báo cáo thực hành vật lý hạt nhân phần 1 pps

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA VẬT LÝ  Báo cáo môn học: THỰC TẬP VẬT LÝ HẠT NHÂN Sinh viên: Võ Tá Kiên MSSV: 9910706 Lớp : VLK23 Đà Lạt 05/2002 1 Bài1: KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHỔ KẾ HẠT NHÂN I. Mục đích: Làm quen với phổ kế hạt nhân, khảo sát các chế độ hoạt động của phổ phổ kế như cao thế, hệ số khuếch đai, thời gian đo, ngưỡng, cửa sổ.v.v. hay phân cực. II. Thiết bò thí nghiệm: - Phổ kế một kênh. - Nguồn phóng xạ chuẩn : Cs 137 III. Thực hành: 1. Khảo sát hệ số khuếch đại: - Để coarse gain : 30 - Để cao thế ở mức 750 Volt. - Tăng hệ số khuếch đại từ 0 đến 10 ta có bảng số liệu sau: HSKĐ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 5442 6531 7568 8368 8565 8726 9223 9352 9588 10070 Từ bảng đã cho ta có sơ đồ biểu thò sự phụ thuộc của số đếm vào hệ số khuếch đại: 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 2 4 6 8 10 2. Khảo sát cao thế: - Hệ số khuếch đại: Coarse gain: 30 Fine gain: 5 - Tiến hành khảo sát ta có bảng số liệu sau: Từ bảng đã cho ta có sơ đồ biểu thò sự phụ thuộc của số đếm vào hệ số khuếch đại: Cao thế (Volt) 550 650 750 850 Số đếm 509 5111 8565 10217 2 0 3000 6000 9000 12000 500 550 600 650 700 750 800 850 900 IV. Đánh giá và nhận xét: - Khi giữ nguyên cao thế ở mức 750 Volt để khảo sát hệ số khuếch đại ta thấy rằng: hệ số khuếch đại càng lớn thì số đếm càng lớn. Vậy khi khảo sát một nguồn phóng xạ ta cần chọn một hệ số khuếch đại phù hợp rồi cố đònh hệ số khuếch đại đó để có kết quả chính xác. - Cũng tương tự như vậy, khi giữ nguyên hệ số khuếch đại bằng 5 và khảo sát cao thế ta thấy rằng: cao thế càng lớn thì số đếm càng lớn. Vậy khi khảo sát một nguồn phóng xạ ta cần chọn một cao thế phù hợp với điện áp hoạt động của Detector rồi cố cao thế đó để có kết quả chính xác. - Trong khi khảo sát các đặc trưng của phổ kế hạt nhân chúng ta cũng cần xét tới sự sai số bởi thời gian chết của Detector và sai số do người sử dụng. 3 Bài2: PHỔ TÍCH PHÂN I. Mục đích : - Khảo sát phổ tích phân của phổ kế hạt nhân bằng cách chỉnh ngưỡng dưới đểkhảo sát phổ. II.Thiết bò thí nghiệm: - Máy phổ kế một kênh. - Nguồn phóng xạ chuẩn gồm: Co 60 và Cs 137 . III. Thực hành : - Để thời gian đo:10 giây. - Cố đònh cao thế 750Volt. - Hệ số khuếch đại: Coarse gain: 30 Fine gan: 8 1. Khảo sát phổ tích phân thô: Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 1Volt và từ 1 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 1 4 7 10 2. Khảo sát phổ tích phân trung bình: Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 0,5 Volt và từ 0,5 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 21362 10143 6423 3687 1733 611 200 22 22 12 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 33149 21006 14652 9820 8022 6385 5106 3587 2565 1799 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 1074 575 330 173 32 16 12 17 9 7 4 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 2 4 6 8 10 3. Khảo sát phổ tích phân tinh: Thay đổi ngưỡng dưới mỗi lần 0,1 Volt và từ 0,1 đến 10 Volt. Ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ tích phân sau: Volt 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Số đếm 45273 42354 40664 36151 32618 28731 25920 23895 22783 24046 Volt 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 Số đếm 22730 20943 18898 17773 16573 15769 14541 13282 12317 11405 Volt 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 Số đếm 10936 10459 9806 9180 9189 8593 8217 8069 7572 7097 Volt 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 Số đếm 6826 6571 6291 5989 5690 3379 3057 4822 4450 4060 Volt 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 Số đếm 3892 3669 3523 3013 2853 2618 2506 2363 2232 2130 Volt 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 Số đếm 1966 1746 1485 1419 1259 1135 956 779 753 706 Volt 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 Số đếm 615 548 482 462 447 379 310 291 272 214 Volt 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 Số đếm 166 107 89 62 45 30 27 21 23 23 Volt 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 Số đếm 21 15 16 15 18 15 16 19 7 8 Volt 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 Số đếm 13 11 12 15 10 3 8 12 15 7 5 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 2 4 6 8 10 IV. Đánh giá và nhận xét : - Khi khảo sát các loại phổ tích phân thô, trung bình và tinh ta thấy rằng tất cả các phổ tích phân đều có dạng giảm dần. 6 Bài3: PHỔ VI PHÂN I. Mục đích: Khảo sát phổ vi phân của phổ kế hạt nhân. II. Thiết bò thí nghiệm: - Nguồn phóng xạ: Cs 137 ; 370 kBq - Máy phổ kế một kênh. III. Thực hành: - Thời gian đếm: 10 giây. - Hệ số khuyếch đại: Coarse gain: 32 Fine gain: 9 1. Đo phổ vi phân thô: Cố đònh delta E =1V. Ta ta có kết quả sau: Từ bảng số liệu ta có phổ vi phân thô theo bảng sau: 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 2. Delta E =0,5V. Ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu trên ta có phổ vi phân sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 16308 3000 3600 5734 2100 3000 2400 2500 2300 1800 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 15893 9044 2606 2798 3392 1700 2900 2900 5506 3407 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 1500 2474 2065 2300 1734 1595 1440 1436 1200 1400 7 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 4. DeltaE=0,1V.Ta coự baỷng soỏ lieọu sau: Volt 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Soỏ ủeỏm 16256 14563 13682 12000 8400 5540 2718 1677 3500 3500 Volt 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 Soỏ ủeỏm 2300 2300 3500 712 739 776 1500 897 896 940 Volt 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 Soỏ ủeỏm 952 924 950 950 1200 999 1200 1023 2500 1088 Volt 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 Soỏ ủeỏm 1052 1084 1074 1081 1099 2500 1832 4560 6742 4500 Volt 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 Soỏ ủeỏm 1110 1119 1120 1034 1117 1094 1066 1093 999 947 Volt 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 Soỏ ủeỏm 3300 917 868 853 823 804 740 789 660 635 Volt 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 Soỏ ủeỏm 671 610 662 612 602 579 1800 535 570 559 Volt 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 Soỏ ủeỏm 542 575 503 541 517 504 595 483 44 473 Volt 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 Soỏ ủeỏm 469 429 472 435 427 432 475 459 487 516 Volt 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 Soỏ ủeỏm 552 584 619 676 774 400 300 500 300 500 8 Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ vi phân sau: 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 0 2 4 6 8 10 IV. Đánh giá và nhận xét: - Ta thấy rằng phổ vi phân của khối phổ kế đã thể hiện mối quan hệ giữa số đếm N và số volt hay nói cách khác là giữa số kênh và năng lượng và mỗi chất phóng xạ đều có một phổ vi phân đặc trưng riêng. - Trong bài thực hành này ta xét phổ vi phân của nguyên tố phóng xạ Cs 137 và mức đỉnh năng lượng là 370 kBq hay là 661 KeV. Ta thấy rằng dù phổ vi phân thô hay trung bình hoặc là phổ tinh thì chúng vẫn tuân theo phổ vi phân đặc trưng của Cs 137 mặc dù có sai khác vì sai số. - Trong khi tiến hành các thực nghiệm vật lý hạt nhân chúng ta luôn phải quoan tâm tới sai số của các số liệu bởi sự phức tạp của nó. 9 Bài4: PHỔ PHÔNG I. Mục đích : - Trong tự nhiên vẫn có một lượng tia phóng xạ nhất đònh và chúng ta tiến hành đo phổ phông để xác đònh hàm lượng các phóng xạ đó. II. Thiết bò thí nghiệm : - Phổ kế một kênh. III. Thực hành : - Thời gian đếm: 10 giây. - Hệ số khuyếch đại: Coarse gain: 32 Fine gain: 9 1. Khảo sát phổ thô: Thay đổi ngưỡng dưới 0,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ vi phân sau: 0 100 200 300 400 500 600 1 4 7 10 2. Khảo sát phổ trung bình Thay đổi ngưỡng dưới 0,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: Từ bảng số liệu đã cho ta có phổ vi phân sau: Volt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số đếm 126 490 258 172 84 59 39 157 0 0 Volt 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Số đếm 170 304 228 165 121 90 59 54 37 31 Volt 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Số đếm 18 30 20 22 13 102 0 0 0 0 [...]... = (13 458 +13 675 +13 460)/ 3= 13 3 51 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của chì là:  =-{ln{( N c - N)/( N- N)}/d}=0.5 415 15 - Độ dày d=3.76mm: Số lần đo Số đếm N c 1 111 64 2 3 11 225 11 2 51 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn chì là: N c = (11 164 +11 225 +11 2 51) / 3= 11 213 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của chì là:  =-{ln{( N c - N)/( N- N)}/d}=0 .14 94 - Độ dày d=5.64mm: Số lần đo Số đếm N c 1 10302 2 3 10 554... 300 200 10 0 0 0 2 4 6 8 10 3 Khảo sát phổ tinh: Thay đổi ngưỡng dưới 0,5 Volt mỗi lần từ 0 Volt đến 10 Volt ta có bảng số liệu sau: Volt Số đếm 0 .1 25 0.2 14 0.3 16 0.4 34 0.5 35 0.6 51 0.7 50 0.8 95 0.9 10 3 1 97 Volt Số đếm 1. 1 83 1. 2 83 1. 3 81 1.4 86 1. 5 73 1. 6 65 1. 7 54 1. 8 41 1.9 40 2 41 Volt Số đếm 2 .1 42 2.2 48 2.3 64 2.4 28 2.5 26 2.6 19 2.7 20 2.8 17 2.9 18 3 23 Volt Số đếm 3 .1 19 3.2 12 3.3... Tiến hành đo và sau khi chuẩn năng lượng của Co 60 và Cs 13 7 ở các mức 6 61 KeV, 11 73KeV, 13 32KeV ta thu được phổ vi phân với các điểm chính sau: Số kênh K 304 Số đếm N 8480 5 61 2859 669 2337 763 10 143 850 17 91 1054 18 27 12 30 12 30 Số kênh K 13 45 Số đếm N 3484 14 31 773 15 29 2 613 16 42 317 0 18 50 589 2535 320 317 0 0 Và phổ vi phân thu được có dạng cơ bản sau: 12 000 10 000 8000 6000 4000 2000 0 0 500 10 00 15 00... 615 89 926 79 13 86 31 1423 24 2028 7 3 717 0 Và phổ vi phân thu được có dạng cơ bản sau: 600 500 400 300 200 10 0 0 0 10 00 2000 3000 4000 2 Đo phổ phóng xạ Co 60 và Cs 13 7 : Tiến hành đo và sau khi chuẩn năng lượng của Co 60 và Cs 13 7 ở các mức 6 61 KeV, 11 73KeV, 13 32KeV ta thu được phổ vi phân với các điểm chính sau: Kênh Số đếm 304 11 927 560 2800 750 2800 906 22 51 1059 8 510 11 73 19 96 14 13 2050 15 48 16 13... không chắn là: N= (16 508 +16 219 +16 2 71) / 3= 16 333 3 Đo nguồn có vật chắn: a Vật chắn là nhựa: - Độ dày: 1. 68mm - Số lần đo Số đếm N c 1 16328 2 3 16 154 16 248 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn nhựa là: N c = (16 328 +16 254 +16 248)/ 3= 16 277 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của nhựa là:  =-{ln{( N c - N)/( N- N)}/d}=0.0047 - Độ dày: 3,36mm Số lần đo Số đếm N c 1 15898 2 3 15 823 15 835 Số đếm trung bình... làm trơn sau: 18 000 15 000 12 000 9000 6000 3000 0 0 2 4 6 8 10 2.Làm trơn phổ vi phân trung bình: Ta có bản số liệu sau: Volt Số đếm 0.5 1 1.5 2 2.5 3 15 893 9044 2606 2798 3392 17 00 3.5 3400 4 2900 4.5 5 5506 3407 17 Volt Số đếm 5.5 6 6.5 7 7.5 8 15 00 2474 2065 2300 17 34 15 95 8.5 14 40 9 14 36 9.5 10 12 00 14 00 Từ bảng số liệu trên ta có phổ vi phân trung bình chưa làm trơn sau: 18 000 15 000 12 000 9000 6000... = (15 802 +15 982 +15 887)/ 3= 15 890 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của nhôm là:  =-{ln{( N c - N)/( N- N)}/d}=0. 012 6 - Độ dày d=6mm: Số lần đo Số đếm N c 1 15580 2 3 15 658 15 534 Số đếm trung bình khi đo nguồn có chắn nhôm là: N c = (15 580 +15 658 +15 534)/ 3= 15 590 Suy ra hằng số hấp thụ Gammar của nhôm là:  =-{ln{( N c - N)/( N- N)}/d}=0. 010 7 - Độ dày d=9mm: Số lần đo Số đếm N c 1 15225 2 3 15 232 15 214 ... Thực hành: - Thời gian đo :10 0 giây - Cao thế: 750 Volt - Hệ số khuếch đại:  Coarse gain: 32  Fine gain: 8 - Đặt ngưỡng dưới: 0,2 volt; - Đặt ngưỡng trên: 10 volt; 1 Đo phông: Số lần đo Số đếm N 1 4033 2 4 213 3 411 0 - Số đếm trung bình khi đo phông là: N=(4033+4 213 + 411 0)/ 3=4 419 2 Đo nguồn không chắn: Số lần đo Số đếm N 1 16508 2 3 16 219 16 2 71 Số đếm trung bình khi đo nguồn không chắn là: N= (16 508 +16 219 +16 2 71) /... các điểm chính sau: Kênh Số đếm 304 11 927 560 2800 750 2800 906 22 51 1059 8 510 11 73 19 96 14 13 2050 15 48 16 13 Kênh Số đếm 16 95 12 42 18 66 36 31 1980 918 2006 10 24 211 1 2840 2274 575 2875 250 3768 0 19 Và phổ vi phân thu được có dạng cơ bản sau: 15 000 12 000 661KeV 9000 6000 11 73KeV 13 32KeV 3000 0 0 10 00 2000 3000 4000 IV Đánh giá và nhận xét: - Ta thấy rằng phổ kế đa kênh rất thuận lợi, có thể giúp chúng... mới trơn và hợp lý hơn II Thiết bi: Phổ kế và buồng để tìm phổ III Thực hành: 1 Phổ vi phân thô: Ta có phổ vi phân thô sau: Volt Số đếm 1 16308 2 3000 3 3600 4 5734 5 210 0 6 3000 7 2400 8 2500 9 2300 10 18 00 Từ bảng số liệu trên ta có phổ vi phân sau: 18 000 15 000 12 000 9000 6000 3000 0 0 2 4 6 8 10 Chúng ta sử dụng công thức làm trơn phổ 5điểm: D i =(-3C i  2 +12 C i 1 +17 C i +12 C i 1 -3C i  2 )/35 . 3 615 1 32 618 287 31 25920 23895 22783 24046 Volt 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 1. 7 1. 8 1. 9 2 Số đếm 22730 20943 18 898 17 773 16 573 15 769 14 5 41 13 282 12 317 . 750 906 10 59 11 73 14 13 15 48 Số đếm 11 927 2800 2800 22 51 8 510 19 96 2050 16 13 Kênh 16 95 18 66 19 80 2006 211 1 2274 2875 3768 Số đếm 12 42 36 31 918 10 24 2840 575 250. N c = (15 898 +15 823 +15 835)/ 3= 15 852 Số lần đo 1 2 3 Số đếm N 4033 4 213 411 0 Số lần đo 1 2 3 Số đếm N 16 508 16 219 16 2 71 Số lần đo 1 2 3 Số đếm N c 16 328 16 154 16 248