9. Giá đỡ vạn năng, các dây nối, ổ cắm–
3.3. Tiến hành thí nghiệm
1. Bố trí thí nghiệm nh trong hình
- Cắm ổ điện và các rắc nối.
- Khởi động CASSY – LAP : Nháy đúp vào biểu tợng của chơng trình trên màn hình máy vi tính → close → LOAD Example → Phyics → vào Atomic and Nuclear Phyics (Để chọn nguồn khảo sát) sau khi chon nguồn vào Load example. - Vào Diplay Measuring Parameters để chọn tham số
+ High Voltage: hiệu điện thế đặt vào nguồn đêtectơ (Do nguồn nuôi cao thế cung cấp)
+ Number of channels : Chọn số kênh. Ta chọn chế độ 1024 kênh.
+ Meaeassuring Time: Thời gian đo (đếm) là thời giam mà máy đếm số hạt tại một kênh, thời gian đếm cang dài thì số đếm tại một kênh là càng lớn. Ta chọn số đếm là 3 phút (180s) là đủ.
+ Width: Là độ phân giải của đêtectơ (chọn 1%).
+ Measuring Time Per Point : Bớc nhảy của đêtectơ tức là khoảng thời gian là bao nhiêu giây thì máy đọc giá trị một lần ( Ta chọn 1s ).
Chú ý: ở chế độ Singple – Chanel Measurement là chế độ chỉ hiển thị 1 giá trị ( một kênh ) năng lợng cho trớc trên màn hình máy vi tính.
Hình 16: Sơ đồ thí nghiệm
2. Tiến hành thí nghiệm
a. Đo phông (đo nhiễu hay số đếm của môi trờng)
* Ngay trong không khí cũng có chứa các các hạt mạng điện ở các mức năng lợng khác nhau, khi chúng đến đêtectơ thì ở đầu ra của đêtectơ thu đợc các tín hiệu điện tơng ứng và trên máy vi tính thu đợc phổ năng lợng của chúng. Chính thành phần này của môi trờng đóng góp vào phổ năng lợng của nguồn bức xạ gama là cho số đếm tại một kênh nào đó lớn hơn số đếm cần đo. Vì vậy đầu tiên phải đo số đếm của môi trờng tại kênh mà ta khảo sát để sau đó hiệu chỉnh số liệu.
* Sau khi chỉnh các tham số nh trên thì tiến hành đo bằng cách ấn vào biểu tợng Start trên màn hình (hoặc F9) ( không đặt nguồn gamma, không đặt tấm hấp thụ ). * Đo số đếm tại kênh 662 KeV, đo 3 lần, mỗi lần đo 3 phút, Ngày 9-2-2006
* Ghi lại số đếm tại kênh 662 KeV vào bảng số liệu. Lần đo Số đếm Số đếm trung bình và sai số 1 21 18.67±2.33 2 18 2 17
b. Đo phổ hấp thụ của nguồn gamma 137 Cs
Đặt các tấm hấp thụ nh hình vẽ 17 * Với tấm hấp thụ là Pb.
- Đặt một tấm Pb 1mm lên lên phía trên máy đếm nh hình vẽ. Đo và ghi số đếm tại kênh 662 KeV vào bảng số liệu.
- Lần lợt đặt các tấm Pb khác lên trên máy và làm tơng tự. Chú ý giữ khoảng cách giữa bia và nguồn gama không đổi.
* Làm t ơng tự cho các tấm hấp thụ Al, Fe
Hình 17: Cách đặt các tấm hấp thụ
Ta thu đợc các số liệu (Cùng ngày 9-2-2006) Đại lợng
đo
Vật liệu bia
Độ dày của bia (cm) Số đếm trung bình đã trừ phông 137Cs Pb 0.1 275.33±7.67 0.2 251.67±11.67 0.3 229.67±8.67 0.4 209.67±8.67 0.5 191.67±5.67 0.6 175.33±10.33 Fe 0.1 314.67±11.67 0.2 299.67±27.33 0.3 285.33±10.67 0.4 272±12 0.5 259±19 0.6 246.67±13.33 Al 0.05 350.33±16.67 0.1 346.67±9.33 0.15 343.33±29.67 0.2 340±10 0.25 336.67±18.83 0.3 333.33±17.67 241Am Pb 0.1 775.67±9.33 0.2 708.67±26.33 0.3 647.67±13.33 0.4 592±11 0.5 541.33±18.67 0.6 494.33±22.33 Fe 0.1 809.67±20.33 0.2 771.33±12.33 0.3 734.33±13.33 0.4 699.33±19.67 0.5 666±16 0.6 634.33±10.33 Al 0.05 831.33±5.67 0.1 823.33±8.67 0.15 815.67±15.33 0.2 808.33±8.33 0.25 800.67±13.33 0.3 793.33±12.33 3. Xử lý số liệu, tìm hệ số hấp thụ
Với phần mềm ORIGIN sẽ cho phép ta xử lý số liệu, vẽ đồ thị hàm mũ suy giảm từ các số liệu đã có; tính toán các đại lợng đặc trng nh hệ số hấp thụ đối với mỗi loại vật liệu tại một kênh năng lợng.
* Cách làm :
- Khởi động phần mềm ORIGIN.
- Vào biểu tợng Add New Colums để tạo 3 cột A(x), B(y), C(y) để nhập tơng ứng độ dày, số đếm trung bình đã trừ phông tại giá trị độ dày đó và sai số của số đếm trung bình đã trừ phông.
- Vào Plot → Scatter để gán A(x), B(y), C(y) là giá trị độ dày, số đếm trung bình đã trừ phông, sai số của số đếm trung bình đã trừ phông. Ta sẽ nhận đợc đồ thị biểu diễn tập hợp các điểm ứng với các số liệu đã nhập.
- Định dạng hàm cần vẽ và các tham số cần tìm Analysis → Non-Linear Curve Fit ( hoặc Ctr + Y ) → New định dạng hàm
y = A*exp(-B*x)
Chọn các tham số A,B ứng với N0 và à
x, y là độ dày x và số đếm trung bình đã trừ phông.
- Bắt đầu bằng biểu tợng Start. Phần mềm sẽ tìm đồ thị dạng hàm mũ suy giảm y = A*exp(-B*x) đi qua nhiều điểm nhất và các giá trị A, B tơng ứng với đồ thị đó ( kèm theo sai số ). Đó chính là các giá trị của N0 và à cần tìm.
Ta có các kết quả:
Hình 18: Đồ thị hàm suy giảm của nguồn Cs-137 đối với bia Pb
* Làm tơng tự với bia Fe, Al và đối với nguồn Am-241 ta thu đợc bảng kết quả
Ta đợc bảng kết quả
Nguồn Loại bia Hệ số hấp thụ N0
Cs-137 Pb 0.920±0.062 299.39±6.30 Fe 0.486±0.072 330.31±7.32 Al 0.198±0.011 353.72±7.523 Am-241 Pb 0.9±0.071 848.61±8.72 Fe 0.488±0.037 850.28±11.33 Al 0.871±0.082 838.97±12.83 Nhận xét:
Các kết quả thu đợc về hệ số hấp thụ của cùng một loại vật liệu bia đối với cùng một nguồn có khác nhau. Nguyên nhân gây ra sai số có các nguyên nhân sau:
- Sai số do chủ quan của ngời đo, phông của môi trờng không ổn định, số đếm tại cùng một kênh của cùng một độ dày bia ( cùng một loại bia ) thay đổi liên tục trong các lần đo trong khoảng khá lớn, đo đó cần phải làm nhiều lần để lấy kết quả.
- Các bia có độ dày không đều nhau, không thực sự phẳng vì thế khi xếp các tấm bia với nhau không sát, phải chọn các tấm bia thật phẳng để làm nếu không đủ phẳng thì phải gia công lại.
- Khoảng cách từ nguồn đến bia không ổn định sau mỗi lần thay đổi độ dày của bia, nguồn đặt không thực sự vuông góc với bia nguyên nhân này do chủ quan của ngời đo.
- Mật độ của vật liệu làm bia không đều, bia không đồng nhất do vậy sự hấp thụ phóng xạ của bia tại các vị trí khác nhau là khác nhau.
Chú ý: Cần phải tiến hành thí nghiệm với tinh thần tập trung cao quán triệt các
yêu cầu về an toàn bức xạ và để đạt hiệu quả, tránh phải tiếp xúc lâu với phóng xạ. Chú ý sau khi làm xong nguồn nào thì phải cất ngay không đợc để bừa bãi, không đợc hớng nguồn phóng xạ vào ngời.