Л.р.№8 Дозиметрия

Лабораторная работа № 2
ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ ТОРЦЕВОЙ СЧЕТЧИК
ИЗЛУЧЕНИЙ
Целью работы является знакомство с устройством и принципом
действия счетчика. Ионизационные камеры, пропорциональные счетчики,
счетчики Гейгера-Мюллера – родственные по устройству детектора ядерных
излучений. На рис.1 показано устройство и типовая схема включения
торцевого счетчика. В перечисленных выше детекторах внешний
металлический цилиндр служит катодом, а натянутая по его оси нить –
анодом. Пространство между анодом и катодом заполнено разреженным
газом. Электрическое поле в счетчике неоднородно. Для регистрации частиц,
легко поглощаемых стеклянной оболочкой счетчика, делается торцевое окно
из тонкой слюды. В процессе работы газовая среда счетчика «стареет».
Обычно счетчики рассчитаны на регистрацию 107 частиц.
Газ, заполняющий сосуд, не проводит электрический ток, но при
воздействии ионизирующих излучений в газовой среде возникают ионы и
свободные электроны, движение которых в электрическом поле приводит к
возникновению импульсов тока, протекающих через счетчик. Наиболее
успешно ионизируют газ заряженные частицы (протоны, электроны, альфачастицы, …). Соответственно эффективность регистрации таких частиц
счетчиком высока. Нейтральные частицы (нейтроны, гамма-кванты, ...) так
же ионизируют газ, но с меньшей эффективностью.
Предположим, что ядерная частица прошла через окошко детектора и
создала в нем N пар ионов. Положительные и отрицательные ионы начинают
двигаться в электрическом поле, испытывая многократные столкновения с
молекулами газа. В зависимости от напряженности электрического поля
меняется скорость движения ионов и последствия их столкновений с
молекулами газа.
На рис.2 показана вольт-амперная характеристика счетчика. На этой
кривой можно выделить несколько характерных участков. С ростом
приложенного к счетчику напряжения (участок 1) в межэлектродном
пространстве происходят два конкурирующих процесса: собирание ионов,
долетевших до анода и катода, и рекомбинация ионов во время их движения
к электродам. При увеличении напряжения скорость ионов возрастает;
уменьшается вероятность рекомбинации и возрастает вероятность долететь
до электрода. При небольших напряжениях на счетчике вероятность
регистрации возникших пар ионов зависит от области их возникновения.
Если возникший отрицательный ион локализован вблизи нити анода, то
высока вероятность его «собирания» анодом. С увеличением напряжения
растет область «собирания» заряда, растет число импульсов и их амплитуда,
счетчик и схема регистрации начинают «чувствовать» радиационное
1
излучение источника, растет интенсивность счета по пересчетному прибору.
При дальнейшем росте напряжения скорость счета уже не зависит от
напряжения (участок 2), так как счетчик регистрирует все частицы, попавшие
в него и вызвавшие ионизацию. Возникшие ионы, независимо от места их
локализации, достигают электродов и вызывают импульсы, амплитуда
которых пропорциональна ионизирующей способности частицы, попавшей в
счетчик.
После плато участка 2, при дальнейшем росте напряжения
наблюдается увеличение интенсивности счета. На участках 3, 4, 5
происходит «газовое усиление». Причина в том, что поле ускоряет
первичные ионы до таких энергий, что при столкновении с молекулами газа
они способны их ионизировать, то есть создавать вторичные ионы. За счет
вторичной ионизации амплитуда импульсов зависит от энергии ядерной
частицы, попавшей в счетчик (участок 3 – пропорциональная область), но
далее (участок 4 – область ограниченной пропорциональности) ионизация
охватывает почти все молекулы газа и при полной ионизации всех молекул
газа наблюдается плато Гейгера-Мюллера (участок 5). В этом случае
амплитуда импульсов не зависит от энергии первичной частицы и ее типа.
Дальнейшее увеличение напряжения снова вызывает рост интенсивности
счета и соответственно тока через счетчик, наступает режим непрерывного
разряда – счетчик теряет работоспособность (участок 6). На этом участке
напряженность поля в счетчике оказывается достаточной для того, чтобы
положительные ионы достигли катода и при ударе о стенки счетчика выбили
дополнительные электроны.
Мертвое время счетчика
Все счетчики излучений рассчитаны на определенную интенсивность
облучения N. Вызвано это тем обстоятельством, что после регистрации
счетчик должен вернуться в исходное состояние. Если определенная частица
попала в счетчик раньше, то так как он не готов, регистрации не будет, то
есть частица попала в мертвое время счетчика – τм. Обычно τм соответствует
времени длительности импульса. Чем меньше мертвое время, тем больше
ионизирующих частиц может зарегистрировать счетчик в единицу времени.
Для торцевых счетчиков мертвое время определяется характером развития
газового разряда. Завершение разряда означает готовность к регистрации
очередной частицы.
Из-за мертвого времени число частиц попавших в счетчик IП всегда
больше числа зарегистрированных I. При высоких загрузках это неравенство
существенно. При малых загрузках можно считать, что IП = I, или τм *IП<<1.
В общем случае:
I = I П /(1 + I П ⋅ τ М )
(1)
2
где I – интенсивность счета, фиксируемая счетчиком,
IП – интенсивность попадания частиц в счетчик,
τм – мертвое время счетчика.
Формула (1) позволяет определить мертвое время счетчика. Один из
возможных способов заключается в следующем. Проводятся измерения в
условиях низкой загрузки счетчика, то есть когда IП = 1. Так как
интенсивность облучения счетчика зависит от расстояния между ними как:
I П = const / R 2
(2)
то уменьшив расстояние до источника, мы попадаем в область и средних
загрузок и IП > I. При этом мы можем рассчитать значение IП, а значение I
известно из эксперимента.
Пусть R1 > R2, и при R1 выполняется τм * IП1 << 1,
то есть IП1 = I1.
Из (2) следует, что IП1 / IП2 = (R1 / R2) 2.
Из (1) получим τм = (IП 2/ I2 – 1).
Контрольные вопросы.
1. Нарисуйте схему включения газонаполненного детектора и поясните
ее работу.
2. Опишите вольт-амперную характеристику счетчика на основе
физических процессов, происходящих при различных напряжениях.
3. Устройство и принцип работы счетчика.
4. Причины, приводящие к возникновению мертвого времени.
3
Рис. 1 Устройство включения счетчика. 1 – усилитель,
2 – пересчетный прибор.
Рис. 2 Вольт-амперная характеристика счетчика.
4
Порядок выполнения работы.
1. Включить питание пересчетного прибора. Включить блок высокого
напряжения тумблером «сеть», затем тумблером «высокое
напряжение».
2. Установить в домик источник излучения. После прогрева приборов
приступить к измерениям.
3. Провести измерения интенсивности счета в зависимости от
напряжения на счетчике.
4. Провести измерения интенсивности счета при максимальном
рабочем напряжении на счетчике при трех расстояниях между
источником и счетчиком Rmin , Rmax , ( Rmin + Rmax ) / 2 .
5. По данным пункта 3 построить график счетной характеристики
счетчика. Найти мертвое время счетчика по данным пункта 4.
6. Выключить блок высоковольтного питания тумблером «высокое
напряжение», затем «сеть». Выключить прибор.
5
Лабораторная работа № 3
Определение периода полураспада долгоживущего
изотопа
Целью настоящей работы является определение периода полураспада
изотопа калия – 40.
Распад радиоактивных ядер – явление статистическое и описывается
основным законом радиоактивного распада:
N (t ) = N (0) ⋅ exp( −λ ⋅ t )
λ = ln 2 / T1 / 2
Где N(t) – число радиоактивных ядер в изотопе, t – время наблюдения, λ –
постоянная радиоактивного распада, T1/2- период полураспада, то есть время,
за которое число радиоактивных ядер в изотопе уменьшается в 2 раза.
Диапазон значений периодов полураспада разных изотопов очень
широк, от миллиардов лет до долей секунды. Распад долгоживущих изотопов
порождает короткоживущие изотопы, которые, распадаясь, в свою очередь
порождают другие изотопы, стабильные или радиоактивные. Все эти
процессы находятся в равновесии и поэтому в природе известны отношения
радиоактивных изотопов к стабильным. Это обстоятельство используется для
датировки пород, археологических находок. Так для калия известно:
M ( 40 K ) / M ( 39 K ) = 1.19 ⋅ 10 −4
Наиболее просто период полураспада определяется для изотопов в
случае, когда время измерения активности препарата в несколько раз меньше
T1/2. В этом случае активность препарата или число распадов в единицу
времени определяется как:
A(t ) = − dN (t ) / dt = N (t ) ⋅ λ = λ ⋅ N (0) ⋅ exp( −λ ⋅ t )
Из этой формулы по результатам измерений интенсивности распада
находится постоянная распада данного изотопа и T1/2. Если период
полураспада велик, то время измерений T << T1 / 2 . В этом случае N (t ) ≈ N (0)
и получим:
A(t ) = (ln 2 / T1 / 2 ) ⋅ N (t ) ≈ const
Активность препарата измеряется в эксперименте и фиксируется в
показаниях пересчетного прибора:
A(t ) = I ⋅ K / S ⋅ W ⋅ T
где I – показания пересчетного прибора,
T – время измерения,
6
K – поправка на поглощение электронов распада, вылетающих из
препарата, в воздухе,
S – поправка на поглощение в материале препарата (самопоглощение),
W – поправка на геометрию эксперимента (см. таблицу)
S = 1 / 5 ⋅ D /( L ⋅ ρ )
где D – слой половинного поглощения веществом препарата,
L – толщина препарата,
Ρ – плотность препарата.
Если известно число радиоактивных атомов в препарате, то можно
найти период полураспада. В данной работе использован препарат
естественной соли KCl. Как известно, грамм-атом или грамм-молекула
вещества содержит одинаковое число атомов или молекул, равное числу
Авогадро: Na = 6.022*1023 моль-1. Массы грамм-атомов приведены, в
частности, в таблице Менделеева. Так как плотность KCl равна 1.99 г/см3, то
по геометрическим размерам препарата можно найти его объем и массу.
Далее находится масса атомов калия, масса атомов калия – 40, количество
радиоактивных атомов калия – 40 в препарате. Теперь известны все данные
для нахождения периода полураспада.
T1 / 2 = N (t ) ⋅ ln 2 / A(t )
Контрольные вопросы.
1. Явление радиоактивности. Определение и основные характеристики.
2. Основной закон радиоактивного распада. Активность препарата.
3. Определение грамм-атома и грамм-молекулы вещества. Число
Авогадро.
4. Как определить период полураспада короткоживущего изотопа?
Порядок выполнения работы.
1. Включить пересчетный прибор и питание предусилителя. Включить
блок высоковольтного питания тумблером «сеть», затем тумблером
«высокое напряжение». Установить источник излучения (препарат) в
измерительную ячейку. Убедиться по пересчетному прибору в
работе установки в выборе высокого напряжения на счетчике.
7
2. Определить интенсивность счета препарата KCl и интенсивность
счета в отсутствии препарата (Фон). Рекомендуется провести
несколько измерений за время T = 30 минут.
3. Выключить тумблер «высокое напряжение», затем «сеть».
Выключить пересчетный прибор и питание предусилителя.
4. Определить объем радиоактивного препарата, расстояние от
препарата до счетчика.
5. Вычислить количество атомов калия – 40 в препарате, определить
поправки W, S, принять поправку K = 1. D = 80 мг/см3.
6. Определить активность препарата.
7. Определить период полураспада калия – 40.
Таблица определения поправки W на телесный угол для препарата
радиуса RП и торцевого счетчика с радиусом окна RС при расстоянии
от окна счетчика H.
RП / RС
H/ RС
0.0
0.5
1.0
1.5
0.0
0.5
1.0
2.0
3.0
0.500
0.276
0.146
0.0527
0.0256
0.500
0.262
0.138
0.0511
0.0250
0.500
0.206
0.115
0.0466
0.0240
0.227
0.145
0.087
0.0424
0.0230
8
Лабораторная работа № 8
ДОЗИМЕТРИЯ ИЗЛУЧЕНИЙ
Реакция живой ткани на облучение проявляется в химических
изменениях ее свойств. Степень изменений определяется поглощенной
тканью энергией излучения. Физическая величина, характеризующая
действие ионизирующего излучения, называется поглощенной дозой D,
равная отношению поглощенной телом энергии излучения к массе тела:
D=dE/dM. Мощность дозы определяется как доза, полученная в единицу
времени: W = dD/dT.
Единица поглощенной дозы Грей (Гй) соответствует поглощению 1 Дж
энергии в 1 кг облученного вещества и является универсальной единицей
дозы для любого радиоактивного излучения: альфа, бета, гамма, протоны,
нейтроны, ...
1 Гй = 1 Дж/кг = 100 рад
1 рад = 100 эрг/г = 0.01 Гй
1 рад/с = 0.01 вт/кг ; 1 эВ = 1.6*10-19Дж
Для рентгеновского и гамма-излучений в дозиметрии используется
экспозиционная зона DЭ, определяющая ионизацию воздушной среды
рентгеновским и гамма-излучением. Соответственно используется мощность
экспозиционной дозы WЭ. Единицей экспозиционной дозы является 1
кулон/кг = 1 кл/кг.
1 кл/кг = 104/2.58 рентген; 1 Р = 2.58*10-4Кл/кг
1 Р/с = 2.58*10-4А/кг
для воздушной среды 1Р = 0.88 рад = 0.88*10-2Гй
Биологическое действие ионизирующих излучений пропорционально
не только дозе, но и линейной плотности ионизации. Для сравнения
биологических эффектов разных излучений служит коэффициент
относительной биологической эффективности (ОБЭ). Радиоактивное
воздействие
рентгеновского излучения энергией КэВ с линейной
плотностью ионизации 100 пар ионов на 1 мкм воды и линейной передачей
энергии 3.5 КэВ на 1 мкм считают за эталон: ОБЭ = 1 Зв/Гй. Зиверт (Зв) –
поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, которая вызывает
равный биологический эффект с дозой 1 Гй рентгеновского излучения.
1 Зв = 100 БЭР; D(Зв) = ОБЭ*D(Гй)
С точки зрения предельных уровней облучения различают три
категории облучаемых: А – профессиональное облучение; Б – облучение
ограниченной части населения, работающих или живущих вблизи источника
облучения; В – облучение населения, соответствующее предельным уровням
облучения на все тело за неделю: А – 100 мБЭР; Б – 10 мБЭР; В – 1 мБЭР, за
год: А – 5 БЭР; Б – 0.5 БЭР.
9
Значение коэффициента качества излучения при внешнем облучении.
Вид облучения
Гамма
Бета
Протоны (E < 10 МэВ)
Альфа (E < 10 МэВ)
Нейтроны (E = 0.025 эВ)
Нейтроны (E = 500 КэВ)
ОБЭ
1
1
10
20
3-5
10
Предельные плотности потоков внешней радиации за неделю:
Вид излучения
Гамма, рентген
Бета
Альфа
Нейтроны
Нейтроны
Нейтроны
Энергия излучения, МэВ
<3
< 10
5
тепловые
0.1
> 10
Доза
100 мБЭР
2.5*106 част/см2
173 част/см2
100*106 част/см2
72*106 част/см2
2.6*106 част/см2
Согласно рекомендации МКРЗ от 1986 г. допустимые значения
мощности эквивалентных доз на расстоянии 10 см от закрытых источников,
используемых в учебных целях:
Бета-излучение ------------- 50 мкЗв/ч
Гамма- излучение ---------- 10 мкЗв/ч = 0.27 мкР/с
Нейтроны -------------------- 10 мкЗв/ч
Административные пределы эквивалентных доз облучения учащихся:
Все тело ------------------------------------------------ 0.5 мЗв/год
Кожа, хрусталик глаза, кисти рук ---------------- 5.0 мЗв/год
Ограничение эквивалентной дозы, получаемой за каждое занятие –
1/10 годового предела дозы.
Активность нуклида радиоактивного источника – А, определяется как
число распавшихся атомов за единицу времени:
A= dN / dT; 1 Бк = 1 Расп/с = 1/(3.7*1010) Кюри (Ки)
За единицу активности принят Беккерель (Бк). Экспозиционную дозу
облучения точечного гамма-источника активности А за время Т можно
рассчитать по формуле:
DЭ = DР(R,T) = Γ*A*T / R 2
10
(1)
DЭ – рентген; А – миликюри; Т – часы; R – см;
Γ – Р*см2/ (час*миликюри);
где Γ – полная гамма – постоянная изотопа; R – расстояние до
источника.
Характеристики некоторых гамма-излучателей:
Излучатель
T1 / 2
E, МэВ
NA- 22
2.6 г
CO- 60
5.25 г
CS- 137
SR-90 / YR-90
33 г
28 г / 64 г
1.28
0.511
2.13
1.33; 1.17
0.661
< 2.3
Γ
Р*см2/(час*мКи)
12.6
13.2
3.08
52
Из формулы (1) следуют три возможности ослабления дозы или
защиты от облучения : 1) за счет сокращения времени Т; 2) за счет удаления
от источника – R; 3) за счет применения защитных экранов, ослабляющих
излучение – DЭ. Как известно, ослабление узкого пучка монохроматического
излучения, проходящего через поглотитель (защитный экран) толщиной x,
происходит по экспоненциальному закону:
D(x) = D(0)*exp(-τ*x)
где τ – линейный коэффициент ослабления, зависящий от излучения
поглотителя.
В работе используется клинический дозиметр – 27012,
предназначенный для измерения экспозиционных доз рентгеновского и
гамма-излучений, а также мощностей экспозиционных доз. С дозиметром
включена ионизационная камера – 70110, закрепленная на штативе.
Используется диапазон доз 1 Р, устанавливаемый переключателем
диапазонов. Включается прибор переключателем рода работы. Значения
экспозиционной дозы определяются по стрелочному индикатору. Источник
излучения – тормозные гамма-кванты радиоактивного препарата SR-90/YR90, расположенного в защитном контейнере.
Контрольные вопросы.
1. Единицы измерения ионизирующего излучения, активности
нуклидов Гй, Р, рад, Бк, Ки.
2. Единицы измерения биологического воздействия излучений: Зв,
БЭР, ОБЭ.
11
3. Сравнительная биологическая эффективность α-, β-, γ-излучений.
4. Предельные уровни облучения. Категории облучаемых лиц.
5. Дозиметрия γ-излучений. Способы защиты от излучения.
6. Формула экспозиционной дозы от точечного γ-источника,
определения обозначений и величин, входящих в формулу).
Порядок выполнения работы.
1. Включить дозиметр переключателем 2 в положение «0». После
прогрева потенциометром 3 установить стрелку на ноль шкалы,
потенциометр 4 в положение 90%, переключатель – 1 должен
находиться в режиме работы с камерой 70110 в диапазоне 1 Р.
2. Подготовить дозиметр к работе, введя ионизационную камеру в
колодец контейнера с источником SR-90/YR-90. Расстояние между
источником и детектором определяется по глубине погружения
детектора в колодец контейнера. При максимальном погружении
расстояние детектор – источник минимально.
3. Включая режим измерения дозы переключателем 2 в положение
DOSIS, провести измерения доз гамма-облучения за время Т в
зависимости от расстояния детектор – источник. Максимальное
удаление детектор – источник выбрать на уровне входа в колодец.
Повторить цикл измерений с набором доз за время 2Т.
4. По полученным данным построить графики DЭ(R,T) и DЭ(R,2T).
построить теоретическую
Считая DЭ(Rmax,2T) = DР(Rmax,2T)
зависимость DР(R,2T), используя соотношение, следующее из
формулы (1): DР(R1)/ DР(R2)=(R1/R2) 2 .
5. Используя соотношение доз в точках DЭ(R,2T), по заданной гаммапостоянной изотопа найти его активность.
6. Оценить значение дозы облучения на все тело и кисти рук за время
выполнения работы. Проверить соответствие полученной дозы
установленным уровням облучения учащихся.
7. Выключить дозиметр переключателем 2 (в положение AUS). Закрыть
колодец контейнера. Результаты работы оформить отчетом.
12
Лабораторная работа № 9
РАСПАД π+ МЕЗОНА
Метод регистрации ядерных излучений с помощью специальных
фотоэмульсий имеет широкое применение в ядерной физике. Изучая
фотопластинку под микроскопом, можно непосредственно наблюдать
поведение заряженной частицы при прохождении через слой эмульсии.
Регистрация заряженных частиц происходит подобно регистрации
фотоэлектронов при воздействии света. Ядерные фотоэмульсии, как и
обычные светочувствительные, состоят из желатина и взвешенных частиц
бромистого серебра 0.3 мкм. Заряженные частицы, проходя через слой
эмульсии, вызывают фотохимические процессы в кристаллах AgBr. При
проявлении эмульсии на месте кристаллов AgBr, подвергшихся воздействию
ионизирующих частиц, образуются мельчайшие зерна металлического
серебра. След частицы виден под микроскопом как цепочка зерен.
Имеются ядерные эмульсии различных типов, позволяющие
регистрировать самые разнообразные частицы: быстрые электроны с малой
ионизацией, осколки деления ядер с очень высокой ионизацией.
Чувствительность ядер определяется плотностью зерен на длине следа в
100 мкм. Для частиц с минимальной удельной ионизацией плотность зерен на
100 мкм пути в эмульсии составляет около 30. Желатин имеет сложный
атомный состав и состоит в основном из легких элементов H, C, N, O.
Удельный вес эмульсии всех типов 3.8 г/см3. Коэффициент усадки эмульсии
зависит от влажности и при нормальном хранении равен 2 – 2.5.
Если масса частицы известна и частица останавливается в эмульсии, то
наиболее просто определить ее энергию по пробегу R. На рис. 1 приведены
калибровочные кривые зависимости пробега частиц в эмульсии. Для
протонов при пробегах более 100 мкм можно пользоваться соотношением:
E = 0.251*R0.581
где R – пробег в микронах, E – энергия в мегаэлектронвольтах (МэВ).
Пробег частицы определяется по следу:
R = L2 + ( N ⋅ S ⋅ Z ) 2
Где L – проекция следа частицы в плоскости пластинки, S – коэффициент
усадки эмульсии, N = 1.54 – показатель преломления эмульсии, Z – проекция
следа частицы перпендикулярно плоскости пластинки.
Измерения Z производят путем последовательного фокусирования
микроскопа на концы следа (по показаниям микрометрического винта).
В данной работе используются фотоэмульсии, экспонированные в
потоке π-мезонов, полученных в результате фоторождения на водородной
мишени. Мишень облучалась гамма-квантами высокой энергии.
13
γ + p → n + π+
Заряженные и нейтральные π-мезоны нестабильны и распадаются.
Хотя π+-мезоны – сильно взаимодействующие частицы, кулоновское
отталкивание не позволяет им приблизиться к ядрам эмульсии на расстояние
порядка радиуса действия ядерных сил. Поэтому π+-мезон останавливается и
распадается в фотоэмульсии.
π+ → μ+ + νμ
μ+ → e+ + νe + ν μ
lg(E)
3
α
2
p
π
μ
1
lg(R)
0
1
2
3
4
Рис. 1. Зависимость пробег – энергия. E – МэВ, R – мкм, α –
альфа-частицы, p – протоны, π – μ – мезоны.
Поскольку π+-мезон распадается на две частицы, законы сохранения
энергии и импульса приводят к однозначному решению для энергий частицы
– продуктов реакции:
M 1 ⋅ c 2 = M 2 ⋅ c 2 + T2 + T3
P2 = P3
T2 = c ⋅ P22 + ( M 2 ⋅ c) 2 − M 2 ⋅ c 2
T3 = P3 ⋅ c
где М1 – масса π+-мезона; М2, Р2, Т2 – масса, импульс и кинетическая энергия
μ +-мезона; Р3, Т3 – импульс, энергия мюонного нейтрино. Решение
приведенных уравнений дает соотношение:
Т2 = (М1*с – М2*с) 2 / (2*М1)
14
Как видно из полученного соотношения μ-мезоны распада уносят
одинаковую кинетическую энергию, поэтому их пробеги в фотоэмульсии
приблизительно постоянные. В конце пробега π- и μ-мезонов плотность следа
возрастает вследствие уменьшения скорости частицы. Позитроны распада μ+мезона оставляют в фотоэмульсии след с плотностью ионизации,
значительно меньшей, чем на следах π- и μ-мезонов. Практически все следы
распадов принадлежат положительным π-мезонам, а отрицательные π-мезоны
захватываются ядрами атомов эмульсии, что приводит к их расщеплению и
появлению «звезд».
На точность определения кинетической энергии по пробегу, помимо
случайных ошибок измерений микроскопом, большое влияние оказывает
страгглинг – флуктуация пробегов, порядка 4-5%. На точность определения
истинного пробега частицы влияет дисторсия – неравномерное уменьшение
толщины эмульсии при обработке.
М μ + = 206.8*М e; Мπ + = 206.8*Мμ +; Мс*с2 = 0.511МэВ
Основные элементы микроскопа приведены на рис. 2. При просмотре
пластинок используется объектив х10, окуляры х10 и х7.
Контрольные вопросы.
1. Решить систему уравнений законов сохранения энергий и импульса
для распада положительного π+-мезона.
2. Уравнение реакции и энергия реакции распада положительного
π+-мезона.
3. Связь между импульсом и кинетической энергией мезона, нейтрино.
4. Определение пробега частицы с помощью микроскопа.
Порядок выполнения работы.
1. Включить подсветку стола микроскопа. Установить фотопластинку
на столик. После обеспечения подсветки поля пластинки добиться
резкого изображения треков, не раздавив пластинку объективом!
2. Перемещая подсветку по столику и просматривая треки, найти и
зарисовать не менее трех событий распада π-мезона.
3. Совмещая изображение трека по диаметру смотрового поля с
помощью одного из столиков, определить длину трека μ-мезона.
4. По графику пробег – энергия определить кинетическую энергию
μ-мезона.
5. Найти энергию, выделившуюся при распаде положительного
π-мезона и оценить энергию, уносимую нейтрино.
15
6. Из решения системы уравнений законов сохранения и импульса
найти энергию μ-мезона при распаде положительного π-мезона.
7. Выключить подсветку столика микроскопа. Сдать пластинку.
Результаты работы оформить отчетом.
Рис. 2. Основные элементы настройки микроскопа.
Рис. 3. Следы распада мезонов.
16