Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Konspekt_teorii_po_labe_333

.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
21.04.2019
Размер:
45.57 Кб
Скачать

Конспект теории

Альфа-излучение представляет собой поток частиц альфа –частиц. Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, прочно связанных между собой. Зарядовое число альфа -частицы Z= 2. Массовое число A= 4, что соответствует ядру атома гелия.

Альфа-частицы испускаются некоторыми изотопами в результа­те радиоактивного распада. При этом исходное ("материнское") яд­ро превращается в другое ("дочернее") ядро с зарядо­вым числом, меньшим на 2 единицы, и массовым числом, меньшим на 4 единицы.

Альфа-распад характерен для тяжелых атомных ядер, например для изотопов ядра урана:

Вероятность образования альфа-частицы сравнительно велика. Поэтому время жизни и постоянная распада радиоактивных ядер оп­ределяется второй стадией, вероятность которой значительно мень­ше. Альфа-частица, находящаяся вне ядра, взаимодействует с ним по закону Кулона. Энергия взаимодействия U как функция расстоя­ния r представлена на рис. I.

Р ис. I. Зависимость эвергяи альфа-честнцы от

расстояния между центрами частицы и ядра

Как видно из рас. I, с увеличением Б уменьшается l и (Um-B), следовательно, D возрастает. Соответственно возрас­тает посте ядерного распада и уменьшается период полураспада радиоактивного ядра. После вылета альфа-частицы из ядра ее энергия пе­реходит в кинетическую Eк , чем и объясняется большая скорость альфа-частиц. Энергия Ек альфа-частиц, испускаемых естественными изотопами, лежит в пределах от 4 МэВ до 8,7 MэB. Соответственно скорости альфа-частиц составляют

(1,4...3,1)·107 м/с.

Двигаясь внутри какого-либо вещества, альфа-частицы взаимо­действуют с атомами. Результат взаимодействия может быть различным: рассеяние альфа-частиц, пролетающих вблизи ядра встречного атома, ядерная реакция при попаданий альфа-частиц в ядро в т.д. Но в подавляющем числе случаев альфа-частица ионизирует встречный атом, теряя при этом часть своей энергии. Так как энер­гия альфа-частиц измеряется миллионами электрон-вольт, а энергия ионизации имеет порядок 30...35 эВ, то одна частица может на своем пути ионизировать большое число атомов (молекул). Когда альфа-частица израсходует всю энергию, она "остановится" и, захватив два электрона, превратится в нейтральный атом гелия. Так как альфа-частицы, испускаемые определенным изотопом, имеют одинаковую энергию (некоторые радиоактивные изотопы испускают несколько групп альфа-частиц с различными энергиями, но в каждой группе энергия частиц одинакова, то все они проходят в веществе приблизительно одно и то же расстояние R . Это расстояние на­зывается длиной пробега альфа-частицы и однозначно связано с ее энергией. Длина пробега не пропорциональна энергии частицы, т.к. вероятность ионизации альфа-частацей встречного атома зависит о? ее скорости. Длина пробега альфа-частицы в воздухе приОяизЕтаяь-ао соответствует выражению:

R=αv3

где v – начальная скорость частицы

α=9,7∙10-28 c3∙ см -2

Длина пробега альфа-частицы в различных веществах различна. Она определяется так называемой "тормозной способностью", завися­щей от среднего расстояния между атомами и атомного веса вещест­ва.

Так как длина пробега R всех альфа-частиц, испускаемых данным изотопом, одинакова, to счётчик, установленный на расстоянии r>R. от источника излучения, не зафиксирует ни одной частицы; установленный на расстоянии r < R зарегистрирует большое число частиц.

На практике, однако, зависимость числа зарегист­рированных частиц от рассто­яния r уменьшается постепенно. Это объясняется тем, что мо­лекулы газа двигаются хаоти­чески и на одной и той же длине пути альфа -частица может встретить разное число ато­мов . Кроме того, препарат, испускающий альфа-частицы, име­ет конечную толщину, поэтому большинство частиц проходит то или другое расстояние внутри препарата и вылетают из него с уже уменьшенной скоростью. Пробег этих частиц в воздухе меньше R . Пройти полную длину пробега в воздухе могут только частицы, испускаемые самым внешним слоем атомов пре­парата. Приведенные причины объясняют различие в длинах пробега разных частиц, обладающих одной и той же энергией. При изменении расстояния от источника частиц до счетчика уменьшение числа ре­гистрируемых частиц имеет еще одну- "геометрическую" - причину. Частицы испускаются равномерно во все стороны и число частиц, попадающих в счетчик, будет пропорциональ­но перекрываемому им телесному углу. Если частицы исходят из од­ной точки, то этот телесный угол приблизительно обратно пропорци­онален квадрату расстояния от препарата до счетчика. Если же пре­парат, испускающий частицы, имеет значительные размеры, зависи­мость становится сложнее.

Таким образом, чтобы определить длину пробега альфа-частиц в воздухе, надо снять зависимость скорости счета от расстояния между источником альфа-частиц и счетчиком.

Зная длину пробега частиц в воздухе, можно найти ее началь­ную скорость) и энергию.

Для регистрации альфа-частиц в настоящей работе использует­ся сцинтилляционный счетчик. Сцинтилляцией называется кратковре­менная световая вспышка, возникающая при попадании быстрой час­тицы на люминесцирующее вещество (сцинтиллятор, например сернис­тый цинк, йодистый натрий).

Соседние файлы в предмете Физика