ما هو عمر النصف للمادة المشعة. نصف عمر العناصر المشعة - ما هو وكيف يتم تحديده؟ صيغة نصف العمر

نطاق قيم نصف عمر المواد المشعة واسع للغاية، فهو يمتد من مليارات السنين إلى أجزاء صغيرة من الثانية. لذلك طرق قياس الكميات ت 1/2يجب أن تكون مختلفة جدا عن بعضها البعض. دعونا ننظر إلى بعض منهم.

1) لنفترض، على سبيل المثال، أنك بحاجة إلى تحديد عمر النصف لمادة طويلة العمر. في هذه الحالة، بعد الحصول على نظير مشع بالوسائل الكيميائية، خاليًا من الشوائب الأجنبية أو مع كمية معروفة من الشوائب، يمكنك وزن العينة وباستخدام رقم أفوجادرو، يمكنك تحديد عدد ذرات المادة المشعة الموجودة فيها. ومن خلال وضع العينة أمام كاشف الإشعاع الإشعاعي وحساب الزاوية الصلبة التي يظهر عندها الكاشف من العينة، فإننا نحدد نسبة الإشعاع المسجلة بواسطة الكاشف. عند قياس شدة الإشعاع، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار احتمال امتصاصه على المسار بين العينة والكاشف، وكذلك امتصاصه في العينة وكفاءة التسجيل. وهكذا تحدد التجربة عدد النوى ن، تتحلل لكل وحدة زمنية:

أين ن- عدد النوى المشعة الموجودة في العينة المشعة. ثم و .

2) إذا تم تحديد القيمة ت 1/2بالنسبة للمواد التي تتحلل بعمر نصف يبلغ عدة دقائق أو ساعات أو أيام، فمن الملائم استخدام طريقة مراقبة التغيرات في شدة الإشعاع النووي مع مرور الوقت. وفي هذه الحالة يتم تسجيل الإشعاع إما باستخدام عداد مملوء بالغاز أو كاشف وميضي. يتم وضع المصدر المشع بالقرب من العداد بحيث يكون كذلك الترتيب المتبادللم يتغير خلال التجربة بأكملها. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري تهيئة الظروف التي بموجبها يتم استبعاد الأخطاء المحتملة في الحسابات لكل من جهاز القياس نفسه ونظام التسجيل. يتم إجراء القياسات على النحو التالي. يتم حساب عدد النبضات ن 0على مدى فترة من الزمن ر(على سبيل المثال، في دقيقة واحدة). بعد فترة من الزمن ر 1يتم عد النبضات مرة أخرى ن 1.بعد فترة من الزمن ر 2يتم الحصول على رقم جديد ن 2إلخ.

في الواقع، تقوم هذه التجربة بإجراء قياسات نسبية لنشاط أحد النظائر في نقاط زمنية مختلفة. والنتيجة هي مجموعة من الأرقام،، ...، والتي تستخدم لتحديد عمر النصف ت 1/2.

يتم رسم القيم التجريبية التي تم الحصول عليها، بعد طرح الخلفية، على رسم بياني (الشكل 3.3)، حيث يتم رسم الوقت المنقضي من بداية القياسات على طول محور الإحداثي، ويتم رسم لوغاريتم الرقم على طول المحور الإحداثي . يتم رسم خط من النقاط التجريبية المرسومة باستخدام طريقة المربعات الصغرى. إذا كان هناك نظير مشع واحد فقط في العينة التي يتم قياسها، فسيكون الخط مستقيمًا. إذا كان يحتوي على اثنين أو أكثر من النظائر المشعة التي تضمحل بنصف عمر مختلف، فسيكون الخط منحنيًا.

من الصعب قياس فترات نصف العمر الطويلة نسبيًا (عدة أشهر أو عدة سنوات) باستخدام عداد (أو غرفة) واحدة. وبالفعل، فليكن في بداية القياسات معدل العد ن 1،وفي نهاية - ن 2.عندها يتناسب الخطأ عكسيا مع قيمة ln( ن1/ن2). وهذا يعني أنه إذا تغير نشاط المصدر بشكل طفيف أثناء القياسات، إذن ن 1و ن 2سوف تكون قريبة من بعضها البعض و ln( ن1/ن2) سيكون أقل بكثير من الوحدة والخطأ في التحديد ت 1/2ستكون كبيرة.

لذلك فمن الواضح أن قياسات نصف العمر باستخدام عداد واحد يجب إجراؤها في وقت مثل ln (ن1/ن2)كان أكبر من واحد. في الممارسة العملية، يجب إجراء الملاحظات لمدة لا تزيد عن 5 طن 1/2.

3) القياسات ت 1/2في غضون عدة أشهر أو سنوات، يكون من المناسب إجراء استخدام غرفة التأين التفاضلية. وتتكون من غرفتي تأين، يتم تشغيلهما بحيث تتدفق التيارات الموجودة فيهما في الاتجاه المعاكس وتعوض بعضها البعض (الشكل 3.4).

يتم تنفيذ عملية قياس نصف العمر على النحو التالي. في إحدى الكاميرات (على سبيل المثال، ك 1) نظير مشع ذو حجم كبير بشكل واضح ت 1/2(على سبيل المثال، 226 رع، الذي ت 1/2= 1600 سنة)؛ نسبيا وقت قصيرالقياسات (عدة ساعات أو أيام)، فإن قيمة تيار التأين في هذه الغرفة لن تتغير عمليا. إلى كاميرا أخرى ( ك 2) يتم وضع النويدة المشعة قيد الدراسة. باستخدام التحديد التقريبي لقيم نشاط كلا العقارين، بالإضافة إلى وضعها المناسب في الغرف، من الممكن التأكد من أن تيارات التأين في الغرف ستكون هي نفسها في اللحظة الأولى من الوقت: أنا 1 = أنا 2 = أنا 0،أي الفرق الحالي = 0. إذا كان نصف العمر المُقاس قصيرًا نسبيًا ويساوي، على سبيل المثال، عدة أشهر أو سنوات، فبعد بضع ساعات سيتدفق التيار في الغرفة ك 2يتناقص، ويظهر الفرق الحالي: . سيحدث التغيير في تيارات التأين وفقًا لنصف العمر:

لذلك،

بالنسبة لنصف العمر المقاس، نحصل على القيمة وبعد التوسع في سلسلة

تدابير التجربة أنا 0و ر.بناء عليها، تم تحديده بالفعل و

ويمكن تحديد الكميات المقاسة بدقة مرضية، وبالتالي يمكن حساب القيمة بدقة كافية ت 1/2.

4) عند قياس فترات نصف العمر القصيرة (كسور من الثانية)، عادة ما يتم استخدام طريقة المصادفة المتأخرة. يمكن إثبات جوهرها من خلال مثال تحديد عمر الحالة المثارة للنواة.

دع جوهر أونتيجة الاضمحلال تتحول إلى نواة ب،وهي في حالة مثارة وتطلق طاقة الإثارة الخاصة بها على شكل كوانتين، تأتي بالتتابع الواحدة تلو الأخرى. في البداية ينبعث الكم، ثم الكم (انظر الشكل 3.5).

كقاعدة عامة، لا تبعث النواة المثارة طاقة زائدة على الفور، ولكن بعد مرور بعض الوقت (حتى القصير جدًا)، أي أن الحالات المثارة للنواة يكون لها عمر محدود. في هذه الحالة، من الممكن تحديد عمر الحالة المثارة الأولى للنواة. ولهذا الغرض، يتم تحضير مستحضر يحتوي على نوى مشعة أ، يتم وضعها بين عدادين (من الأفضل استخدام عدادات التلألؤ لهذا) (الشكل 3.6). من الممكن تهيئة مثل هذه الظروف بحيث تسجل القناة اليسرى للدائرة الكميات فقط والقناة اليمنى. دائمًا ما ينبعث الكم قبل الكم. إن زمن انبعاث الكم الثاني بالنسبة إلى الأول لن يكون هو نفسه دائمًا بالنسبة للنوى المختلفة ب. إن تفريغ الحالات المثارة للنواة هو أمر إحصائي بطبيعته ويخضع لقانون التحلل الإشعاعي.

وبالتالي، لتحديد عمر المستوى، من الضروري مراقبة تصريفه مع مرور الوقت. للقيام بذلك، قمنا بتضمين خط تأخير متغير 2 في القناة اليسرى لدائرة الصدفة 1 , والتي في كل حالة محددة سوف تؤخر النبضة الناشئة في الكاشف الأيسر من الكم لبعض الوقت t 3 . النبضة الناشئة في الكاشف الأيمن من الكم تدخل مباشرة إلى كتلة الصدفة. يتم تسجيل عدد النبضات المتزامنة عن طريق حساب الدائرة 3. وبقياس عدد الصدف كدالة لوقت التأخير، نحصل على منحنى تفريغ المستوى الأول مشابه للمنحنى في الشكل. 3.3. ومن هنا يتم تحديد عمر المستوى I. وباستخدام طريقة المصادفة المتأخرة يمكن تحديد العمر في حدود 10 -11 -10 -6 ثانية.

نصف الحياة

نصف الحياةنظام ميكانيكا الكم (الجسيم، النواة، الذرة، مستوى الطاقة، الخ) - الوقت ت½، حيث يتحلل النظام باحتمال 1/2. إذا تم النظر في مجموعة من الجزيئات المستقلة، فخلال فترة نصف العمر، سينخفض عدد الجزيئات الباقية في المتوسط بمقدار مرتين. ينطبق المصطلح فقط على الأنظمة المتدهورة بشكل كبير.

لا ينبغي الافتراض أن جميع الجسيمات المأخوذة في اللحظة الأولية سوف تتحلل خلال فترة نصف عمر. نظرًا لأن كل نصف عمر يقلل من عدد الجزيئات الباقية بمقدار النصف، في الوقت المناسب 2 تسيبقى ½ ربع العدد الأولي للجزيئات في 3 ت½ - الثمن، وما إلى ذلك. بشكل عام، نسبة الجزيئات الباقية (أو بشكل أكثر دقة، احتمال البقاء على قيد الحياة) صلجسيم معين) يعتمد على الوقت ربالطريقة الآتية:

يرتبط نصف العمر ومتوسط العمر وثابت الاضمحلال بالعلاقات التالية المستمدة من قانون الاضمحلال الإشعاعي:

لأن نصف العمر أقصر بحوالي 30.7% من متوسط العمر.

ومن الناحية العملية، يتم تحديد نصف العمر عن طريق قياس نشاط عقار الاختبار على فترات زمنية محددة. باعتبار أن نشاط الدواء يتناسب مع عدد ذرات المادة المتحللة، وباستخدام قانون التحلل الإشعاعي يمكن حساب عمر النصف من هذه المادة.

مثال

إذا كنا نشير إلى بهذه اللحظةالوقت، عدد النوى القادرة على التحول الإشعاعي من خلال ن، والفترة الزمنية التي تليها ر 2 - ر 1 حيث ر 1 و ر 2 - لحظات زمنية متقاربة إلى حد ما ( ر 1 < ر 2) وعدد المتحللة النوى الذريةخلال هذه الفترة الزمنية ن، الذي - التي ن = كن(ر 2 - ر 1). أين هو عامل التناسب ك = 0,693/ت½ يسمى ثابت الاضمحلال. إذا أخذنا الفرق ( ر 2 - ر 1) يساوي واحدًا، أي أن الفاصل الزمني للمراقبة يساوي واحدًا، إذن ك = ن/نوبالتالي، فإن ثابت الاضمحلال يوضح نسبة العدد المتاح من النوى الذرية التي تخضع للاضمحلال لكل وحدة زمنية. ونتيجة لذلك، يحدث الاضمحلال بطريقة بحيث يضمحل نفس الجزء من العدد المتاح من النوى الذرية لكل وحدة زمنية، وهو ما يحدد قانون الاضمحلال الأسي.

تختلف فترات نصف العمر باختلاف النظائر؛ بالنسبة للبعض، وخاصة تلك التي تتحلل بسرعة، يمكن أن يكون عمر النصف مساويًا لأجزاء من المليون من الثانية، وبالنسبة لبعض النظائر، مثل اليورانيوم 238 والثوريوم 232، فإنه يساوي على التوالي 4.498 10 9 و1.389 10 10 سنة. ومن السهل حساب عدد ذرات اليورانيوم 238 التي تخضع للتحويل في كمية معينة من اليورانيوم، على سبيل المثال، في كيلوغرام واحد خلال ثانية واحدة. إن كمية أي عنصر بالجرام، والتي تساوي عددياً الوزن الذري، تحتوي كما هو معروف على 6.02·10 23 ذرة. لذلك، وفقا للصيغة المذكورة أعلاه ن = كن(ر 2 - ر 1) أوجد عدد ذرات اليورانيوم المتحللة في كيلوجرام واحد في الثانية الواحدة، مع العلم أن هناك 365 * 24 * 60 * 60 ثانية في السنة،

وتؤدي الحسابات إلى حقيقة أن اثني عشر مليون ذرة تتحلل في كيلوغرام واحد من اليورانيوم خلال ثانية واحدة. وعلى الرغم من هذا العدد الهائل، فإن معدل التحول لا يزال ضئيلا. في الواقع، فإن الجزء التالي من اليورانيوم يضمحل في الثانية:

وبالتالي، من الكمية المتاحة من اليورانيوم، حصتها تساوي

نعود مرة أخرى إلى القانون الأساسي للتحلل الإشعاعي كن(ر 2 - ر 1)، أي أنه من بين العدد المتاح من النوى الذرية، فإن نفس الجزء منها فقط يضمحل لكل وحدة زمنية، وعلاوة على ذلك، مع الأخذ في الاعتبار الاستقلال الكامل للنوى الذرية في أي مادة عن بعضها البعض، فإننا يمكن القول أن هذا القانون إحصائي بمعنى أنه لا يشير إلى النوى الذرية التي ستتحلل في فترة زمنية معينة، ولكنه يتحدث فقط عن عددها. مما لا شك فيه أن هذا القانون يظل صالحًا فقط في الحالة التي يكون فيها العدد المتاح من النوى كبيرًا جدًا. سوف تضمحل بعض النوى الذرية في المستقبل القريب، بينما ستخضع النوى الأخرى لتحولات في وقت لاحق، لذلك عندما يكون العدد المتاح من النوى الذرية المشعة صغيرًا نسبيًا، قد لا يكون قانون الانحلال الإشعاعي مستوفيًا بشكل صارم.

مثال 2

تحتوي العينة على 10 جرام من نظير البلوتونيوم Pu-239 بنصف عمر يبلغ 24400 سنة. كم عدد ذرات البلوتونيوم تتحلل كل ثانية؟

حسبنا معدل الاضمحلال لحظية. نحسب عدد الذرات المتحللة باستخدام الصيغة

الصيغة الأخيرة صالحة فقط عندما تكون الفترة الزمنية المعنية (في هذه الحالة ثانية واحدة) أقل بكثير من نصف العمر. عندما تكون الفترة الزمنية قيد النظر مماثلة لنصف العمر، ينبغي استخدام الصيغة

هذه الصيغة مناسبة على أي حال، ولكن لفترات قصيرة من الزمن تتطلب حسابات بدقة عالية جدا. لهذه المهمة:

نصف عمر جزئي

إذا كان النظام مع نصف العمر تيمكن أن يتحلل 1/2 من خلال عدة قنوات، ويمكن تحديد كل منها نصف عمر جزئي. دع احتمال الاضمحلال يكون أناالقناة الرابعة (عامل المتفرعة) تساوي باي. ثم نصف العمر الجزئي وفقا ل أناالقناة الرابعة تساوي

الجزئي له معنى نصف العمر الذي سيكون لنظام معين إذا تم "إيقاف" جميع قنوات الاضمحلال باستثناء أناذ. منذ بحكم التعريف، ثم لأي قناة الاضمحلال.

استقرار نصف العمر

في جميع الحالات المرصودة (باستثناء بعض النظائر المتحللة عن طريق أسر الإلكترون)، كان عمر النصف ثابتًا (بعض التقارير عن التغيرات في تلك الفترة كانت بسبب عدم كفاية الدقة التجريبية، وعلى وجه الخصوص، التنقية غير الكاملة للنظائر النشطة للغاية). وفي هذا الصدد، يعتبر نصف العمر دون تغيير. وعلى هذا الأساس يتم بناء تحديد العمر الجيولوجي المطلق للصخور، وكذلك طريقة الكربون المشع لتحديد عمر البقايا البيولوجية.

يتم استخدام الافتراض حول تقلب نصف العمر من قبل الخلقيين، وكذلك ممثلي ما يسمى. "العلم البديل" لدحض التأريخ العلمي للصخور وبقايا الكائنات الحية والاكتشافات التاريخية بهدف المزيد من التفنيد النظريات العلمية، شيدت باستخدام مثل هذه المواعدة. (انظر على سبيل المثال مقالات نظرية الخلق، نظرية الخلق العلمي، نقد نظرية التطور، كفن تورينو).

تمت ملاحظة التباين في ثابت الانحلال لالتقاط الإلكترون بشكل تجريبي، ولكنه يقع ضمن نطاق نسبة مئوية على النطاق الكامل للضغوط ودرجات الحرارة المتاحة في المختبر. يتغير عمر النصف في هذه الحالة بسبب اعتماد معين (ضعيف إلى حد ما) لكثافة الدالة الموجية للإلكترونات المدارية الموجودة بالقرب من النواة على الضغط ودرجة الحرارة. كما لوحظت تغيرات كبيرة في ثابت الانحلال للذرات المتأينة بشدة (على سبيل المثال، في الحالة المحدودة للنواة المتأينة تمامًا، يمكن أن يحدث التقاط الإلكترون فقط عندما تتفاعل النواة مع الإلكترونات الحرة للبلازما؛ بالإضافة إلى ذلك، يسمح الانحلال بـ الذرات المحايدة، في بعض الحالات للذرات عالية التأين يمكن حظرها حركيا). من الواضح أن كل هذه الخيارات للتغيرات في ثوابت الاضمحلال لا يمكن استخدامها "لدحض" التأريخ الإشعاعي الزمني، نظرًا لأن خطأ طريقة القياس الإشعاعي نفسها لمعظم أجهزة قياس الوقت النظائرية يزيد عن نسبة مئوية، والذرات شديدة التأين في الأشياء الطبيعيةلا يمكن أن توجد على الأرض لفترة طويلة من الزمن.

إن البحث عن الاختلافات المحتملة في نصف عمر النظائر المشعة، حاليًا وعلى مدى مليارات السنين، أمر مثير للاهتمام فيما يتعلق بالفرضية حول الاختلافات في قيم الثوابت الأساسية في الفيزياء (ثابت البنية الدقيقة، ثابت فيرمي، إلخ. .). ومع ذلك، فإن القياسات الدقيقة لم تسفر عن نتائج بعد - ولم يتم العثور على أي تغييرات في فترات نصف العمر ضمن الخطأ التجريبي. وهكذا، فقد تبين أنه على مدى 4.6 مليار سنة، تغير ثابت اضمحلال ألفا للساماريوم-147 بما لا يزيد عن 0.75%، وبالنسبة لاضمحلال بيتا للرينيوم-187، لم يتجاوز التغير خلال نفس الفترة 0.5%. ; وفي كلتا الحالتين تتوافق النتائج مع عدم وجود مثل هذه التغييرات على الإطلاق.

أنظر أيضا

ملحوظات

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

منظمة العفو الدولية
ميرينرا آي

انظر ما هو "نصف الحياة" في القواميس الأخرى:

نصف الحياة- عمر النصف، الفترة الزمنية التي يضمحل خلالها نصف عدد معين من النوى النظائر المشعة(الذي يتحول إلى عنصر أو نظير آخر). يتم قياس نصف العمر فقط، حيث أن الاضمحلال الكامل ليس ... ... العلمية والتقنية القاموس الموسوعي

نصف الحياة- فترة زمنية ينخفض خلالها العدد الأولي للنوى المشعة إلى النصف في المتوسط. إذا كان هناك N0 نوى مشعة في الزمن t=0، فإن عددها N يتناقص مع الزمن وفقاً للقانون: N=N0e lt، حيث l هو ثابت الاضمحلال الإشعاعي... الموسوعة الفيزيائية

نصف الحياة- الوقت الذي يستغرقه تحلل نصف المادة المشعة أو المبيد الأصلي. القاموس الموسوعي البيئي. تشيسيناو: مكتب التحرير الرئيسي للمولدافية الموسوعة السوفيتية. أنا. ديدو. 1989... القاموس البيئي

نصف الحياة- الفترة الزمنية T1/2، حيث ينخفض عدد النوى غير المستقرة إلى النصف. T1/2 = 0.693/α = 0.693·τ، حيث τ هو ثابت الانحلال الإشعاعي؛ τ هو متوسط عمر النواة المشعة. أنظر أيضا النشاط الإشعاعي... الموسوعة الروسية لحماية العمال

نصف الحياة- الزمن الذي ينخفض فيه نشاط المصدر المشع إلى نصف قيمته. [نظام اختبار غير مدمر. أنواع (طرق) وتكنولوجيا الاختبارات غير المدمرة. المصطلحات والتعاريف (كتاب مرجعي). موسكو 2003]…… دليل المترجم الفني

أهم خاصية للنويدة المشعة، من بين خصائص أخرى، هي نشاطها الإشعاعي، أي عدد الاضمحلالات لكل وحدة زمنية (عدد النوى التي تضمحل في ثانية واحدة).

وحدة نشاط المادة المشعة هي البيكريل (Bq). 1 بيكريل = 1 اضمحلال في الثانية.

وحدة النشاط خارج النظامية للمادة المشعة، كوري (Ci)، لا تزال تستخدم حتى اليوم. 1 Ci = 3.7*1010 بيكريل.

نصف عمر المادة المشعة

الشريحة رقم 10

نصف العمر (T1/2) هو مقياس لمعدل التحلل الإشعاعي للمادة - الوقت الذي يستغرقه النشاط الإشعاعي للمادة ليقل إلى النصف، أو الوقت الذي يستغرقه نصف نواة المادة في الانخفاض فساد.

بعد فترة زمنية تساوي نصف عمر النويدة المشعة، سينخفض نشاطها بمقدار نصف قيمتها الأصلية، بعد نصف عمر - بمقدار 4 مرات، وهكذا. تظهر الحسابات أنه بعد فترة زمنية تساوي عشرة أعمار نصف للنويدة المشعة، فإن نشاطها سينخفض بنحو ألف مرة.

يتراوح عمر النصف للنظائر المشعة المختلفة (النويدات المشعة) من أجزاء من الثانية إلى مليارات السنين.

الشريحة رقم 11

تسمى النظائر المشعة التي لها عمر نصف أقل من يوم أو أشهر بالنظائر قصيرة العمر، والنظائر التي لها عمر نصف أكثر من بضعة أشهر أو سنوات تسمى طويلة العمر.

الشريحة رقم 12

أنواع الإشعاعات المؤينة

أي إشعاع يكون مصحوبًا بإطلاق الطاقة. على سبيل المثال، عندما يتم تشعيع أنسجة الجسم البشري، سيتم نقل بعض الطاقة إلى الذرات التي تشكل هذا النسيج.

سننظر في عمليات إشعاع ألفا وبيتا وجاما. تحدث جميعها أثناء اضمحلال النوى الذرية للنظائر المشعة للعناصر.

الشريحة رقم 13

إشعاع ألفا

جسيمات ألفا هي نواة هيليوم موجبة الشحنة ذات طاقة عالية.

الشريحة رقم 14

تأين المادة بواسطة جسيم ألفا

عندما يمر جسيم ألفا بالقرب من إلكترون، فإنه يجذبه ويمكن أن يخرجه عن مداره الطبيعي. تفقد الذرة إلكترونًا، وبالتالي تصبح أيونًا موجبًا.

يتطلب تأين الذرة حوالي 30-35 فولت (إلكترون فولت) من الطاقة. وهكذا، فإن جسيم ألفا الذي تبلغ طاقته، على سبيل المثال، 5,000,000 إلكترون فولت في بداية حركته يمكن أن ينتج أكثر من 100,000 أيون قبل أن يصل إلى حالة السكون.

تبلغ كتلة جسيمات ألفا حوالي 7000 مرة كتلة الإلكترون. تحدد الكتلة الكبيرة لجسيمات ألفا استقامة مرورها قذائف إلكترونيةالذرات أثناء تأين المادة.

يفقد جسيم ألفا جزءًا صغيرًا من طاقته الأصلية عند كل إلكترون ينزعه من ذرات المادة أثناء مروره عبره. الطاقة الحركية لجسيم ألفا وسرعته تتناقص باستمرار. عندما يتم استنفاد كل الطاقة الحركية، يتوقف جسيم ألفا. عند هذه النقطة، سوف يلتقط إلكترونين، ويتحول إلى ذرة هيليوم، ويفقد قدرته على تأين المادة.

الشريحة رقم 15

إشعاع بيتا

إشعاع بيتا هو عملية انبعاث الإلكترونات مباشرة من نواة الذرة. يتم إنشاء الإلكترون في النواة عندما يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون. يبقى البروتون في النواة بينما ينبعث الإلكترون كإشعاع بيتا.

الشريحة رقم 16

تأين المادة بواسطة جسيم بيتا

يطرد الجسيم B أحد الإلكترونات المدارية لعنصر كيميائي مستقر. هذين الإلكترونين لهما نفس الشحنة الكهربائية والكتلة. لذلك، بعد أن تلتقي، سوف تتنافر الإلكترونات مع بعضها البعض، وتغير اتجاهات حركتها الأصلية.

عندما تفقد الذرة إلكترونًا، تصبح أيونًا موجبًا.

الشريحة رقم 17

أشعة غاما

لا يتكون إشعاع جاما من جسيمات مثل إشعاع ألفا وبيتا. وهي، مثل ضوء الشمس، عبارة عن موجة كهرومغناطيسية. إشعاع جاما هو إشعاع كهرومغناطيسي (فوتون)، يتكون من كمات جاما وينبعث أثناء انتقال النوى من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية أثناء التفاعلات النووية أو إبادة الجزيئات. يتمتع هذا الإشعاع بقدرة اختراق عالية نظرًا لأن طوله الموجي أقصر بكثير من موجات الضوء والراديو. يمكن أن تصل طاقة أشعة جاما إلى قيم كبيرة، وسرعة انتشار أشعة جاما تساوي سرعة الضوء. كقاعدة عامة، يصاحب إشعاع جاما إشعاع ألفا وبيتا، لأنه في الطبيعة لا توجد ذرات تنبعث منها سوى كوانتا جاما. يشبه إشعاع جاما الأشعة السينية، لكنه يختلف عنها في طبيعة مصدره وطول موجته الكهرومغناطيسية وتردده.

نصف الحياة

يرتبط نصف العمر ومتوسط العمر τ وثابت الانحلال lect بالعلاقات التالية:

وبما أن ln2 = 0.693...، فإن نصف العمر يكون تقريبًا 30% أقصر من العمر.

في بعض الأحيان يُطلق على نصف العمر أيضًا اسم نصف العمر.

مثال

إذا أشرنا للحظة معينة من الزمن إلى عدد النوى القادرة على التحول الإشعاعي من خلالها ن، والفترة الزمنية التي تليها ر 2 - ر 1 حيث ر 1 و ر 2 - لحظات زمنية متقاربة إلى حد ما ( ر 1 < ر 2) وعدد النوى الذرية المتحللة في هذه الفترة الزمنية ن، الذي - التي ن = كن(ر 2 - ر 1). أين هو عامل التناسب ك = 0,693/ت½ يسمى ثابت الاضمحلال. إذا أخذنا الفرق ( ر 2 - ر 1) يساوي واحدًا، أي أن الفاصل الزمني للمراقبة يساوي واحدًا، إذن ك = ن/نوبالتالي، فإن ثابت الاضمحلال يوضح نسبة العدد المتاح من النوى الذرية التي تخضع للاضمحلال لكل وحدة زمنية. ونتيجة لذلك، يحدث الاضمحلال بطريقة بحيث يضمحل نفس الجزء من العدد المتاح من النوى الذرية لكل وحدة زمنية، وهو ما يحدد قانون الاضمحلال الأسي.

تختلف فترات نصف العمر باختلاف النظائر؛ بالنسبة للبعض، وخاصة تلك التي تتحلل بسرعة، يمكن أن يكون عمر النصف مساويًا لأجزاء من المليون من الثانية، وبالنسبة لبعض النظائر، مثل اليورانيوم 238 والثوريوم 232، فإنه يساوي على التوالي 4.498 * 10 9 و 1.389 * 10 10 سنة. ومن السهل حساب عدد ذرات اليورانيوم 238 التي تخضع للتحول في كمية معينة من اليورانيوم، على سبيل المثال، في كيلوغرام واحد خلال ثانية واحدة. إن كمية أي عنصر بالجرام، وتساوي عددياً الوزن الذري، تحتوي كما هو معروف على 6.02*1023 ذرة. لذلك، وفقا للصيغة المذكورة أعلاه ن = كن(ر 2 - ر 1) أوجد عدد ذرات اليورانيوم المتحللة في كيلوجرام واحد في الثانية الواحدة، مع العلم أن هناك 365 * 24 * 60 * 60 ثانية في السنة،

وبالتالي، من الكمية المتاحة من اليورانيوم، حصتها تساوي

نصف عمر جزئي

استقرار نصف العمر

يتم استخدام الافتراض حول تقلب نصف العمر من قبل الخلقيين، وكذلك ممثلي ما يسمى. "العلم البديل" لدحض التأريخ العلمي للصخور وبقايا الكائنات الحية والاكتشافات التاريخية، بهدف المزيد من دحض النظريات العلمية التي تم إنشاؤها باستخدام هذا التأريخ. (انظر على سبيل المثال مقالات نظرية الخلق، نظرية الخلق العلمي، نقد نظرية التطور، كفن تورينو).

تمت ملاحظة التباين في ثابت الانحلال لالتقاط الإلكترون بشكل تجريبي، ولكنه يقع ضمن نطاق نسبة مئوية على النطاق الكامل للضغوط ودرجات الحرارة المتاحة في المختبر. يتغير عمر النصف في هذه الحالة بسبب اعتماد معين (ضعيف إلى حد ما) لكثافة الدالة الموجية للإلكترونات المدارية الموجودة بالقرب من النواة على الضغط ودرجة الحرارة. كما لوحظت تغيرات كبيرة في ثابت الانحلال للذرات المتأينة بشدة (على سبيل المثال، في الحالة المحدودة للنواة المتأينة تمامًا، يمكن أن يحدث التقاط الإلكترون فقط عندما تتفاعل النواة مع الإلكترونات الحرة للبلازما؛ بالإضافة إلى ذلك، يسمح الانحلال بـ الذرات المحايدة، في بعض الحالات للذرات عالية التأين يمكن حظرها حركيا). من الواضح أن كل هذه الخيارات للتغيرات في ثوابت الاضمحلال لا يمكن استخدامها "لدحض" التأريخ الزمني الإشعاعي، نظرًا لأن خطأ طريقة القياس الإشعاعي نفسها لمعظم أجهزة قياس الوقت النظائرية يزيد عن نسبة مئوية، ولا يمكن للذرات شديدة التأين في الأجسام الطبيعية على الأرض موجودة لأي وقت طويل.

تحديد عمر النصف لنظائر البوتاسيوم المشعة طويلة العمر

الهدف من العمل: دراسة ظاهرة النشاط الإشعاعي. تحديد نصف العمر ت 1/2 نواة النظير المشع K-40 (البوتاسيوم -40).

معدات:

تركيب القياس

عينة مقاسة تحتوي على كتلة معروفة من كلوريد البوتاسيوم (KCl)؛

الدواء المرجعي (مقياس النشاط) ذو النشاط المعروف لـ K-40.

الجزء النظري

معروف حاليا عدد كبير منجميع النظائر العناصر الكيميائيةوالتي يمكن أن تتحول نواتها تلقائيًا إلى بعضها البعض. أثناء عملية التحول، تنبعث النواة من نوع واحد أو أكثر مما يسمى بالجسيمات المؤينة - ألفا (α)، وبيتا (β) وغيرها، بالإضافة إلى كمات جاما (γ). وتسمى هذه الظاهرة الاضمحلال النووي الإشعاعي.

يعتبر التحلل الإشعاعي احتماليًا بطبيعته ويعتمد فقط على خصائص النوى المتحللة والنواة الناتجة. ولا تؤثر العوامل الخارجية (التدفئة والضغط والرطوبة وغيرها) على معدل التحلل الإشعاعي. النشاط الإشعاعي للنظائر لا يعتمد عمليا على وجودها شكل نقيأو تكون جزءًا من أي مركبات كيميائية. التحلل الإشعاعي هو عملية عشوائية. وتضمحل كل نواة بشكل مستقل عن النوى الأخرى. من المستحيل تحديد متى ستضمحل نواة مشعة معينة بالضبط، ولكن بالنسبة لنواة فردية، يمكنك الإشارة إلى احتمال اضمحلالها خلال فترة زمنية معينة.

يحدث التحلل التلقائي للنوى المشعة وفقًا لقانون حركية التحلل الإشعاعي، والذي بموجبه يكون عدد النوى DN (ر)،الاضمحلال في فترة زمنية متناهية الصغر dtيتناسب مع عدد النوى غير المستقرة المتاحة في وقت واحد رفي مصدر إشعاع معين (عينة الأبعاد):

في الصيغة (1)، يسمى معامل التناسب π ثابت الاضمحلال حبات. معناها المادي هو احتمال اضمحلال نواة واحدة غير مستقرة لكل وحدة زمنية. وبعبارة أخرى، بالنسبة لمصدر إشعاعي يحتوي في الوقت الحالي على عدد كبير من النوى غير المستقرة ن (ر)، يظهر ثابت الاضمحلال يشارك اضمحلال النواة في مصدر معين خلال فترة زمنية قصيرة dt. ثابت الاضمحلال هو كمية الأبعاد. البعد في نظام SI هو c -1.

ضخامة أ(ر) في الصيغة (1) نفسها مهمة. وهي الخاصية الكمية الرئيسية لعينة معينة كمصدر للإشعاع وتسمى بها نشاط . المعنى الفيزيائي لنشاط المصدر هو عدد النوى غير المستقرة المتحللة في مصدر إشعاع معين لكل وحدة زمنية. وحدة النشاط SI هي بيكريل (بكريل) - يتوافق مع اضمحلال نواة واحدة في الثانية. يوجد في الأدبيات المتخصصة وحدة غير نظامية لقياس النشاط - كوري (سي) . 1 Ci ≈ 3.7·10 10 بيكريل.

التعبير (1) عبارة عن سجل لقانون حركية الاضمحلال الإشعاعي في الصورة التفاضلية. من الناحية العملية، يكون من الملائم في بعض الأحيان تطبيق نوع آخر (متكامل) من قانون الانحلال الإشعاعي. بحل المعادلة التفاضلية (1) نحصل على:

, (2)

أين ن(0) – عدد النوى غير المستقرة في العينة في المرة الأولية (ر = 0); ن(ر) - متوسط عدد النوى غير المستقرة في أي وقت ر > 0.

وبالتالي، فإن عدد النوى غير المستقرة في أي مصدر إشعاعي يتناقص بمرور الوقت، في المتوسط، وفقًا للقانون الأسي. ويبين الشكل 1 منحنى التغيرات في متوسط عدد النوى مع مرور الوقت، والذي يحدث وفقا لقانون الاضمحلال الإشعاعي. لا يمكن تطبيق هذا القانون إلا على عدد كبير من النوى المشعة. مع وجود عدد صغير من النوى المتحللة، لوحظت تقلبات إحصائية كبيرة حول القيمة المتوسطة ن(ر).

الشكل 1. - منحنى اضمحلال النويدات المشعة.

ضرب كلا الطرفين (2) بثابت λ ونظرا لذلك ن(ر)· λ = أ(ر), نحصل على قانون التغيرات في نشاط مصدر الإشعاع مع مرور الوقت

. (3)

باعتبارها خاصية زمنية متكاملة للنويدة المشعة، تسمى الكمية بها نصف العمر T 1/2 . عمر النصف هو الفاصل الزمني الذي يتناقص خلاله عدد نوى النويدة المشعة في المصدر بمقدار النصف في المتوسط (انظر الشكل 1). ومن التعبير (2) نجد:

من حيث نحصل على العلاقة بين نصف عمر النويدة المشعة ت 1/2 واضمحلالها المستمر 

استبدال القيمة في الصيغة (4). λ ، معبرًا عنها بالصيغة (1)، نحصل على تعبير يربط نصف العمر بنشاط العينة البعدية A وعدد النوى غير المستقرة ن ك-40النويدات المشعة
المدرجة في هذه العينة

. (5)

التعبير (5) هو صيغة العمل الرئيسية لهذه المهمة. ويترتب على ذلك أنه بعد حساب عدد نوى النويدات المشعة
في عينة العمل المقاسة وتحديد نشاط K-40 في العينة، سيكون من الممكن العثور على نصف عمر النويدة المشعة طويلة العمر K-40، وبالتالي إكمال مهمة العمل المختبري.

دعونا نلاحظ نقطة مهمة. لنأخذ في الاعتبار أنه وفقًا لشروط المهمة، من المعروف مسبقًا أن عمر النصف ت 1/2 النويدات المشعة
المزيد من وقت المراقبة Δ تلعينة مقاسة كجزء من هذا العمل المختبري (Δ ت/ ت 1/2 <<1) . لذلك، عند تنفيذ هذه المهمة، يمكنك تجاهل التغير في نشاط العينة وعدد نوى K-40 في العينة بسبب الاضمحلال الإشعاعي واعتبارها قيمًا ثابتة:

تحديد عدد النوى K-40 في العينة المقاسة.

ومن المعروف أن العنصر الكيميائي الطبيعي البوتاسيوم يتكون من ثلاثة نظائر - K-39، K-40 وK-41. أحد هذه النظائر، وهو النويدة المشعة
، الجزء الكتلي منها في البوتاسيوم الطبيعي هو 0.0119% (نسبي معدل الانتشار η = 0.000119) ، غير مستقر.

عدد الذرات ن ك-40(على التوالي، والنوى) من النويدات المشعة
في العينة المقاسة يتم تحديدها على النحو التالي.

العدد الكامل ن ك ذرات البوتاسيوم الطبيعي في عينة حجمية تحتوي على م جرام (مشار إليه من قبل المعلم) من كلوريد البوتاسيوم، تم العثور عليه من النسبة

أين م بوكل = 74.5 جم/مول– الكتلة المولية من بوكل.

ن أ = 6.02·10 23 خلد -1 - ثابت أفوجادرو .

لذلك، مع الأخذ بعين الاعتبار الوفرة النسبية، عدد الذرات (نوى) النويدة المشعة
في العينة المقاسة سيتم تحديدها بواسطة النسبة

. (6)

تحديد نشاط النويدات المشعة
في العينة المقاسة

من المعروف أن نوى النويدة المشعة K-40 يمكن أن تشهد نوعين من التحولات النووية:

مع الاحتمال ν β = 0,89 تتحول نواة K-40 إلى نواة Ca-40، وتنبعث منها -الجسيمات والنيوترينو المضاد (اضمحلال بيتا):

مع الاحتمال ν γ =0,11 تلتقط النواة إلكترونًا من أقرب غلاف K، وتتحول إلى نواة Ar-40 وتنبعث منها نيوترينو (التقاط الإلكترون أو التقاط K):

تكون نواة الأرجون المولودة في حالة مثارة وتنتقل على الفور تقريبًا إلى الحالة الأرضية، حيث تنبعث منها طاقة مقدارها 1461 كيلو إلكترون فولت خلال هذا التحول:

احتمالات الخروج ν β و ν γ وتسمى العائد النسبي للجسيمات β والكميات في الاضمحلال النووي ، على التوالى. ويبين الشكل 2 رسما تخطيطيا لاضمحلال K-40، موضحا ما ورد أعلاه.

الشكل 2. – مخطط اضمحلال النويدات المشعة K-40.

يمكن اكتشاف الجسيمات المؤينة الناشئة أثناء التحلل الإشعاعي للنواة بواسطة معدات خاصة. في هذا العمل، نستخدم إعداد قياس يسجل جسيمات بيتا المصاحبة لتحلل نوى النويدات المشعة K-40 التي تشكل جزءًا من العينة المقاسة.

يظهر الرسم التخطيطي لإعداد القياس في الشكل 3.

الشكل 3. - رسم تخطيطي لتركيب القياس.

1- كوفيت بعينة مقاسة بوكل;

2 – عداد جيجر مولر .

3 – كتلة الجهد العالي.

4 - مشكل النبض؛

5 – عداد النبض.

6 - الموقت.

دعونا نفكر في عملية تسجيل جسيمات بيتا المتكونة في العينة المقاسة (مصدر الإشعاع) باستخدام أداة القياس.

نشير إلى النشاط غير المعروف للنويدات المشعة K-40 في العينة المقاسة أ س. وهذا يعني أن كل ثانية في العينة، في المتوسط، أ سنواة النويدات المشعة K-40؛

يتم تسجيل الإشعاع خلال بعض أوقات تشغيل التثبيت ر يتغير. ومن الواضح أنه خلال هذا الوقت سوف تتحلل العينة، في المتوسط، أ س ر يتغيرالنوى.

مع الأخذ في الاعتبار المحصول النسبي لجسيمات بيتا لكل اضمحلال نووي، فإن عدد جسيمات بيتا المنتجة في العينة أثناء تشغيل التثبيت سيكون مساوياً لـ أ س ر يتغير ·ν β ;

وبما أن المصدر له أبعاد محدودة، فإن بعض جسيمات بيتا سيتم امتصاصها بواسطة مادة المصدر نفسها. احتمالا سويسمى امتصاص جسيم بيتا الناتج في المصدر بواسطة مادة المصدر نفسه بمعامل الامتصاص الذاتي للإشعاع. ويترتب على ذلك أنه من المصدر خلال فترة القياس بأكملها في جميع الاتجاهات (في زاوية صلبة قدرها 4π)، في المتوسط، أ س ر يتغير ·ν β ·(1-س) جسيمات بيتا؛

يمر جزء صغير فقط عبر الكاشف (عداد جيجر-مولر). زلجميع جسيمات بيتا المنطلقة من المصدر، اعتمادًا على الحجم والموقع النسبي للعينة والكاشف. سوف تطير الجسيمات المتبقية عبر الكاشف. تعديل زويسمى العامل الهندسي لنظام عينة الكاشف. وبالتالي، فإن العدد الإجمالي لجزيئات بيتا التي دخلت حجم عمل الكاشف من العينة أثناء تشغيل التثبيت سيكون مساويًا لـ أ س ر يتغير ·ν β ·(1-س)· ز;

نظرًا لخصوصية تشغيل أجهزة الكشف عن الإشعاعات المؤينة من أي نوع (بما في ذلك أجهزة كشف جيجر-مولر)، فإن نسبة معينة فقط ε (تسمى كفاءة الكشف للكاشف) الجسيمات التي تمر عبر الكاشف تطلق نبضًا كهربائيًا عند مخرجها. الكاشف "لا يلاحظ" الجزيئات المتبقية. تتم معالجة هذه النبضات الكهربائية بواسطة الدائرة الإلكترونية لجهاز القياس ويتم تسجيلها بواسطة جهاز العد الخاص بها. وبالتالي، أثناء تشغيل التثبيت، سيقوم جهاز العد بتسجيل الأحداث "المفيدة" (النبضات) الناجمة عن تحلل نواة K-40 في العينة المقاسة؛

بالتزامن مع جزيئات بيتا من العينة المقاسة -
- سيقوم نظام القياس أيضًا بتسجيل كمية معينة - - ما يسمى بجسيمات الخلفية الناتجة عن النشاط الإشعاعي الطبيعي لهياكل البناء المحيطة والمواد الإنشائية والإشعاع الكوني وما إلى ذلك.

وبذلك يكون العدد الإجمالي للأحداث ن X، مسجلة بواسطة جهاز إعادة الحساب الخاص بتركيب القياس عند قياس عينة مقاسة ذات نشاط غير معروف أ Xلبعض الوقت ر يتغير، يمكن تمثيلها في النموذج

المحاسبة الدقيقة للتعديلات س, زو ε المدرجة في الصيغة (7)، في الحالة العامة، معقدة للغاية. لذلك، في الممارسة العملية غالبا ما يستخدمون نسبي طريقة قياس النشاط . يمكن تنفيذ هذه الطريقة في ظل وجود مصدر مرجعي للإشعاع المشع (مقياس مثالي للنشاط) ذو نشاط معروف أ هلها نفس الشكل والأبعاد وتحتوي على نفس النويدة المشعة الموجودة في العينة قيد الدراسة. في هذه الحالة، جميع عوامل التصحيح هي ν β , س, ز, ε - سيكون هو نفسه بالنسبة للدراسة والأدوية المرجعية.

وللحصول على مقياس مثالي للنشاط يمكننا كتابة عبارة مشابهة للعبارة (7) للعينة قيد الدراسة

إذا اخترنا نفس وقت القياس للاختبار والعينات المرجعية، فإننا نعبر عن المنتج
ومن الصيغة (8) واستبدال هذا التعبير في الصيغة (7) نحصل على تعبير للتحديد العملي لنشاط عينة الاختبار A X

, بك , (9)

أين أ ه- نشاط المقياس المرجعي، Bq؛

ن X- عدد الأحداث المسجلة أثناء قياس عينة الاختبار؛

ن ه- عدد الأحداث المسجلة أثناء قياس القياس المرجعي؛

ن F- عدد الأحداث المسجلة أثناء قياسات الخلفية.

إجراءات أداء العمل المختبري

1. قم بتشغيل الوحدة، واضبط وقت القياس (3 دقائق على الأقل) واتركها "تسخن" لمدة 15 -20 دقيقة.

2. قم بأخذ قياسات الخلفية 5 مرات على الأقل. نتائج كل قياس (i – th) -

3. احصل على عينة قياس من معلمك. تحقق مع معلمك من كمية كلوريد البوتاسيوم في العينة المقاسة. باستخدام الصيغة (6)، احسب عدد نوى النويدات المشعة K-40 في العينة المقاسة.

4. ضع عينة القياس تحت نافذة عمل الكاشف وقم بقياس العينة 5 مرات على الأقل. نتائج كل قياس - -ضعها في ورقة العمل.

5. احصل على عينة قياس من معلمك وقم بتوضيح قيمة نشاط النويدة المشعة K-40 الموجودة فيها.

6. ضع مقياسًا قياسيًا أسفل نافذة عمل الكاشف وقم بقياسه 5 مرات على الأقل. نتائج كل قياس - - أدخل في ورقة العمل 1.

7. باستخدام الصيغة (9) لكل سطر، احسب قيمة نشاط العينة المقاسة. نتائج الحساب - - أدخل في ورقة العمل 1.

8. باستخدام الصيغة (5) لكل صف من الصف الأول في ورقة العمل، احسب قيمة نصف العمر -
- النويدات المشعة K-40.

9. تحديد الوسط الحسابي لعمر النصف

وتقدير الانحراف المعياري

حيث L هو حجم العينة (عدد القياسات، على سبيل المثال، L = 5).

يتم كتابة قيمة نصف عمر النويدات المشعة K-40 التي تم الحصول عليها نتيجة للعمل المختبري في النموذج:

، سنين،

أين ر ص , ل -1 هو معامل الطالب المقابل (انظر الجدول 2)، و

- جذر متوسط مربع الخطأ للوسط الحسابي.

10. استخدام قيمة نصف العمر التي تم الحصول عليها
تقدير قيم ثابت الاضمحلال λ ومتوسط عمر النواة τ = 1/τالنويدات المشعة
.

11. مقارنة النتائج بالقيم المرجعية.

الجدول 1. ورقة عمل النتائج.

الجدول 2. قيم معاملات الطالب لاحتمالات الثقة المختلفة صوعدد درجات الحرية (ل-1):

إل-1	ص
إل-1

أسئلة التحكم

1. ما هي نظائر العنصر الكيميائي؟

2. اكتب قانون الانحلال الإشعاعي في الصور التفاضلية والتكاملية.

3. ما هو نشاط مصدر النويدة المشعة للإشعاع المؤين؟ ما هي وحدات القياس الموجودة للنشاط؟

4. بموجب أي قانون يتغير نشاط المصدر مع مرور الوقت؟

5. ما هو ثابت الاضمحلال ونصف العمر ومتوسط عمر نواة النويدة المشعة؟ وحدات القياس الخاصة بهم. اكتب العبارات التي تربط هذه الكميات.

6. حدد عمر النصف للنويدتين المشعتين Rn-222 و Ra-226 إذا كان ثابت اضمحلالهما هو، على التوالي، 2.110 -6 s -1 و 1.3510 -11 s -1 .

7. عند قياس عينة تحتوي على نويدات مشعة قصيرة العمر، تم تسجيل 250 نبضة خلال دقيقة واحدة، وبعد ساعة واحدة من بدء القياس الأول، تم تسجيل 90 نبضة في دقيقة واحدة. تحديد ثابت الاضمحلال ونصف عمر النويدات المشعة إذا كان من الممكن إهمال خلفية إعداد القياس.

8. اشرح نمط اضمحلال النويدات المشعة K-40. ما هو المحصول النسبي للجسيمات المؤينة؟

9. شرح المعنى المادي للمفاهيم: كفاءة تسجيل الجزيئات النووية بواسطة كاشف. العامل الهندسي لإعداد القياس؛ معامل الامتصاص الذاتي للإشعاع.

10. شرح جوهر الطريقة النسبية لتحديد نشاط مصدر الإشعاع المؤين.

11. ما هو عمر النصف للنويدة المشعة إذا انخفض نشاط عقارها بمقدار 16 مرة خلال 5 ساعات؟

12. هل يمكن تحديد نشاط عينة تحتوي على K-40 عن طريق قياس شدة إشعاع جاما فقط؟

13. ما نوع طيف الطاقة الذي يمتلكه إشعاع β + وإشعاع β؟

14. هل من الممكن تحديد نشاط العينة عن طريق قياس شدة إشعاع النيوترينو (النيوترينو المضاد) الخاص بها؟

15. ما هي طبيعة طيف الطاقة لأشعة جاما المنبعثة من K-40؟

16. ما هي العوامل التي تحدد خطأ الجذر المتوسط في تحديد نصف عمر K-40 في هذا العمل؟

مثال على حل المشكلة

حالة.حدد قيمة ثابت الانحلال الإشعاعي π وعمر النصف T 1/2 للنويدة المشعة 239 Pu، إذا حدث في المستحضر 239 Pu 3 O 8 بكتلة m = 3.16 ميكروغرام، Q = 6.78 10 5 انحلال نووي في زمن ر = 100 ثانية.

حل.

النشاط الدوائي A = Q/t = 6.78·10 5 /100 = 6.78·10 3, dis/s (Bq).

كتلة 239 بو في التحضير

حيث A mol هي الكتل المولية المقابلة.

عدد نوى Pu-239 في التحضير

حيث N A هو عدد أفوجادرو.

ثابت الاضمحلال λ = أ/ ن 239 = 6.78·10 3 /6.75·10 15 = 1.005·10 -12 ، ق -1 .

نصف الحياة

ت 1/2 = ln2/l = 6.91 10 11 ج.

اقتراحات للقراءة.

1. أبراموف، ألكسندر إيفانوفيتش. أساسيات الأساليب التجريبية للفيزياء النووية: كتاب مدرسي للطلاب. الجامعات / أ.ي. أبراموف، يو.أ.، كازانسكي، إ.س. ماتوسيفيتش - الطبعة الثالثة، المنقحة. وإضافية - م: إنرجواتوميزدات، 1985.- 487 ص.

2. علييف، رامز أفتانديلوفيتش. النشاط الإشعاعي: [كتاب مدرسي للطلاب. الجامعات والتعليمية في اتجاه التعليم المهني العالي 020100 (ماجستير في الكيمياء) وتخصص التعليم المهني العالي 020201 - "الكيمياء الأساسية والتطبيقية"] / ر.أ. علييف، س.ن. كالميكوف - سانت بطرسبرغ؛ موسكو؛ كراسنودار: لان، 2013 .- 301 ص.

3. موخين، كونستانتين نيكتفوروفيتش. الفيزياء النووية التجريبية: كتاب مدرسي: [في 3 مجلدات] / ك.ن. موخين - سانت بطرسبرغ؛ موسكو؛ كراسنودار: لان، 2009.

4. كوروبكوف، فيكتور إيفانوفيتش. طرق تحضير المستحضرات ومعالجة نتائج قياسات النشاط الإشعاعي / V.I. كوروبكوف ، ف.ب. لوكيانوف.- م.: أتوميزدات، 1973.- 216 ص.