Материал: Пак В.В., Лысенко Н.П.. План лабораторных работ по радиометрии

16

Выражения применимы в том случае, когда выполняют серию из k измерений скорости счета от одного и того же препарата в одинаковых условиях. Первое из них дает суммарную ошибку опыта, а второе – ошибку, обусловленную статистическим характером радиоактивного распада.

Проводят серию измерений (k=10) по 100 или 10 с. По полученным данным определяют средние квадратичные ошибки отдельного измерения σn и результата σпр и соответствующие им относительные ошибки n и пр.

Порядок выполнения работы

1.Включить в сеть блок питания радиометра «ПСО-2-5» или «Эксперт», включить радиометр, установить режим измерения – 100 с;

2.Измерить скорость счета фона за 100 с.

3.Установить препарат в свинцовом домике на верхнюю позицию.

4.Провести измерения скорости счета препарата: а) 10 измерений по 100 с и б) 1 измерение за 300 с. Результаты запишите в таблицу:

5. По результатам 10 измерений за 100с рассчитайте следующие величины:

а) среднюю квадратичную ошибку отдельного измерения

5. Вычислите абсолютные (и/с) и относительные (точность, %) ошибки измерений: а) любого отдельного измерения за 100 с – DN и N; б) среднего значения всех измерений за 100 с (Nср) – DNср и Nср и в) отдельного

измерения за 300 с (Nпр) – DN и N.

6. Сравните полученные результаты и сделайте выводы о возможностях уменьшения ошибок при радиометрических измерениях.

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 4

1. Для чего необходимо оценивать ошибки при радиометрических измерениях?

17

2.Почему при многократных измерениях скорости счета одного и того же препарата полученные величины несколько различаются? С каким свойством радиоактивного распада это связано?

3.Что такое средняя квадратичная ошибка измерения (или стандартное отклонение)? Что характеризует эта величина?

4.Что такое относительная ошибка измерений (или точность)? Что характеризует эта величина?

5.В каком случае точность измерения скорости счета препарата будет больше: при измерениях за 100 или за 300 секунд? Почему?

6.В каком случае точность измерения скорости счета препарата будет больше, если средняя скорость счета препарата составляет 10 имп/с или 1000 имп/с? Почему?

7.Как при определении ошибки скорости счета препарата учитывается ошибка скорости счета фона (Nф)?

8.Будет ли различаться точность, если один раз измерить скорость счета препарата за 300 секунд или провести 10 измерений за 100 секунд?

9.Будет ли изменяться точность определения радиоактивности влажного растительного образца, если его а) высушить или б) озолить?

10.Рассчитайте среднюю квадратичную ошибку скорости счета препарата и точность отдельного измерения, если за 100 с зарегистрировано

120 имп за счет природного фона (nф) и 780 имп – за счет препарата (n, вместе с фоном).

Способ оценки результатов

Оценка лабораторной работы проводится по балльно-рейтинговой системе. Выполнение и защита лабораторный работы оценивается в 10 баллов (в том числе 5 баллов – за корректно выполненные измерения и расчеты и 5 баллов – за теоретические выводы и защиту лабораторной работы).

Лабораторная работа № 5. Определение слоя половинного ослабления разных видов излучения и использование этого показателя для идентификации радионуклидов

Теоретическая часть

Внимательно изучите вопросы взаимодействия излучения с веществом. Читайте об этом в учебнике «Радиобиология» (Н.П.Лысенко, В.В.Пак и др., 2012) глава 1, и в «Практикуме по радиобиологии» (Н.П.Лысенко, В.В.Пак и др., 2007), глава 2.

Проникающую способность излучений разных видов и энергий можно сравнить, оценивая характер поглощения излучений в веществе.

Если источник излучения поместить на нижнюю позицию в свинцовом домике радиометра, а между источником и детектором излучения помещать

18

поглотители разной толщины, то с увеличением толщины поглотителя скорость счета препарата будет уменьшаться.

Характер изменения скорости счета напрямую зависит от проникающей способности излучения. Чем выше проникающая способность излучения (т.е. ниже удельная ионизация в слое поглотителя и, соответственно, меньше потери энергии), тем меньше будут изменяться показания радиометра и наоборот, чем ниже проникающая способность излучения, тем быстрее будет уменьшаться скорость счета препарата.

Не следует забывать, что каждое отдельное измерение имеет ошибку, связанную с вероятностным характером радиоактивного распада (среднестатистическую ошибку или стандартное отклонение). Поэтому достоверным можно считать такое уменьшение скорости счета, которое превышает величину этой ошибки.

Общая постановка задачи

Цель работы – сравнить проникающую способность -излучения разных энергий и -излучения, определить слой половинного ослабления и провести идентификацию радионуклидов по этому показателю.

В работе используются следующие препараты:

14С – источник мягкого β-излучения (Eβ = 0,16 МэВ);

Порядок выполнения работы

1.Включите в сеть блок питания радиометра «ПСО-2-5» или «Эксперт», включите радиометр, установите режим измерения – 100 с;

2.Измерьте скорость счета фона (Nф) и рассчитайте

3. Поместите препарат 14С в специальной кювете на нижнюю позицию свинцового домика радиометра и проведите измерение скорости счета. Рассчитайте скорость счета образца (Nпр = N – Nф, и/с) и

Результаты запишите в таблицу (вид и значения энергий излучения см. табл. приложения 1 в «Практикуме…»):

4. Поместите на препарат в качестве поглотителя излучения экран из тонкой папиросной бумаги и измерьте скорость счета. Такие же измерения повторите, используя два, три и т.д. экрана, накладываемые на препарат поочередно. Измерения проводить до тех пор, пока скорость счета не будет близка к фону.

19

5. Скорость счета препарата в отсутствии поглотителя примите за 100% и рассчитайте, какая часть излучения проникает в газоразрядный

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 5

1.Дайте физическую характеристику альфа-, бета-, и гамма-

излучения?

2.Каковы основные механизмы взаимодействия альфа-излучения с веществом?

3.Каковы основные механизмы взаимодействия бета-излучения с веществом?

4.Каковы основные механизмы взаимодействия гамма-излучения с веществом?

5.Почему разные виды излучения взаимодействуют с веществом по-разному?

6.От чего зависит проникающая способность излучения?

20

7.Какое излучение более опасно при внешнем и внутреннем

облучении?

8.Закон поглощения бета-излучения в веществе.

9.Что такое слой половинного ослабления?

10.Что такое максимальный пробег излучения в веществе?

11.

Способ оценки результатов:

Оценка лабораторной работы проводится по балльно-рейтинговой системе. Выполнение и защита лабораторный работы оценивается в 10 баллов (в том числе 5 баллов – за корректно выполненные измерения и расчеты и 5 баллов – за теоретические выводы и защиту лабораторной работы).

Лабораторная работа № 6. Сравнительный

(относительный) метод определения абсолютной активности препарата.

Теоретическая часть

Измерения радиоактивности могут быть относительными и абсолютными. При относительных измерениях сравнивают скорости счета нескольких препаратов (имп/с), при абсолютных – их активности (Бк, Ки).

На практике абсолютные значения активностей требуются не всегда, например, в некоторых модификациях метода меченых атомов. В этих случаях вполне достаточно измерить и сравнить скорости счета образцов. В других случаях переход от скорости счета к активности обязателен, например, когда требуется установить абсолютные размеры загрязнения природных объектов радионуклидами и сопоставить их с нормативами.

Активность можно рассчитать, зная эффективность счета препарата в конкретных условиях измерения (см. ЛР-3).

Более простой и широко распространенный на практике подход –

определение абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном, когда скорость счета изучаемого препарата (Nnp) сопоставляют со скоростью счета эталонного образца (Nэт).

Эталон (или стандарт) – это препарат, у которого известна абсолютная активность (Аэт). Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного вещества.

Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т.е.

1.препараты содержат один и тот же изотоп;

2.препараты имеют одинаковую форму и размеры;

3.препараты одинаково расположены относительно счетчика;