Екранування бета-променів з Cobra SMARTsense

Схема досліду з екранування радіоактивного випромінювання

Оскільки значення енергії β-променів неперервно розподілені в діапазоні від 0 до максимального значення, залежність інтенсивності випромінювання від товщини матеріалу можна описати лише наближено - експоненціальним законом , де µ - коефіцієнт послаблення, а d - товщина матеріалу.

Для практичного поводження з іонізуючим випромінюванням користуються поняттям товщини половинного послаблення x1/2. Її значення зчитують із графіка залежності швидкості лічби від товщини матеріалу.

Попередні знання

Як попередні знання учні мають володіти поняттями швидкість лічби, фонова швидкість лічби, а також умінням поводитися з лічильником Гейгера-Мюллера. Крім того, учні мають усвідомлювати, що радіоактивність - це природні процеси і що це процеси зі статистичними флуктуаціями. Крім того, їм мають бути відомі різні види випромінювання.

Принцип

Екранування бета-променів досліджують за допомогою різних матеріалів, як-от алюміній, плексиглас. При цьому змінюють також товщину матеріалу, щоб визначити товщину половинного послаблення x1/2.

Навчальна мета

Учні з'ясовують вплив матеріалу і товщини матеріалу на екранування бета-променів.

Завдання

Учні досліджують вплив різних матеріалів, як-от алюміній, плексиглас, картотечні картки, та їхньої товщини на екранування бета-променів.

• На підготовчих уроках учнів можна спонукати самостійно виготовити з різних речовин смужки розміром 50 мм · 100 мм для дослідження. Для цього добре підходять картотечні картки, плівки для проєктора та алюмінієва фольга.
• Плівки для проєктора особливо придатні для цього досліду, бо через їхню малу товщину в діапазоні до товщини половинного послаблення x1/2 можливі кілька вимірювань.
• Товщину матеріалу можна приблизно визначити й без штангенциркуля чи мікрометра, якщо скласти разом достатньо велику кількість цих плівок.
  

• Якщо на досліди бракує часу, можна - звісно, за рахунок точності - відмовитися від повторення вимірювань і від обчислення середнього значення. Крім того, кількість вимірювань можна зменшити, склавши разом кілька екранувальних пластин.
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
  

Радіоактивний матеріал, екранований свинцем

Коли думаєш про пробіг і екранування радіоактивного випромінювання, а також про радіаційний захист, одразу спадають на думку товсті захисні шари з бетону або свинцю. Але які матеріали придатні для екранування бета-променів і як їхня товщина впливає на випромінювання?

Досліди, яка товщина різних матеріалів потрібна, щоб зменшити інтенсивність бета-променів радіоактивного джерела випромінювання вдвічі.

• Запротоколюй швидкість лічби бета-випромінювача для різних відстаней спочатку в повітрі, а потім з аркушем паперу в ході променів
• Порівняй серії вимірювань і зроби висновок про пробіг бета-частинок.
• Поясни, чим визначається пробіг у повітрі.

iOS

Android

Windows

• Постав тримач пластин на монтажну плиту.
• Затисни лічильник Гейгера-Мюллера в тримачі лічильника, установи його на тримачі пластин так, щоб він був перпендикулярно над монтажною плитою.

• З'єднай лічильник Гейгера-Мюллера з сенсорним блоком.
• З'єднай датчик із застосунком PHYWE Measure App на планшеті, утримуючи кнопку Bluetooth 3 с. Після цього в застосунку можна вибрати датчик радіоактивності.

• Спочатку визнач фонову швидкість лічби. Для цього зчитай три виміряні значення без зразка і занеси їх у таблицю в протоколі.
• Для дослідження зразка посунь зразок колумбіту під лічильник Гейгера-Мюллера. Опусти лічильник так далеко вниз, щоб відстань до зразка колумбіту становила приблизно 1 см.
• Зроби три вимірювання і запиши їх у таблицю в протоколі.

• Накрий зразок колумбіту алюмінієвою пластиною і тричі зніми швидкість лічби. (Рисунок 3) Повтори це вимірювання з кількома алюмінієвими пластинами і запиши виміряні значення в таблицю в протоколі.
• Проведи такі самі серії вимірювань із пластинами з плексигласу та картотечними картками. Результати також запиши в таблицю.

1. Обчисли відношення різниць до товщини використаних поглинальних матеріалів.

Товщина
см

Кількість пластин

Різниця
імп/хв

Відношення

0

1

2

3

4