Равновесного количества радона после его отделения
От материнской среды
  |
Рис. 1.
Если же равновесное количество радона отделить от материнского вещества, то он будет распадаться согласно уравнению
(7)
Распад радона также показан на рис. 1; очевидно, обе кривые дополняют друг друга до единицы.
У ряда материнских веществ период полураспада не столь велик, чтобы их активность можно было считать постоянной в течение времени наблюдения. В таком случае говорят, что дочерний продукт находится в подвижном (переходном) равновесии с материнским веществом. Активность дочернего продукта возрастает, переходит через максимум и, наконец, спадает с периодом материнского вещества в соответствии с уравнением (4), которое охватывает и этот случай. Конечная стадия распада начинается по истечении достаточно большого времени t, чтобы 
стало пренебрежимо малым по сравнению с 
. Число атомов дочернего продукта тогда равно:
.
Чтобы равновесие стало вековым, активности материнского и дочернего веществ должны быть равны, т. е., или
.
Таким образом, отношение:
.
Эта величина больше единицы. Следовательно, активность дочернего элемента, будучи пропорциональной числу имеющихся атомов, при переходном равновесии больше, чем при вековом.
Важным примером этого может служить переход 212Pb ® 212Bi с lB = 1,816´10-5 с-1 и lС = 1,910´10-4 с-1. Пусть изолированный диск покрыт активным осадком тория, в котором содержится известное количество 212Pb, равное количеству его при вековом равновесии с долгоживущим предшественником 228Тh (1,9 г.). Если в одном случае 212Bi находится в переходном равновесии, а во втором случае – в вековом равновесии с 212Pb, то отношение активностей, обусловленных 212Bi, в этих обоих случаях равно:
|
|
|
Таблица 4 иллюстрирует установление равновесия между 218Pb и 226Ra.
Характеристики радиоактивных семейств
К началу второй мировой войны были известны важнейшие характеристики всех трех встречающихся в природе радиоактивных семейств, однако необходимо было продолжать детальное их изучение, в частности исследовать редкие типы распада. Например, 210Bi является преимущественно b-излучателем, но в 1947 г. Брода и Физер открыли, что он иногда распадается с испусканием a-частицы, причем на каждые 107 актов b-распада приходится около трех a-распадов.
На рис. 2…4 показаны схемы последовательных стадий распада. Соотношение ветвей распада (когда они имеются) дано в процентах.
Более подробно свойства представлены в табл. 1…3. В последнем столбце приводится энергия распада (Q), равная разности энергий между начальным состоянием (обычно – основным состоянием) распадающегося ядра и основным состоянием дочернего ядра.
|
|
|
 |
Таблица 1
Свойства членов ториевого ряда (4n)
| Изотоп | Испускаемые частицы | Период полураспада | Постоянная распада, с-1 | Основная энергия a- частиц, МэВ | Граничная энергия b-спектра, МэВ | Полная энергия распада, МэВ |
| 232Th | a | 1,41´1010 лет | 1,52´10-18 | 3,98 | - | 4,05 |
| 228Ra | b | 5,76 лет | 3,28´10-9 | - | ~0,012 | ~0,04 |
| 228Ac | b | 6,13 ч | 3,14´10-5 | - | 2,18 | 4,66 |
| 228Th | a | 1,91 года | 1,16´10-8 | 5,34 (28%) 5,42 (72%) | - | 5,52 |
| 224Ra | a | 3,66 дн. | 2,20´10-6 | 4,45 (4,6%) 5,68 (95%) | - | 5,78 |
| 220Rn | a | 55,6 с | 1,27´10-2 | 6,28 | - | 6,40 |
| 216Po | a, b | 0,15 с | 4,39 | 6,774 | ? | 6,90 |
| 216At | a | ~3´10-4 с | 2,31´103 | 7,79 | - | 7,94 |
| 212Pb | a, b | 10,64 ч | 1,82´10-5 | - | 0,589 | 0,59 |
| 212Bi | b, a | 60,6 мин | 1,91´10-4 | 6,047 (27%) 6,086 (70%) | 2,250 | b 2,25 |
| 212Po | a | 3´10-7 с | 2,28´106 | 8,776 | - | 8,95 |
| 208Tl | b | 3,05 мин | 3,27´10-3 | - | 1,79 | 4,99 |
| 208Pb | стабильный | |||||
Таблица 2
Свойства членов ряда 238U (4n+2)
| Изотоп | Испускаемые частицы | Период полураспада | Постоянная распада, с-1 | Основная энергия a- частиц, МэВ | Граничная энергия b-спектра, МэВ | Полная энергия распада, МэВ | ||
| 238U | a | 4,5´109 лет | 4,87´10-18 | 4,18 | - | 4,25 | ||
| 234Th | b | 24, 10 дн. | 3,33´10-7 | - | 0,205 | ~0,2 | ||
| 234mPa | b | 1,18 мин | 9,83´10-3 | - | 2,232 | 2,3 | ||
| 234Pa | b | 6,66 ч | 2,89´10-5 | - | 1,2 | ~2,2 | ||
| 234U | a | 2,48´105 лет | 8,86´10-14 | 4,76 | - | 4,85 | ||
| 230Th | a | 8´104 лет | 2,75´10-13 | 4,61 (25%), 4,68 (75%) | - | 4,765 | ||
| 226Ra | a | 1620 лет | 1,36´10-11 | 4,589 (5,7%) 4,777 (94,3%) | - | 4,863 | ||
| 222Rn | a | 3,825 дн. | 2,10´10-6 | 5,486 | - | 5,587 | ||
| 218Po | a, b(0,018%) | 3,05 мин | 3,79´10-3 | 5,998 | ? | a 6,11 b 0,33 | ||
| 218At | a, b(0,1%) | ~2 с | 0,3466 | 6,63 | ? | a 6,75 b 2,67 | ||
| 218Rn | a | 0,019 с | 36,48 | 7,12 | - | 7,25 | ||
| 214Pb | b | 26,8 мин | 4,31´10-4 | - | 0,65 | ? | ||
| 214Bi | b, a(0,02%) | 19,7 мин | 5,86´10-4 | 5,444 (55%) 5,505 (45%) | 3,17 | b 3,17 a 5,61 | ||
| 214Po | a | 1,64´10-4 с | 4,23´103 | 7,680 (>99%) 9,069(0,002%) | - | 7,826 | ||
| 210Tl | b | 1,3 мин | 8,75´10-3 | - | 1,8 | 5,39 | ||
| 210Pb | b | 22,3 лет | 1,16´10-9 | - | 0,018 | 0,065 | ||
| 210Bi | b, a(~10-4%) | 5,0 дн. | 1,61´10-6 | ? | 1,17 | 1,17 a 5,01 | ||
| 210Po | a | 138,4 дн. | 5,80´10-8 | 5,298 | - | 5,406 | ||
| 206Tl | b | 4,19 мин | 2,76´10-3 | - | 1,51 | 1,51 | ||
| 206Pb | стабильный
| |||||||
Таблица 3
Свойства членов ряда 235U(4n+3)
| Изотоп | Испускаемые частицы | Период полураспада | Постоянная распада, с-1 | Основная энергия a- частиц, МэВ | Граничная энергия b-спектра, МэВ | Полная энергия распада, МэВ | ||
| 235U | a | 7´108 лет | 3,08´10-17 | 4,20 (4%) 4,40 (83%) 4,47 (3%) 4,58 (10%) | - | 4,66 | ||
| 231Th | b | 25,52 ч | 7,51´10-6 | - | 0,302 | 0,324 | ||
| 231Pa | a | 3,28´104 лет | 6,41´10-13 | 4,72 (11%) 4,94 (25%) 5,00 (47%) 5,04 (11%) | - | 5,131 | ||
| 227Ac | b (98,6%), a (1,4%) | 21,77 лет | 9,99´10-10 | 4,94 | 0,04 | b 5,03 | ||
| 227Th | a | 18,72 дн. | 4,41´10-7 | 5,65 – 6,03 | - | 6,138 | ||
| 223Fr | b (>99%), a(~10-3%) | 21,8 мин | 5,50´10-4 | ? | 1,2 | b 1,2 a 5,60 | ||
| 223Ra | a | 11,435 дн. | 7,16´10-7 | 5,42 – 5,86 | - | 5,86 | ||
| 219At | a (97%), b (3%) | 0,9 мин | 1,28´10-2 | 6,27 | ? | a 6,39 b 1,45 | ||
| 219Rn | a | 3,96 с | 1,77´10-1 | 6,43 (12%) 6,56 (15%) 6,82 (69%) | - | 6,95 | ||
| 215Bi | b | 7 мин | 1,44´10-3 | - | ~2 | 2,01 | ||
| 215Po | a (>99%) b (2´10-4%) | 1,78´10-3 с | 3,79´102 | 7,365 | ? | a 7,51 b 0,8 | ||
| 215At | a | 1´10-4 с | 6,93´103 | 8,00 | - | 8,15 | ||
| 211Pb | b | 36,1 мин | 3,20´10-4 | - | 1,39 | 1,4 | ||
| 211Bi | a (99,7%), b (0,28%) | 2,15 мин | 5,35´10-3 | 6,272 (16%) 6,618 (84%) | ? | a 6,746 b 0,61 | ||
| 211Po | a | 0,516 с | 1,333 | 7,434 | - | 7,58 | ||
| 207Tl | b | 4,77 мин | 2,41´10-3 | - | 1,44 | 1,44 | ||
| 207Pb | стабильный
| |||||||
Таблица 4
Отношение активностей 218 Pо и 226 Ra
при распаде чистого 226 Ra с течением времени
| Время, лет | Отношение A(226Ra) к A0(226Ra) | Отношение A(218Pо) к A0(226Ra) | Отношение A(218Pо) к A(226Ra) |
| 1 | 0,999572 | 0,030598 | 0,030611 |
| 2 | 0,999145 | 0,060247 | 0,060298 |
| 4 | 0,99829 | 0,116811 | 0,117011 |
| 6 | 0,997436 | 0,169914 | 0,170351 |
| 8 | 0,996583 | 0,219765 | 0,220519 |
| 10 | 0,99573 | 0,26656 | 0,267703 |
| 15 | 0,993603 | 0,371359 | 0,37375 |
| 20 | 0,991479 | 0,460768 | 0,464728 |
| 30 | 0,987246 | 0,601958 | 0,609734 |
| 40 | 0,983031 | 0,704299 | 0,716457 |
| 50 | 0,978834 | 0,778175 | 0,795002 |
| 75 | 0,968419 | 0,883402 | 0,91221 |
| 100 | 0,958116 | 0,926187 | 0,966676 |
| 150 | 0,937836 | 0,94135 | 1,003748 |
| 200 | 0,917985 | 0,928774 | 1,011753 |
| 300 | 0,879536 | 0,891722 | 1,013855 |
| 400 | 0,842697 | 0,854455 | 1,013953 |
| 800 | 0,710139 | 0,720051 | 1,013958 |
| 1200 | 0,598432 | 0,606785 | 1,013958 |
| 1600 | 0,504297 | 0,511336 | 1,013958 |
| 2400 | 0,358121 | 0,363119 | 1,013958 |
| 3200 | 0,254316 | 0,257865 | 1,013958 |
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Устройство альфа-спектрометра показано на рисунке 5.
Включение спектрометра
1.1. Включите питание компьютера и дождитесь загрузки операционной системы.
1.2. Включите альфа-спектрометр.
1.3. Запустите рабочую программу спектрометра щелчком мыши по соответсвтующему ярлыку.
1.4. Прогрейте спектрометр в течение 30 мин.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 61; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!