《放射性方法实验讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放射性方法实验讲义（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一 放射性衰变涨落的统计规律一、实验目的1 证放射性衰变的涨落性 2了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法 3 统计检验放射性衰变涨落的概率分布类型 4学会用列表法和作图法表示实验结果二、实验内容1相同实验条件下，多次重复测量某放射源的计数 2相同测量条件下，重复测量装置的放射性本底（计数）3. 用列表法和作图法表示实验结果：列出频数、频率统计表和（2检验表；作放射源和本底计数的频数、 频率和累计频率曲线图4. 作x 2检验，确定放射源和本底计数的概率分布类型三、实验原理（一）放射性衰变涨落的统计规律放射性物质是由大量的放射性原子所组成。其中的原子核在什么时候、哪一个或哪几个核衰变是完
2、 全独立的、随机的，也是不可预测的，也就是说，放射性核衰变纯属偶然性的。核衰变现象是一种随机 现象。因此，在完全相同的实验条件下（例如放射性源的半衰期足够长；在实验时间内可以认为其活度 基本上没有变化；源与计数管的相对位置始终保持不变；每次测量的时间不变；测量时间足够精确，不 会产生其他误差），重复测量放射源的计数，其值是不完全相同的，而是围绕某一个计数值上下涨落，涨 落较大的情况只是极小的可能性。这种现象谓之放射性涨落，它是由核衰变的随机性引起的。由概率统计理论可知，随机现象可用伯怒里试验来研究，并可证明，当放射性原子核的数目较多时 其衰变产生的计数分布（也即核衰变数分布）服从泊松分布。P(
3、N)=(N ) N-e - nN!(0 N 20)(1-2)式中，N , a计数的平均值和均方差N相等时间间隔内单次测量的计数P（N）计数为N的概率应当指出，当N值较大时，由于N值出现在期望值附近的概率也较大，此时均方差a =N u pN（ 1-3）a的大小反映了计数的涨落性大小，也即反映了核衰变的涨落性大小。N的大小反映了核衰变的集中趋势。单次测量计数N及统计误差（用均方差a表示）与平均值之间的关系可用（1-3）式表示。放射性衰变涨落服从泊松分布或正态分布是一客观规律。若辐射仪器能正确地反映出这个规律，说明仪器的性能良好，可使用于放射性测量工作。（二） X 2检验从数学上可以证明，一定条件下
4、放射性衰变的涨落性符合泊松分布或正态分布，但是它需要用实际测量 结果验证。验证方法是将实测数据的分布与数学上导出的理论分布进行比较，作统计假设检验。假设检 验方法已如前“基础知识”所述。四、设备装置1. 点状Y放射源（60Co或137CS源）一个2. FD-3013型数字Y辐射仪1台或其它类型的辐射仪（RM-2030）。五、步骤1. 按图放置好实验设备。2. 检查仪器，并置于正常工作状态，对于FD-3013型数字Y辐射仪置“cps”档。对于RM-2030型数字 Y辐射仪亦如此。3. 连续重复测量装置的本底计数（N） 100次以上。4 .连续测量丫放射源的计数（N） 100次以上。六、编写实验报
5、告1. 按基础部分的要求，将计数N分组、列表、制图。1）分组：一般为510组；不大于1520组；每组至少5个测量数据，通常采用等组距分组。组距（1）:l=上界下界分组数m（取整）(1-4)式中，上界和下界分别为最大计数与最小计数，分组数m是根据数据多少确定的，多时m大些，少时m 小些。2）列计数频数、频率分布表列表格式如下：3）作实测计数N的频数、频率、累积频率曲线具体形式如下：*100表 1-1 实测频数、频率分布表计数分组间隔频数fi*频率fi累积频率Fi备注图 1-1 频率直方图极其频率分布曲线 图 1-2 累积频率曲线2. 视曲线形状和特点，选择概率分布模型，作X 2检验。检验时计算表
6、1-2的内容，并说明假设检验结论 极其物理意义。3.使用均方误差公式二N和fi(Ni - N)2 (式中Ni为第I组组中值)以及使用正态概率格纸作i=1展直线，求出均方误差，并比较说明其差异原因。4 .说明的物理意义。表1-2 X2检验表计数分组间隔实测频数fi *理论频率Pi理论频数F * Pi(fi * -F * Pi)2/F*Pi表中，F*=才f *称总频数i = 1注意：资料整理中也可使用计算机完成七、思考题1、什么叫放射性衰变涨落？它服从什么规律？如何检验？2、b的物理意义是什么？以单次测量值N表示放射性测量结果时，为什么是N土 N，其物理意义是什 么？3、用单次测量结果与多次测量结
7、果表示放射性测量结果时，哪一种方法的精确度高，为什么？4、为什么使用放射性的概率分布可以检查辐射仪的性能？5、对实验结果检查时，如何正确选择概率分布类型？实验二物质对Y射线的吸收一、实验目的1. 加深理解Y射线在物质中的吸收规律2. 掌握测量丫射线在几种不同物质中的有效（线）吸收系数和有效质量吸收系数。3. 学会用曲线斜率、半吸收厚度以及使用最小二乘法拟合实测曲线的方法，求出有效（线）吸收系数和 质量吸收系数二、实验原理射线通过物质时，会因光电效应、康普顿效应和电子对效应消耗其能量和数量，使射线的强度减弱，这种现象称Y射线的吸收。对Y射线，其吸收规律呈指数规律减弱。I = I e一圧0I ：Y
8、 射线穿过吸收物质前的射线强度；I ：Y 射线穿过吸收物质后的射线强度；0卩：吸收物质的有效（线）吸收系数（cm-1）；d：吸收物质的厚度（cm）；上式中U的大小反映了物质吸收Y射线的能力，对上式两边取自然对数后得:In I - In I 卩=d 0由上式可见，曲线的斜率即为有效（线）吸收系数。使射线强度减弱一半的物质厚度，称为“半吸收厚 度”。I = 11 时,d _山20 1/2 卩-ln2 卩=d12有效质量吸收系数P m=-三、实验设备1. 5 号镭源一个。2. FD-3013 型数字辐射仪一台。3. 带中心孔的铅板若干块（准直器一个）。4. 作为吸收屏用的水泥（瓷砖）、铜板、铁板、铝
9、板、铅板、大理石、塑料板若干块。这些物质的规格 需用游标卡尺测定。四、实验步骤1. 按要求放置实验装置，并检查仪器使之处于正常状态。2. 调整装置，使放射源、准直器、探测器中心处于同一轴心上。3分别测量准直器在无源无屏时仪器底数（ I ）三次。04 测量准直器中有源无屏时仪器读数（ I ）三次。max5. 测量七种不同屏的Y射线吸收曲线，至仪器读数随各种物质的厚度增加几乎不变为止。在每个厚度时 读数三次。按下列表格形式记录。例如：铝：厚度1 mm3 mm8 mmn mm读数依次测量完七种吸收屏至仪器读数几乎不变，记录厚度与读数。6. 测量完上述七种屏的Y射线吸收曲线后，重复测量三次I和I ，最
10、后取前后两次测得的I和I的 0 max 0 max 平均值进行下面计算。五、实验报告编写。1）将上述所测数据进行整理并填入下表。屏材料厚度（cm ）读数I减本底数（I-I0）Ln (I-I0)2）根据上表数据作图（用厘米纸）I-I0ln2在曲线上求出d带入公式卩=,可求出卩。1/2 dT2M =p卩=tga =y/x。=8.9g/cm3, pCuAl=2.6g/cm3,pp7.8g/cm3, pFe=11,35g/cm3,Pb3）将上表数据中的厚度和Ln （I-I0）成对地输入计算器内,用最小二乘法拟合出一条直线Y = Bd + A的斜率，即卩。直线中的 A、B 都能从计算器中直接得到，其中
11、B 为该直线4）对上述三种方法所求出的口和p m进行列表比较。半吸收厚度法铁铜铅铝门P m直线斜率法门P m最小一乘法卩Mm六、做一种物质如铜的宽束吸收实验。七思考题1窄束与宽束射线的主要区别是什么？怎样获得？其在物质中的衰减规律有何不同？为什么？ 2有效（线）吸收系数与哪些因素有关？为什么？实验三 放射性核素的衰变规律及半衰期的测定一、实验目的1掌握放射性核素半衰期的测定方法。 2验证单个放射性核素的衰变规律。3. 用曲线斜率法、图解法和最小二乘拟合直线法，求出Th射气和RaA的半衰期。二、实验原理每种放射性核素都有确定的半衰期，利用和了解这一特征以鉴别放射性核素。单一放射性核素衰变 呈负指
12、数规律，其产生的仪器计数率随时间T的变化也呈指数减少。数学表达式为：n 二 n e 二t0ln2当其衰减一半时，对上式取自然对数则为：入二由此可见求出了入即可求得T/2三、实验设备1. FH-463 型定标器一台FD-125 氡钍分析器一台2. FD-3017RaA 测氡仪一台3. 钍射气源一个，液体镭源一个4. 双链球一个5. 止气夹、玻璃管若干四、实验步骤1、检查FD-125氡钍分析器和FH-463型定标器的工作状态，检查其自检与工作两种状态，使其处于正常 状态。2、按实验装置要求连接实验装置，并测量仪器本底。3、打开止气夹，均匀鼓动双连球将Th射气送入闪烁室，待Th射气均匀的布满闪烁时开
13、始读数（即读数 趋于稳定时）。注意：读数一开始即停止鼓气，直接读数，并将结果记录与下表。时 间t 秒012345678910111213换 算 时 间081624324048566472808896104实 际 读 数4、 RaA 半衰期的测定1）首先检查FD-3017仪器，使其处于正常工作状态2）按实验要求连接实验装置，注意切勿将液体镭源的进气、出气口接反3）将取样片光面朝下装入抽筒中4) 将定时拨至 0.5 分，高压定时拨至 2 分5) 提拉抽筒最高至 1.5 升6) 待高压报警后，在15 秒内将取样片从抽筒中取出，光面朝上的放入测量盒内，等待测量读数，读数结果按下表记录。时间0. 511. 522. 53读数NlnN五、实验报告编写1根据上述方法测得表中数据作图：图3-1直接从曲线上即可求出半衰期T1/2的值2. 将t与lnN成对数据输入计算器内，用最小二乘法拟合法拟合直线。y=Bx+A 其中 B=-入入=-BT1/2=ln2/入3. 根据上述三种不同方法所求得的T1/2进行比较六、思考题1. 比较三种方法求出的半衰期值，说明其产生差异的原因。实验四 放射性核素的Y射线仪器谱的测定一、实验目的1了解多道谱仪的使用方法。2. 学会分析实测Y射线仪
