2.1. Hãy cho biết công thức toán học của quy luật suy giảm cường độ bức xạ theo bình phương khoảng cách?
Hướng dẫn:
2~ k ~ k
I d d
Với I là cường độ bức xạ, k là hệ số tỷ lệ, d là khoảng cách tính từ nguồn phóng xạ.
2.2. Hãy kể tên các quy luật suy giảm theo bình phương khoảng cách mà em biết?
Hướng dẫn: Lực hấp dẫn, lực tương tác tĩnh điện hay công suất âm thanh,
ánh sáng, vv….
3. Giới thiệu
Khi di chuyển nguồn phóng xạ ra xa ống đếm thì tốc độ đếm sẽ bị giảm xuống, điều này tương tự với việc bạn đứng càng xa một chiếc đài thì âm thanh bạn nghe được càng nhỏ. Sự suy giảm này được biểu diễn trong thí nghiệm thông qua công thức:
2
~ k
I d d
51
4. Trang thiết bị
- Thiết lập bộ đếm ST-350 với ống GM và bộ đỡ thí nghiệm (Bộ đếm, bộ cung cấp cao thế, bộ chuyển đổi, ống GM, bệ che chắn, bộ dây cáp, giá giữ nguồn) như sơ đồ trong hình 1.
Hình 1. Thiết lập ST-350 cùng với nguồn và bộ dụng cụ hấp thụ.
- Nguồn phóng xạ là các nguồn phát beta như Tl-204 và Sr-90.
5. Quy trình tiến hành thí nghiệm
A. Phần 1: Sự phụ thuộc vào số hiệu nguyên tử
A1. Cắm bộ cung cấp điện vào nguồn điện và vào phía sau của hộp ST- 350. Tiếp theo tháo rất cẩn thận dây cáp mầu đỏ ra khỏi ống GM. Đặt ống GM vào bệ che chắn sao cho đầu cửa sổ hướng xuống phía dưới còn phần đầu nối BNC ở phía trên. Tiếp đến, nối đầu BNC của GM vào hộp ST-350. Cuối cùng là cắm dây cáp của ST-350 vào bộ kết nối phía sau máy tính.
52
A2. Vặn nút nguồn ở phía sau của ST-350 đến vị trí On và vặn núm DISPLAY FUNCTION ở mặt trước để cài đặt. Sau đó mở dao diện máy tính bằng cách nhấn nút Start trên cây máy tính. Đi đến Programs -> tùy chọn SpecTech đối với ST-350. Sinh viên quan sát bảng điều khiển màu xanh xuất hiện trên màn hình.
A3. Dưới mục Setup, chọn tùy chọn thiết lập HV, đặt thế của ống GM đến thế vận hành tối ưu, thế này thường là khoảng 900V. Đặt bước thế là không và tắt bộ kích hoạt bước thế. Từ mục Preset, chọn Runs bằng không và Preset Time là 30.
A4. Đầu tiên, sinh viên tiến hành đo khi mà không có nguồn để thu được dữ liệu phông.
A5. Đặt nguồn phóng xạ lên giá đỡ trên cùng, vị trí này cách ống GM 2cm, sau đó ghi nhận dữ liệu.
A6. Sau đó lần lượt đặt nguồn vào các vị trí giá đỡ phía dưới và ghi nhận dữ liệu.
6. Phân tích dữ liệu
6.1. Mở Microsoft Excel® và chọn file cần xử lý, đi đến Text Import Wizard bằng cách nhấn Next, Next và Finish.
6.2. Trong ô G9 nhập ‘Đúng’, trong G10 nhập ‘Số đếm’, trong H10 nhập ‘Khoảng cách (cm)’, trong I10 nhập ‘Khoảng cách (m)’, trong J10 nhập ‘1/d2’.
6.3. Trong G13 đến G22 nhập công thức ‘=C13-$C$12’.
6.4. Trong H13 nhập vào khoảng cách.
6.5. Trong I13 đến I22 nhập vào công thức ‘=H13/100’.
6.6. Trong J13 đến J22 nhập ‘=1/(I13*I13)’ hoặc ‘=1/(I13^2)’.
6.7. Vẽ đồ thị của số đếm với 1/d2 với Chart, chọn XY (Scatter) Plot và Next.
53
6.8. Đối với Chart Source Data chúng ta có hai cách để thay đổi các thiết lập mặc định. Trong cửa sổ Data Range, khi mà mục Data Range Tab được chọn, kích con trỏ vào bức tranh ngoài cùng bên phải của cửa sổ. Sau đó bạn sẽ chuyển đến bảng công việc, giữ phím Ctr và bôi đen dữ liệu số đếm thực và cột1/d2, sau đó nhấn Enter. Các hai là chọn mục Series, kích vào Remove để giới hạn hai bộ số liệu, kích chuột phải vào cửa sổ giá trị x và bôi đen dữ liệu của cột J, kích chuột phải vào cửu sổ giá trị y và bôi đen dữ liệu trong cột H. Sau đó kích next. Điền đầy đủ các mục tên đồ thị, tên trục x, và tên trục y. Sau đó kích next. Cuối cùng bạn chọn cách lưu dữ liệu theo kiểu để riêng bảng số liệu và đồ thị hoặc là lưu chung cả bảng dữ liệu và đồ thị và kích Finish.
6.9. Kích chuột phải vào điểm dữ liệu, trong mục vừa xuất hiện, chọn Add Trendline, chọn tùy chọn Linear, sau đó vào mục Option và đánh dấu vào mục Display equation on chart và Display R-squared value on chart.
7. Kết thúc thí nghiệm
Từ đồ thị bạn thu được, hãy khẳng định lại quy luật suy giảm của cường độ bức xạ theo bình phương khoảng cách là chính xác.
8. Câu hỏi sau khi hoàn thành thí nghiệm
8.1. Dữ liệu của bạn thu được có phù hợp với đường khớp trong Excel hay không? Giải thích?
8.2. Dữ liệu của bạn có nghiệm lại được quy luật suy giảm theo bình phương khoảng cách hay không? Hãy giải thích?
54 Họ và tên: Họ và tên: Phiên thí nghiệm: Ngày thực hành Các thành viên:
BẢNG DỮ LIỆU DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM QUY LUẬT SUY GIẢM CƯỜNG ĐỘ BỨC XẠ THEO BÌNH PHƯƠNG KHOẢNG CÁCH GIẢM CƯỜNG ĐỘ BỨC XẠ THEO BÌNH PHƯƠNG KHOẢNG CÁCH
Ống GM số:……….; Thời gian đo:……..….; Thời gian chết:……..……;
55