חקירת הבליעה של קרינה רדיואקטיבית דרך גופים מוצקים
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ חקירת הבליעה של קרינה רדיואקטיבית דרך גופים מוצקים רמה -בסיסית Data Studio שם קובץ הפעלה: Absorption_b.ds חוברת מס' 9 כרך :אופטיקה פיזיקלית ופיזיקה מודרנית מאת :משה גלבמן "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ חקירת הבליעה של קרינה רדיואקטיבית דרך גופים מוצקים -רמה בסיסית Data Studio מטרה בתרגיל זה נחקור את תהליכי הבליעה במוצקים של קרינות רדיואקטיביות מסוגים שונים )חלק מהקרינה נבלע ,וחלקו האחר חודר דרך המוצק(. הערה :חלק א' של הרקע התיאורטי משותף לתרגילים, Invers_Square.ds , Histogram.ds : Absorption_b.ds , Absorption_a.dsו . Half_Life.ds - חלק ב' של הרקע התיאורטי דן בנושאים ספציפיים לכל תרגיל. תיאור יותר מפורט תמצא בנספח תיאוריה " גרעין האטום וקרינה רדיואקטיבית ". רקע תאורטי – חלק א, גרעין האטום מורכב מנוקלאונים :פרוטונים ונויטרונים. הפרוטון הוא נוקלאון עם מטען חשמלי חיובי ,הנויטרון חסר מטען חשמלי -ניטרלי )מכאן שמו(. מספר הפרוטונים בגרעין קובע את התכונות הכימיות של היסוד .הנויטרונים מיצבים את הגרעין. בין הנוקלאונים פועלים כוחות משיכה גרעיניים חזקים מאוד .כוחות אלה ,הפועלים לטווח קצר מאוד ,מאזנים את כוחות הדחייה החשמליים שבין הפרוטונים וכך קושרים את הגרעין. התיאוריה הנוכחית גורסת שהכוחות הגרעיניים שפועלים בין הנוקלאונים מועברים בדרך של שיחלוף )החלפת( חלקיקים אלמנטריים המכונים " πמזונים". הערה :בחקירה בסיסית המתוארת בתרגילים הנ"ל ,לא נתייחס לחלקיקים האלמנטריים המלווים את התהליכים הגרעיניים. יסודות עם מספר שווה של פרוטונים ומספר שונה של נויטרונים הם "איזוטופים" של אותו יסוד כימי. איזוטופים שאינם יציבים פולטים קרינה רדיואקטיבית .לא כל האיזוטופים הם רדיואקטיביים. גרעין יציב מתקיים במשך זמן ארוך )באופן פרקטי – אינסופי( .לעומתם ,גרעין לא יציב יעבור שורה של תהליכי פירוק עד שיווצר איזוטופ יציב. תהליכים אלה המתרחשים בגרעין מלווים קרינות רדיואקטיביות. נבחן אחדים מסוגי הקרינה הרדיואקטיבית: – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 183 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ .1קרינת β − כאשר אי היציבות של הגרעין נובעת ממספר נויטרונים גדול מדי תתרחש התפרקות של נויטרון: n0 ⇒ p+ + e− מסיבות היסטוריות האלקטרון שנפלט מהגרעין מכונה חלקיק ) β −קרא :ביטא מינוס(. הקרינה הרדיואקטיבית ,המלווה התפרקות כזאת מכונה קרינת . β −בתהליך זה מספר הנוקלאונים אינו משתנה :מספר הפרוטונים גדל ביחידה על חשבון מספר הנויטרונים. היסוד הכימי משתנה )עובר למקום גבוה יותר(. פליטת β −משאירה את הגרעין במצב בלתי יציב בגין עודף אנרגיה .הגרעין משתחרר מעודף האנרגיה ע"י פליטת ) γקרינת γהיא קרינה אלקטרומגנטית – פוטונים וכזכור לפוטונים קיים קשר בין האנרגיה Eוהתדר . ( E = h ⋅ ν :ν .2קרינת β + כאשר אי היציבות נובעת ממספר נויטרונים קטן מדי תתרחש התפרקות של פרוטון: p+ ⇒ n0 + e+ האלקטרון החיובי( שנפלט מהגרעין נקרא חלקיק β +או פוזיטרון .הקרינה הרדיואקטיבית מסוג זה היא קרינת . β +גם בתהליך זה מספר הנוקלאונים לא משתנה .מספר הפרוטונים קטן ביחידה ואילו מספר הנויטרונים גדל ביחידה .היסוד הכימי משתנה) .עובר למקום נמוך יותר( .גם קרינת β +מלווה בשחרור עודף אנרגיה ע"י פליטת γעם אנרגיה מתאימה. .3פליטת חלקיקי . α חלקיק αהוא גרעין של יסוד ההליום . 42 He בקרינת αמספר הנוקלאונים קטן לכן ב – 4ומספר הפרוטונים קטן ב .2 - היסוד הכימי משתנה )עובר שני מקומות נמוך יותר( .4פליטת נויטרונים 10 nוביקוע גרעיני. תהליכים גרעיניים מסוימים מלווים בפליטת נויטרונים. נויטרון שפוגע בגרעין כבד ,למשל U 235 92 עשוי לגרום לביקוע גרעין של אורניום .הבקעים שהם יסודות יותר קלים יפלטו אף הם נויטרונים .כך עשויה להיווצר תגובת שרשרת: 236 94 1 1 + 10 n → 92 U →140 54 Xe + 38 Sr + 0 n + 0 n + γ + 200 Mev 235 92 U בתהליך הביקוע ,בנוסף לקרינה ,משתחררת כמות גדולה של אנרגייה )בסופו של דבר אנרגיה תרמית .הנויטרונים שנפלטים בתהליך יכולים להמשיך אותו עוד ועוד )תגובת שרשרת( .ניתן לשלוט בתהליך ולנצל את אנרגיית החום המשתחררת ליצור חשמל )כורים גרעיניים ליצור חשמל( .אובדן שליטה עשוי לגרום לאסון כבד )התאונה בכורים גרעיניים(. – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 184 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ הדילמה התמידית של אנשי המדע היא ,מה יעשו בני האדם בעוצמה כל כך אדירה?! זאת ,כמובן, שאלה פילוסופית ,שאי אפשר להתעלם ממנה ,אך אין זה המקום לדון בה. בחקר הקרינה הרדיואקטיבית אנו מעונינים לבחון: .1את סוג הקרינה ) .( α, β − , β + , γ,10 n .2באיזה אנרגיה נפלטים החלקיקים )קיימות שיטות מדידה שונות בהתאם לסוג הקרינה(. .3עוצמת הקרינה -מספר החלקיקים הנפלטים בשנייה .היחידה שמשתמשים בה עבור עוצמת הקרינה היא 1קירי ) ( 1Cשהם 3.7 ⋅ 1010התפרקויות לשנייה )הקרינה שמשתחררת מגרם אחד 226 .( 88יחידה נוספת למדידת האקטיביות של איזוטופים רדיואקטיביים היא בקרל של רדיום Ra ) .( Βq = 1 Bqהתפרקות אחת לשנייה. לפיכך . 1C = 3.7 ⋅ 1010 Bq אלפית של קירי היא 1mCוהחלק המיליון של קירי . 1μC - ספירת החלקיקים הרדיואקטיביים מתבצעת בעזרת גלאי קרינה בשם מונה גייגר. תיאור סכמתי של גלאי הקרינה מונה גייגר עשוי צינור מתכת שבמרכזו חוט מוליך .מצדה הקדמי של השפופרת נמצא חלון חדיר קרינה רדיואקטיבית )תמונה .(1השפופרת ממולאת גז בלחץ נמוך .יוצרים מתח חשמלי קרוב מאוד למתח היינון של הגז בשפופרת בין גוף השפופרת לבין החוט המוליך. תמונה :1גלאי קרינה – תרשים עקרוני חלקיק רדיואקטיבי שחודר לתוך השפופרת גורם ליינון הגז ולפריצת זרם .זרמים קצרים אלה גורמים למפלי מתח קצרי זמן על הנגד . Rמספר פעימות המתח על הנגד ,פרופורציונאלי למספר R החלקיקים שחדרו דרך חלון השפופרת .פעימות המתח על הנגד נספרות ע"י מערכת ספירה דיגיטלית .הספירה מופעלת לפרקי זמן שנקבעים מראש. – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 185 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ רקע תיאורטי – חלק ב' )תיאור בסיסי של תהליך הבליעה( כאשר קרינה רדיואקטיבית עוברת דרך גוף נתון ,כמות האנרגיה היוצאת )דרך הגוף( קטנה מכמות האנרגיה הפוגעת .ההפרש בין שתי אנרגיות האלה היא אנרגיית הקרינה שהגוף בולע בזמן המעבר .ככל שפחותה כמות האנרגיה הנבלעת ע"י הגוף ,כך הגוף שקוף יותר לקרינה .מידת השקיפות לקרינה רדיואקטיבית תלויה בסוג הקרינה ) , ( α , β , γבאנרגיה של הקרינה ,בצפיפות החומר ובעובי השכבה שדרכה היא חודרת. למרות שלחלקיקי αיש אנרגיה גדולה מאוד )בדרך כלל הרבה יותר גדולה מהאנרגיה של βו γ - ( בגין המסה הגדולה שלהם נבלעים חלקיקי ה α -בשכבה דקה של חומר .למעשה כמעט ואין חדירה של קרינת αדרך גוף מוצק. לעומת חלקיקי , αהחלקיקים βו γ -כן חודרים דרך גוף מוצק. כללית :החדירה של קרינת ) βחלקיקים( קטנה בהרבה מהחדירה של קרינת ) γפוטונים( בגין המסה והמטען שלה. למרות שהתהליכים הפיזיקליים שגורמים לבליעת ) γפוטונים( בחומר שונים מהתהליכים שגורמים לבליעת חלקיקי ) βאלקטרונים( בחומר ,התיאור המתמטי של תלות עוצמת הקרינה בעובי החומר הבולע דומה. הבליעה של אלומת קרן אלקטרונים )קרינת ( βבמעבר בחומר נגרמת בגין פיזור וקליטה וניתן למדוד זאת באמצעות שפופרת ספירה )גלאי קרינה(. הבליעה של קרינת γמתרחשת באמצעות שלושה תהליכים בלתי תלויים :האפקט של קומפטון ) ,( Comptonהאפקט הפוטואלקטרי ויצירת זוגות. תהליך המדידה עוצמת הקרינה נמדדת ע"י גלאי קרינה )מונה גייגר( .המדידה מתבצעת במרווחי זמן של 15 שניות .תוצאות המדידה נרשמות אוטומטית בטבלה )טבלה .(1המדידה נעצרת לאחר 150שניות ) 10מדידות( .הטבלה מציגה את הספירה הממוצעת ואת סטיית התקן. הערה :בדוגמאות המוצגות בהמשך ,משך זמן הדגימה הוא 30שניות לאורך זמן של 300שניות. הרכבת מערכת המדידה .1 התקן את המערכת לפי התרשים )תמונה.(1 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 186 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ .2כוון את המרחק בין גלאי הקרינה לבין המשטח שמתחת לגלאי הקרינה לגובה המכסה של הגלאי. תמונה :1העמדת מערכת הניסוי .3חבר את הגלאי לכניסה דיגיטלית מס' 1של הממשק )תמונה .(2 תמונה :2חיבור גלאי הקרינה קליטת הנתונים ועיבוד התוצאות א. מדידת קרינת הרקע הרחק מהגלאי את החומרים הרדיואקטיביים )לפחות מטר אחד( .הפעל את המדידה על ידי הקשה על הכפתור ) Startתמונה .(3 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 187 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ תמונה :3שורת בקרה ראשי חלון תצוגת הזמן )תמונה (3מראה הזמן שנותר עד גמר הספירה. תמונה :4מספר ההרצה עם כותרת המדידה כאשר המדידה מסתיימת ,יש לעדכן בחלון Dataאת הכותרת ליד סימון ההרצה )תמונה .(4 טבלה :1ספירה של קרינת רקע – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 188 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(1 הערה :בכל מדידה חדשה יש לבצע את הפעולות שתוארו בסעיף זה. שאלה :מהו מקור קרינת רקע ) – ( Backgroundהסבר את המושג. תשובה :מקור קרינת הרקע הוא בעיקר מקרינה קוסמית )אירועים גרעיניים ביקום( .במעבדה שמצויים בה חומרים רדיואקטיביים ,קרינת הרקע גדלה מעט. שאלה :מהי החשיבות במדידת קרינת הרקע? תשובה :כאשור מודדים קרינה )במיוחד קרינה חלשה( יש לחסר מהקרינה הנמדדת את קרינת הרקע. שאלה :לאור תוצאות המדידה )טבלה , (1אם נבצע 100פעם את מדידת קרינת הרקע; בכמה מדידות נקבל תוצאה שהיא נופלת לתחום הממוצע ±סטיית התקן? הסבר שיקוליך? תשובה :כ 68%של תוצאות המדידה. ב. מדידות באיזוטופ פולוניום : Po-210פולט קרינת α הצב את האיזוטופ Po-210מתחת לגלאי הקרינה ובצע את המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(2 טבלה :2ספירת קרינת αשל Po-210באויר כסה את האיזוטופ בלוחית מחומר פלסטי ) ( Polyethyleneבעובי של כ – 1.5מ"מ )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(3 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 189 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ שאלה :האם לאור תוצאות המדידה אפשר לטעון שלוחית פוליאתילן בעובי של כ – 1.5מ"מ בלעה את כל קרינת ה ? α -הסבר שיקוליך. תשובה :תוצאות המדידה מראות כי לאחר הכיסוי של האיזוטופ בלוחית פוליאתילן ,הקרינה ירדה לקרינת הרקע .מכך ניתן להסיק כי הפוליאתילן בעובי של כ – 1.5מ"מ בולע את כל חלקיקי ה.α- שאלה :מהי מידת השקיפות של הפוליאתילן לקרינת ? α תשובה :למעשה אפס. טבלה :3ספירת קרינת αשל Po-210דרך פלסטיק ג. מדידות באיזוטופ טליום : Tl-204פולט קרינת βבאנרגיה קטנה טבלה :4ספירת קרינת βשל Tl-204באויר – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 190 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ הצב את האיזוטופ Tl-204מתחת לגלאי הקרינה ובצע את המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .( 4 כסה את האיזוטופ בלוחית מחומר פלסטי ) ( Polyethyleneבעובי של כ – 1.5מ"מ וחזור על המדידה )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .( 5 שאלה :האם לאור תוצאות המדידה אפשר לטעון שלוחית פוליאתילן בעובי של כ – 1.5מ"מ בלעה את כל קרינת ה β -שמקורה באיזוטופ ? Τl-204הסבר שיקוליך. תשובה :בהתחשב בקרינת הרקע ,רוב הקרינה נבלעה. טבלה :5ספירת קרינת βשל Tl-204דרך פלסטיק שאלה :מהי מידת השקיפות של פוליאתילן לקרינת βשמקורה באיזוטופ ? Tl-204 תשובה :השקיפות קטנה מאוד. ד .מדידות באיזוטופ סטרונציום : Sr-90פולט קרינת βבאנרגיה גדולה הצב את האיזוטופ Sr-90מתחת לגלאי הקרינה ובצע את המדידה .הדפס את התוצאות בטבלה )טבלה .(6 כסה את האיזוטופ בלוחית מחומר פלסטי ) ( Polyethyleneבעובי של כ – 1.5מ"מ )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(7 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 191 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ החלף את לוחית הפוליאתילן בלוחית עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(8 שאלה :לאור תוצאות המדידה ,האם אפשר לטעון שלוחית פוליאתילן בעובי של כ – 1.5מ"מ בלעה את כל קרינת ה β -שמקורה באיזוטופ ? Sr 90הסבר שיקוליך. תשובה :התשובה שלילית .רק כמחצית מהקרינה נבלעה על-ידי לוחית הפוליאתילן. שאלה :מהי מידת השקיפות לקרינת βשמקורה באיזוטופ Sr-90דרך לוחית פוליאתילן בעובי 1.5מ"מ? הסבר שיקוליך. תשובה :השקיפות לקרינת βשמקורה באיזוטופ סטרוציום היא די גדולה ,ללוח פוליאתילן בעובי של כ – 1.5מ"מ טבלה :6ספירת קרינת βשל Sr-90באויר טבלה :7ספירת קרינת βשל Sr-90דרך פלסטיק – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 192 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ טבלה :8ספירת קרינת βשל Sr-90דרך עופרת שאלה :לאור תוצאות המדידה האם נכון לטעון שלוחית עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ בלעה את כל קרינת ה β -שמקורה באיזוטופ ? Sr 90הסבר שיקוליך. תשובה :התשובה חיובית .כיסוי האיזוטופ בעפרת הוריד את הקרינה החודרת לקרינת הרקע. שאלה :האם העופרת שקופה לקרינת ? βהסבר שיקוליך. תשובה :העופרת אטומה לקרינת . β שאלה :לאור השוני של הבליעה באיזוטופ Τl-204מהבליעה באיזוטופ , Sr-90מה ניתן לטעון על האנרגיה של האלקטרונים המשתחררים משני איזוטופים אלה בקרינת ? β תשובה :תוצאות המדידה מצביעות על כך כי הקרינה שנפלטת מהאיזוטופ סטרונציום היא בעלת אנרגיה הרבה יותר גדולה מהקרינה של הטליום .למסקנה זו הגענו בגין החדירה היותר גדולה של קרינת הסטרונציום. ה .מדידות באיזוטופ צסיום : Cs-137פולט קרינת γ האיזוטופ Cs-137פולט שתי קרינות .γהאחת באנרגיה נמוכה מאוד של 32 ΚeVוהשניה באנרגיה יותר גדולה של . 662 KeV הצב את האיזוטופ Cs-137מתחת לגלאי הקרינה ובצע את המדידה .הדפם את טבלת התוצאות )טבלה .(9 כסה את האיזוטופ בלוחית עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(10 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 193 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ כסה את האיזוטופ ב – 10לוחיות עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(11 טבלה :9ספירת קרינת γשל Cs-137באויר טבלה :10ספירת קרינת γשל Cs-137דרך עופרת )לוחית אחת( שאלה :האם העופרת שקופה במידה רבה לקרינת ? γהסבר שיקוליך. – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 194 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ תשובה :התשובה חיובית .קיימת חדירה די גדולה של קרינה גם לאחר שהאיזוטופ מכוסה ב – 5 לוחיות עופרת .לכן יש צורך במיכל עופרת עם דפנות עבות במיוחד לאיכסון איזוטופים שפולטים γבעוצמה גדולה. שאלה :האם קיימת בליעה של קרינת γבמעבר דרך עופרת? הסבר שיקוליך. תשובה :כיסוי האיזוטופ בלוחיות עופרת מקטינה את הקרינה .מזה ניתן ללמוד כי מתקיימת בליעה של γבעופרת. טבלה :11ספירת קרינת γשל Cs-137דרך עופרת ) 5לוחיות( שאלה :כיצד באה לידי ביטוי במדידות שערכת העובדה שלאיזוטופ Cs-137יש קרינת γ באנרגיה נמוכה ,ובאנרגיה הרבה יותר גדולה? הסבר שיקוליך. תשובה :תוספת של לוחית עופרת אחת ,הקטינה את רמת הקרינה במידה רבה ,גדולה בהרבה בהשוואה לתוספת של 4לוחיות .הסיבה לכך היא שלוחית עופרת אחת בלעה את כל הקרינה החלשה של האיזוטופ צזיום .קרינת γבאנרגיה נמוכה של 32 keVאינה חדירה דרך עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ .לעומת זאת ,הקרינה באנרגיה של 662 keVהיא די חדירה גם דרך 5לוחיות עופרת. ו .מדידות באיזוטופ קובלט : Co-60פולט קרינת γ הצב את האיזוטופ Co-60מתחת לגלאי הקרינה ובצע את המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(12 – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 195 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ כסה את האיזוטופ בשתי לוחית עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ )מדוד את עובי הלוחית בעזרת מיקרומטר( וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(13 כסה את האיזוטופ ב – 10לוחיות עופרת בעובי של כ – 1.7מ"מ וחזור על המדידה .הדפס את טבלת התוצאות )טבלה .(14 שאלה :השווה את שקיפות העופרת לקרינת γשמקורה באיזוטופ Co-60לשקיפותה לקרינת γשמקורה באיזוטופ ? Cs-137הסבר שיקולך. תשובה :תוצאות המדידה מראות שהבליעה של הקרינה שמקורה בקובלט קטנה בהרבה מהבליעה שמקורה בצזיום. טבלה :12ספירת קרינת γשל Co-60באויר טבלה :13ספירת קרינת γשל Co-60דרך עופרת ) 2לוחיות( – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 196 "שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10ת"ד 1039ת"א 61009 טל' 03-5605536 :פקסwww.shulman-sci.co.il 03-5660340 : ____________________________________ טבלה :14ספירת קרינת γשל Co-60דרך עופרת ) 5לוחיות( שאלה :האם תוצאות המדידה תומכות בטענה ל כי ל γ -פוטונים של הקובלט יש אנרגיה גדולה יותר מאשר ל γ -פוטונים של הצזיום? הסבר שיקוליך. תשובה :החדירה של קרינת הקובלט גדולה יותר מזו של הצסיום בגין אנרגיה יותר גדולה של הפוטונים שנפלטים מהקובלט. ♣ חשוב לא לערב בין שני המושגים השונים :עוצמת הקרינה ואנרגיה של החלקיקים הנפלטים בקרינה. את עוצמת הקרינה מודדים באמצעות מונה גייגר והיא מציינת את מספר החלקיקים שנפלטים מהאיזוטופ בתהליך שבו אטומים לא יציבים מתפרקים לאטומים יציבים .עוצמת הקרינה תלויה לא רק בתכונות של האיזוטופ ,אלא גם בכמות החומר .אם ניקח כמות גדולה פי ,10תגדל עוצמת הקרינה פי .10 האנרגיה של החלקיקים בקרינה הרדיואקטיבית תלויה רק בתכונות הפיזיקליות של הגרעין שפולט אותם .היא לא תלויה בכמות האיזוטופ -אינה תלויה בעוצמת הקרינה. במהלך התרגיל ,בדקנו שני איזוטופים פולטי - βטליום וסטרונציום ,ושני איזוטופים פולטי - γ צזיום וקובלט .באופן בלתי תלוי בעוצמת הקרינה שמדדנו ,הבחנו בשוני בחדירה של אותו סוג קרינה מאיזוטופים שונים :קרינת βשל הסטרונציום חדירה הרבה יותר מזו של הטליום וקרינת γשל הקובלט חדירה הרבה יותר מזו של הצזיום .את השוני בחדירות של הקרינה דרך חומר מוצק ייחסנו לאנרגיה השונה של החלקיקים הנפלטים. מדידת האנרגיה של חלקיקים רדיואקטיביים היא מורכבת ושונה לסוגי הקרינה השונים. – Absorption_bחוברת מס' /9פ .מודרנית 197 61009 ת"א1039 ת"ד10 ישראל-"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה www.shulman-sci.co.il 03-5660340 : פקס03-5605536 :'טל ____________________________________ רשימת הציוד הדרוש לביצוע התרגיל 1. Science Workshop 750 Interface CI-7565A (Pasco) 2. Nuclear Sensor SE - 7997 (Pasco) 3. Radioactive Sources (set of 5) SN - 7972 (Pasco) 4. Absorbers Set 198 מודרנית. פ/9 ' – חוברת מסAbsorption_b
© Copyright 2024