Выполнение работы. 1. Ознакомьтесь с правилами работы на одноканальном ядерном спектрометре типа 20046.

1. Ознакомьтесь с правилами работы на одноканальном ядерном спектрометре типа 20046.

2. В соответствии с инструкцией (см. описание прибора) подготовьте спектрометр к работе.

3. Включите прибор в сеть.

4. Установите необходимое значение высокого напряжения, используя результаты снятия счётной характеристики блока детектирования.

5. Получите радиоактивный γ -источник Cs-137 и поместите в свинцовый контейнер блока детектирования.

6. Проведите поиск фотопиков методом грубого измерения спектра с большим значением ширины окна. Если фотопик приходится на начало спектра или выходит за его край, необходимо соответственно увеличить или уменьшить амплитуды импульсов, поступающих на анализатор (например, изменением величины усиления или значения высокого напряжения).

7. Проведите тщательное изучение спектра, используя малое значение Δ Е. Интервал изменения порога Е во всех случаях должен быть не более значения Δ Е.

Выбор значения экспозиции по времени (или по импульсам) сделайте самостоятельно, исходя из результатов пробных измерений и реального рабочего времени.

8. В области фотопиков целесообразно провести дополнительные измерения, используя меньшее значение ширины окна. При этом, чтобы результаты измерений с различными значениями Δ Е без пересчёта можно было использовать на одном графике, желательно при уменьшении значения Δ Е, например, в 2 раза, увеличить в 2 раза экспозицию по времени.

9. Результат измерений представьте в виде графика. Для градуировки спектрометра необходимо по известным значениям энергии γ -квантов (см. справочник) построить на полученном графике параллельно шкале порогов Е ещё одну шкалу – значение энергий гамма-квантов в фДж (или МэВ).

Контрольные вопросы и задания

1. Из каких основных частей (блоков) состоит сцинтилляционный гамма-спектрометр?

2. Объясните физические процессы, происходящие в сцинтилляторе под действием гамма-квантов (на примере кристалла NaJ(Tl).

3. Как работает дискриминатор?

4. В чём заключается принцип работы схемы антисовпадений?

5. Объясните схему распада Cs-137.

6. Как можно убедиться, что излучение, регистрируемое детектором, действительно является гамма-излучением?

7. В результате каких явлений возникают гамма-кванты? Объясните пути отдачи избыточной энергии возбуждёнными ядрами.

8. Что такое метастабильные уровни?

9. Какие процессы вносят вклад в образование пика полного поглощения?

10. Оцените энергетическое разрешение спектрометра. Возможно ли наблюдение «тонкой структуры» гамма-спектра Cs-137 на данном спектрометре?

11. Какова относительная роль фотоэффекта, Комптон-эффекта и эффекта рождения пар в формировании спектра Cs‑ 137?

12. Чему равны значения естественной ширины гамма-излучения ядер и время жизни ядер в возбужденных состояниях?

13. Как изменится форма спектра при увеличении и при уменьшении энергии гамма-квантов?

Рекомендуемая литература

Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. М.: Лань, 2009.

Сивухин Д.В. Общий курс физики: атомная и ядерная физика. М.: Физматлит, 2002.

Черняев А.П. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. М.: Физматлит, 2004.

Шевелев А.К. Структура ядра. М.: КомКнига, 2006.