xây dựng mối quan hệ giữa kênh và năng lượng bức xạ vì các bức xạ đi vào Detector có các số đếm và các mức điện tử (kênh)

-Nguyên tắc dựa vào các nguồn chuẩn đã biết trước các mức năng lượng

II THIẾT BỊ:

 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

N 1325 1751 2820 2991 2969 3028 2960 2333 1816 1441

Đồ thị: Hình 5.1

N

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

CH

Hình 5.1

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

Dựa vào phổ thu được của nguồn Co 60 và nguồn Cs 137 ta có:

Ứng với kênh K = 4 là năng lượng đỉnh nguồn Cs 137 E  = 661 Kev.

Ứng với kênh K = 7.2 là năng lượng đỉnh nguồn Co 60 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

Đồ thị : Hình 5.2

E

0 200

400

600

800

1000

1200

1400

CH

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 PHỔ HẤP THỤ GANMA CỦA VẬT CHẤT.

I.MỤC ĐÍCH

-Dùng phổ kế hạt nhân để đo hấp thụ bức xạ Ganma của vật chất

II.THIẾT BỊ

-Phổ kế một kênh

-Phổ nguồn Co60

- Các mẩu kim loại Nhôm, Nhựa, Chì

III.THỰC HÀNH.

-Cao thế 750V

-K = 22dp

-T = 120s thời gian phân huỹ 1/1/2000

-Cường độ ban đầu 1Bp, thuộc máy phân tích biên độ một kênh RFT 20026

 Nhôm

- P = 18358

- N0 = 49525

- Nc = 48293

- d = 6 mm

-  = 0.0067 mm- 1

* Nhựa

d = 1.68 mm

Np = 18358

No = 49510

Nc = 49468

-  = 0.0012mm-1

d = 3.36 mm

Np = 18358

No = 49510

Nc = 48868

 = 0.0062 mm-1

Np = 18358

N0 = 49376

Nc = 39631

d = 1.75mm

 = 0.216mm-1

Np = 18358

N0 = 49376

Nc = 37978

d = 3.5mm

 = 0.0.13mm-1

d = 3 mm

Np = 1835

No = 4952

Nc = 49135

 = 0.0042mm-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 có độ hấp thụ bức xạ Gamma thấp 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 bức xạ hạt nhân.

- Trong số liệu đo được từ Chì , do 2 lá Chì chắn trong quá trình tiến hành khảo sát không tương đồng với nhau nhưng trong tính toán lại lấy bề dày d như nhau Do đó kết quả không được chính 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.

BÀI 7 : LÀM TRƠN PHỔ

I.MỤC ĐÍCH :

-Dùng các phương pháp toán học để xử lí làm trơn phổ hạt nhân làm cho phổ mới trơn, liên tục và hợp lí hơn

II THIẾT BỊ :

-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 :

a Làm trơn phổ thô :

+ Làm trơn 5 điểm :

 Đồ thị : Hình 7.1

0 2000 4000 6000 8000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CH N

+Làm trơn 7 điểm:

 Đồ thị : Hình 7.2

N

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

CH

Hình 7.2

+Làm trơn 9 điểm :

2544 2846 2420 2452 1363 1308 1055 685 239 0

Đồ thị : Hình 7.3

N

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

CH

Hình 7.3

b Làm trơn phổ trung bình :

+ Làm trơn 5 điểm :

Đồ thị:

+Làm trơn 7 điểm:

HÌNH 7.4

0 500 1000

1500

2000

2500

3000

3500

CH N

U(v) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Đồ thị :

HÌNH 7.5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

CH N

+Làm trơn 9 điểm :

c Làm trơn phổ tinh:

+ Làm trơn 5 điểm :

HÌNH 7.6

0 1000 2000 3000 4000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CH N

1 194 3 55 5 44 7 38 9 0

Đồ thị :

HÌNH 7.7

0

50

100

150

200

250

U(v) N

+Làm trơn 7 điểm:

Đồ thị :

+Làm trơn 9 điểm :

Đồ thị :

HÌNH 7.8

0

50

100

150

200

250

U(v) N

HÌNH 7.9

0

50

100

150

200

250

CH N

IV.NHẬN XÉT KẾT QUẢ :

Khi làm trơn theo phương pháp trung bình, phổ vi phân có dạng giống với hàm chuẩn Các điểm thực nghiệm không đủ thống kê được làm khớp thành các giá trị đúng, trên phổ không xuất hiện các đỉnh giả Tuy nhiên, khi dùng phương pháp này sẽ làm giảm diện tích đỉnh tại các đỉnh và dẫn Cho nên kết quả không chính xác, tại vùng này ta phải dùng phương pháp trung bình có trọng số Nhưng phương pháp này sẽ làm tăng đỉnh giả lên làm ta nhầm xem nó là các đỉnh phổ và dẫn Dẫn đến nhầm trong viện nhận dạng đỉnh phổ, dễ gây ra sai lệch trong việc khảo sát các đối tượng đo

Tóm lại, việc làm trơn phổ hạt nhân sẽ làm tăng độ nhạy của phương pháp và giảm đi các sai số thống kê Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào các trường hợp cụ thể mà ta phải áp dụng các phương pháp làm trơn một cách linh động Tại những chỉ có phông phương pháp lấy trung bình được áp dụng là chấp nhận, ngược lại tại những vùng thật sự chứa đỉnh thì phương pháp trung bình có trọng số là thích hợp nhất

BÀI 8: KHẢO SÁT PHỔ KẾ ĐA KÊNH

I.MỤC ĐÍCH :

Khảo sát hoạt động của phổ kế đa kênh , qua đó tìm hiểu một số chức năng

và ứng dụng của phổ kế

II THIẾT BỊ :

-Phổ kế đa kênh

-Nguồn Co60 , Cs137

III/ THỰC HÀNH:

-Nguồn cao the á= 840v:

-Coarse gain = 30

-Fine –Gain = 4

-Nguồn phóng xạ:Co –60 ,Cs –137 ,mức độ phóng xạ :370Bq

1/ Ta có phổ phông của phổ kế đa kênh như sau: present = 1000s

read(s) = 100293

dead(s) =0.29

0 100 200 300 400 500 600 700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

CH

2/ Khi có nguồn là Cs-137 và Co-60, ta có phổ như sau:

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

CH N

Sau khi chuẩn năng lượng ta có:

Đỉnh Cs-137 (Đỉnh cao nhất trên đồ thị): E= 661(Kev), kênh K=1034 Đỉnh Co-60 (Đỉnh cao thứ hai trên đồ thị): E= 1167,63(Kev), kênh K=2166

Đỉnh Co-60 (Đỉnh cao thứ 3 trên đồ thị): E= 1332(Kev), Kênh K= 2470

Khi có ba nguồn là: Cs-137, Co-60, Mn-54, Ta có phổ như sau:

Sau khi chuẩn năng lượng ta có năng lượng ứng với một kênh là: 0.8659(KeV) Nguồn cần xác định có phổ như sau:

Năng lượng của đỉnh xấp xỉ là: E= 315(KeV), nguồn bỏ vào để xác định là

nguồn Ba- 133

0

5000

10000

15000

20000

CH

IV NHẬN XÉT VÀ PHÂN TÍCH KẾT QỦA:

Hạn chế của phổ kế một kênh là không thể ghi hết tất cả bứa xạ mà nguồn phát

ra do chỉ có một kênh Nhưng với phổ kế đa kênh thì đã hạn chế được điều này Cũng giống như phổ kế một kênh, phổ kế đa kênh cũng cho ta phổ của một nguồn, chuẩn năng lượng…, phổ phông của môi trường.

V PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ :

-Qua việc xác định diện tích đỉnh của phổ cho ta biết được cường độ phóng xạ của mẫu phụ thuộc vào diện tích của đỉnh phổ.

-Việc xác định diện tích đỉnh của phổ, cho ta biết được độ phóng xạ của mẫu.Từ đó

ta tính được số hạt nhân phóng xạ trong chất Nghĩa là tính được số nguyên tố, hàm lượng % chất phóng xạ trong mẫu Điều này rất có ý nghĩa trong thực tiễn.

-Việc sử dụng máy phân tích đa kênh làm cho quá trình tiến hành thí nghiệm thuận lợi, thu được nhiều kết quả chính xác

0

5000

10000

15000

20000

25000