На главную страницу

УЧЕБНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

 

О лаборатории

В учебной лаборатории ядерной физики физического факультета обучаются студенты 3-го курса физического факультета, студенты факультета ПМ-ПУ и студенты факультета географии и геоэкологии СПбГУ, выполняют учебную практику школьники АГ СПбГУ, ФМЛ №30, ФМЛ №239 и из других школ. Кроме того, на договорной основе в лаборатории проходят лабораторный практикум студенты некоторых учебных заведений Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона.

Лаборатория предлагает 8 лабораторных работ. Каждая работа состоит из двух тематически связанных частей. Главная цель проводимых занятий – ознакомить студентов с основными понятиями и методами экспериментальной ядерной физики. Занятия студентов в лаборатории ядерной физики являются практической частью курса лекций «Ядерная физика». Практические занятия помогают закрепить знания, полученные из лекций по ядерной физики. Особое внимание уделяется свойствам ядерных излучений (альфа, бета, гамма, нейтронного), процессам взаимодействия этих излучений с веществом. Подробно изучаются методы регистрации ядерных излучений. Студенты знакомятся с основными понятиями дозиметрии ядерного излучения.

Для учащихся, выполняющих лабораторный практикум на договорной основе, при необходимости и наличии соответствующего оборудования, возможны изменения в методике проведения опытов и постановка дополнительных лабораторных работ.

Перед выполнением лабораторной работы студенты должны ознакомиться с содержанием работы. При проведении занятий используются методическое пособие «Практикум по ядерной физике» (авторы Ю.Г.Жуковский, В.О.Сергеев, Н.М.Антоньева и др.). Пособие содержит описание почти всех лабораторных работ. Описание каждой работы состоит из теоретического раздела и экспериментальной части. Теоретические разделы руководства написаны достаточно подробно, что позволяет использовать руководство даже в случаях, когда не читался лекционный курс. В экспериментальной части описания излагается методика проведения измерений. Все методические руководства доступны через интернет. Для студентов выход в интернет возможен непосредственно с компьютеров, установленных в лаборатории.

Лаборатория позволяет ознакомиться с различными методами регистрации ядерных излучений. При этом используются сцинтилляционные, полупроводниковые и газоразрядные детекторы. Часть лабораторных работ посвящена измерению и обработке спектров, возникающих при радиоактивном распаде ядер. Изучаются альфа- и бета- распады ядер. При выполнении работ по дозиметрии излучений студенты знакомятся с методами защиты от ядерных излучений.

В лабораторных установках используются современное оборудование и приборы. Лабораторные работы по изучению спектров радиоактивных веществ выполняются на спектрометрах Canberra и Ortec с использованием современных ЭВМ.

В настоящее время в связи с отсутствием должного количества источников ионизирующих излучений требуемой активности некоторые лабораторные стенды не функционируют

 

 

Лабораторные работы

Работы с источниками гамма-излучения

Сцинтилляционный гамма-спектрометр.

Определение энергии гамма-излучения с помощью сцинтилляционного спектрометра

В работе изучается взаимодействие гамма-излучения с веществом и методы регистрации гамма-квантов и рассматриваются спектры гамма-лучей, испускаемых радиоактивными нуклидами. Производится калибровка спектрометра с помощью двух нуклидов с известной энергией гамма-квантов. Затем измеряются гамма-спектры неизвестных нуклидов и из градуировочного графика находятся энергии гамма-линий. По таблицам определяются неизвестные нуклиды. Также вычисляются разрешение, фоточасть и эффективность спектрометра.

Измерения спектров проводятся на сцинтилляционном спектрометре с детектором NaJ(Tl). Импульсы, поступающие от фотоумножителя, через спектрометрический усилитель подаются на вход многоканальнго анализатора, который входит в состав персонального компьютера. Детектор окружен свинцовой защитой, внутри которой помещены различные источники гамма-лучей. Два радиоактивных препарата являются градуировочными - по фотопикам в спектрах этих препаратов устанавливается зависимость номера канала анализатора от энергии гамма-лучей. С помощью полученной градуировочной зависимости, которая аппроксимируется полиномом первой или второй степени, определяются энергии гамма-лучей, испускаемых другими радиоактивными препаратами, установленными в свинцовом контейнере. Обработка данных проводится на персональном компьюторе.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе рассматриваются различные типы сцинтилляционных кристаллов и их свойства. Описывается принцип действия сцинтилляционных спектрометров и приводятся их характеристики.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время по причине отсутствия источников ионизирующих излучений выполняются не все задания
Взаимодействие гамма-лучей с веществом.

Определение энергии гамма-излучения методом поглощения

Целью работы является определение энергии гамма-лучей методом поглощения.

В работе изучается взаимодействие гамма-излучения с веществом и методы регистрации гамма-квантов. Рассматриваются такие явления как фотоэффект, рассеяние излучения на электронах (комптоновский эффект) и эффект образования электрон-позитронных пар. В работе решается физическая задача по использованию этих эффектов для определения энергии гамма-квантов.

Экспериментальная установка состоит из свинцового контейнера с источником гамма-лучей, системы для размещения фильтров и регистрирующей системы, состоящей из сцинтилляционного детектора, фотоэлектронного умножителя, усилителя-формирователя и счетного устройства. Между источником р/а излучения и детектором размещаются поглотители различной толщины из различных материалов. В качестве фильтров используются Al-, Cu- и Pb-пластинки толщиной 1-30 мм. В опытах измеряется зависимость скорости счета от суммарной толщины установленных фильтров. Из экспоненциального закона поглощения гамма-лучей в веществе вычисляются полные коэффициенты ослабления: строится график этой зависимости в полулогарифмическом масштабе и по методу наименьших квадратов находится полный коэффициент поглощения для данного вида фильтров. Далее по величине полного коэффициента поглощения из таблиц и графиков находится энергия гамма-квантов, испускаемых используемым радиоактивным препаратом. Точность определения энергии монохроматического гамма-излучения в работе не хуже 7%.

Работа может выполнятся и на гамма-спектрометре.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе описываются процессы взаимодействия гамма-лучей с веществом. Приводятся зависимости вероятности фотоэффекта, комптоновского рассеяния и эффекта образования пар от энергии гамма-излучения и от порядкового номера Z вещества.

В лаборатории имеются 3 лабораторные установки (6 рабочих мест).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Дозы ионизирующих излучений.

Прохождение гамма-излучения через вещество

Работа посвящена определению мощности дозы, создаваемой радиоактивным источником ионизирующего излучения и методам защиты от излучений.

В работе даются важные для каждого человека, тем более для физика, сведения о воздействии ионизирующих излучений на биологические объекты. Демонстрируются методы защиты от ионизирующих излучений. Приводятся значения дозовых пределов согласно нормативным правилам, действующим на территории РФ. Обсуждаются методы измерения активности р/а препаратов.

В работе снимается зависимость интенсивности гамма-излучения от расстояния между источником и детектором. Вычисляется кратность снижения дозы излучения за счет установки защиты из различных материалов. Определяются активность источника гамма-излучения и мощность дозы в зоне действия пучка излучения р/а препарата.

Радиоактивный источник гамма-лучей помещается внутри свинцового контейнера с узким окном. Контейнер может передвигаться, что позволяет изменять расстояние между источником и детектором гамма-излучения. В качестве детектора используется сцинтилляционный кристалл. Работа состоит из двух опытов и одного упражнения. В первом опыте измеряется скорость счета в зависимости от расстояния между источником гамма-лучей и детектором. Графически строится зависимость между величиной NR2 и R, где N - регистрируемая скорость счета, R - расстояние между источником и детектором. Во втором опыте определяется кратность ослабления пучка гамма-лучей в результате установки фильтров между источником и детектором. Упражнение заключается в расчете активности препарата и мощности дозы в области детектора с использованием табличных данных о величине ионизационной постоянной для применяемого радиоактивного нуклида. Вычисленная таким образом мощность дозы сравнивается с допустимой нормой.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе даются сведения об основных дозиметрических величинах. Приводятся нормы, установленные правилами радиационной безопасности. Рассматриваются влияние различных видов ядерных излучений на вещество и методы защиты от ядерных излучений.

В лаборатории имеются 2 лабораторных установки (4 рабочих места).

Дозы ионизирующих излучений.

Определение активности радиоактивного препарата методом совпадений

Изучается взаимодействие ионизирующего излучения с веществом, его воздействие на биологические объекты и методы измерения активности р/а препаратов. Измеряются активность препарата и доза.

Активность препарата 60Со определяется методом гамма-гамма или бета-гамма совпадений.

Экспериментальная установка состоит из двух сцинтилляционных детекторов NaJ(Tl), включенных на совпадения. Между детекторами устанавливается небольшой источник 60Со и измеряется скорость счета гамма-лучей для каждого детектора в отдельности и скорость счета совпадений. При обработке данных учитывается фон установки и разрешающее время схемы совпадений. Результат представляется как в системе единиц СИ (Беккерель), так во внесистемной системе единиц (Кюри).

Для бета-гамма совпадений в канале регистрации бета-частиц используется торцевой счетчик Гейгера-Мюллера или пластический сцинтиллятор заряженных частиц.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе описываются методы определения активности радиоактивных препаратов. Обсуждаются условия применения метода совпадений, который используется в данной работе.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Работы с источниками альфа-излучения

Взаимодействие альфа-частиц с веществом.

Определение энергии альфа-частиц по их пробегу

В работе изучается взаимодействие альфа-частиц с веществом и методы определения энергии альфа-частиц. Рассматриваются эффекты кулоновского взаимодействия альфа-частиц с ядрами атомов и атомными электронами. Приводится формула Резерфорда, положившая начало современной физике ядра.

Студенты снимают зависимость скорости счета альфа-частиц от давления в вакуумной камере и вычисляют пробег альфа-частиц. Из таблиц и графиков находится энергия альфа-частиц.

Экспериментальная установка состоит из латунной цилиндрической камеры диаметром 35 мм и длиной 50 см. В одном конце камеры помещается источник альфа-частиц, в другом конце - сцинтилляционный детектор на основе кристалла ZnS, импульсы от которого подаются на пересчетное устройство. Камера может откачиваться форвакуумным насосом до давления 2 мм рт.ст. По мере наполнения камеры воздухом измеряется скорость счета альфа-частиц, достигших детектора. По функции зависимости скорости счета от давления воздуха в камере определяется средний пробег альфа-частиц. Вводятся поправки на температуру воздуха. Величина измеренного пробега приводится к величине пробега в воздухе при атмосферном давлении и затем по номограмме "энергия альфа-частиц - пробег" определяется их энергия. Точность определения энергии альфа-частиц в этой работе составляет ~5%.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе рассматриваются процессы взаимодействия альфа-частиц с веществом и описываются различные экспериментальные методы определения их энергии.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Полупроводниковый альфа-спектрометр.

Определение энергии альфа-частиц, испускаемых р/а препаратом, с помощью полупроводникового альфа-спектрометра

В работе изучается взаимодействие альфа-частиц с веществом и методы определения энергии альфа-частиц. Рассматриваются свойства полупроводников, которые используются для регистрации и спектрометрии заряженных частиц. Метод используется для определения энергии альфа-частиц, в том числе альфа-частиц, испускаемых природным радоном.

Задачей работы является измерение спектров альфа-частиц на спектрометре с полупроводниковым детектором, определение энергии альфа->частиц и идентификация нуклидов, при распаде которых возникают эти альфа-частицы.

Производится калибровка полупроводникового спектрометра по альфа-линиям известной энергии. Затем снимаются спектры неизвестных альфа-излучателей. Из градуировочного графика определяются энергии альфа-частиц неизвестных элементов. По таблицам определяются неизвестные элементы. Также вычисляется разрешение спектрометра.

Экспериментальная установка состоит из вакуумной камеры, в которую помещаются источники (их максимальное число 6) и полупроводниковый Si-детектор. Амплитудный анализ и обработка спектра альфа-частиц проводятся на персональном компьютере.

В качестве градуировочного препарата обычно используется источник 226Rа с продуктами его распада. Полученная зависимость номера канала анализатора, соответствующего альфа-пику, от энергии альфа-частиц аппроксимируется линейной функцией. С помощью найденной градуировки определяются энергии альфа-частиц, испускаемых другими источниками, и определяются ширины альфа-пиков на половине их высоты. Точность определения энергии альфа-частиц в работе составляет 0,5%. Также аппаратура позволяет проанализировать форму пика, в том числе от различных нуклидов.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе приводятся основные сведения об альфа-распаде атомных ядер и рассматриваются принципы действия спектрометров заряженных частиц с использованием полупроводниковых кристаллов.

В лаборатории имеются 1 лабораторная установка (2 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Работы с источниками бета-излучения

Взаимодействие электронов с веществом.

Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения

В работе даны основные представления о бета-распаде. Изучается взаимодействие бета-частиц с веществом, эффекты рассеяния и поглощения электронов в веществе. Рассматриваются методы определения энергии электронов.

Снимается кривая поглощения, т.е. зависимость скорости счета бета-частиц от толщины алюминиевого поглотителя. По формулам определяется граничная энергия бета-спектра источника.

Радиоактивный источник бета-частиц устанавливается в свинцовой камере. Над источником установлен детектор бета-частиц (сцинтилляционный кристалл или торцевой счетчик Гейгера-Мюллера). Между источником и детектором помещаются алюминиевые пластинки толщиной 10 - 200 мкм. Всего может быть использовано до сотни пластинок. В опыте измеряется зависимость скорости счета бета-частиц, прошедших через установленные фильтры, от суммарной толщины фильтров d. По графику этой зависимости определяется слой половинного поглощения и пробег бета-частиц в алюминии. По графику зависимости пробега от граничной энергии бета-спектра ЕГР и по формулам, связывающим величину пробега с ЕГР, определяется граничная энергия бета-спектра и по таблицам радиоактивный нуклид. Точность определения граничной энергии не хуже 10%.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе рассматриваются процессы взаимодействия электронов с веществом. Приводятся формулы, связывающие пробег электронов с их энергией. Описываются различные экспериментальные методы определения энергии электронов.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Взаимодействие электронов с веществом.

Обратное рассеяние электронов

Изучается взаимодействие бета-частиц с веществом и методы определения их энергии. Пучок электронов рассеивается на различных материалах различной толщины. Снимается зависимость скорости счета обратно рассеянных электронов от Z образца и от толщины пленки на подложке. Определяются материал неизвестного образца, концентрация элементов в сплаве и толщина пленки на подложке.

Целью работы является определение порядкового номера Z вещества, толщины покрытия и процентного содержания металлов в сплаве по эффекту обратного рассеяния электронов.

Внутри свинцовой камеры установлен источник бета-частиц специальной формы с отверстием внутри. Электроны через специальную диафрагму попадают на исследуемый образец. Над образцом помещается сцинтилляционный детектор (или торцевой счетчик Гейгера-Мюллера), который регистрирует электроны, рассеянные образцом на большие углы (~150о). Сначала измеряется зависимость скорости счета обратно рассеянных электронов n от порядкового номера Z для образцов с известным Z (таких образцов около 20-ти) и устанавливается зависимость n от Z. Затем измеряется скорость счета n для образцов с "неизвестным" Z и по установленной градуировочной зависимости n от Z определяются величины Z для образцов с "неизвестными" Z. Точность определения величины Z образца в данном эксперименте составляет одну-две единицы Z. В этом же опыте определяется процентный состав сплавов. Аналогичные опыты проводятся для определения толщины покрытия.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе рассматриваются процессы взаимодействия электронов с веществом, причем особое внимание уделено процессам рассеяния электронов.

В лаборатории имеются 1 лабораторная установка (2 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Работы с источником нейтронного излучения

Искусственная радиоактивность.

Определение периода полураспада изотопов серебра, родия, индия и алюминия

Изучается явление искусственной радиоактивности и свойства нейтронов. В работе студенты, обрабатывая данные о распаде нуклидов, сталкиваются с задачей разложения кривой распада на несколько экспоненциальных компонент. Эта процедура часто встречается при обработке данных, полученных в самых различных экспериментах.

Индикаторные пластинки (алюминий, серебро, родий и индий) активируются нейтронами. Измеряется зависимость скорости счета бета-частиц, возникающих при распаде образовавшихся изотопов от времени. Кроме того, измеряется зависимость наведенной активности от времени активации индикатора. По полученным кривым определяются периоды полураспада образцов.

Целью работы является определение периода полураспада короткоживущих радиоактивных нуклидов Rh-104, Ag-108, Ag-110 и In-116 ( Т1/2 ~ 14 - 250 с).

Радиоактивные нуклиды получаются при захвате нейтронов ядрами Rh-103, Ag-107, Ag-109 и In-115. Мишени устанавливаются в специальном устройстве, помещенном в контейнер с водой, внутри которого установлен Pu-Be источник. Бета- и гамма-излучение, возникающее при распаде радиоактивных нуклидов, регистрируются сцинтилляционным детектором.

Кроме изучения распада указанных нуклидов выполняются опыты по накоплению их активности, в которых измеряется величина активности в зависимости от времени её накопления.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе приведены основные формулы, описывающие распад радиоактивных нуклидов и их накопление. Дан обзор различных методов определения периодов полураспада.

В лаборатории имеются 4 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время эти стенды не функционируют по причине отсутствия нейтронного источника

Искусственная радиоактивность.

Кривая Бьержа-Вескотта

Изучаются основные свойства нейтронов, источники нейтронов и процессы взаимодействия нейтронов с веществом. В водном замедлителе при помощи индикаторов (серебро и индий) снимаются кривые Бьержа-Вескотта, определяется возраст нейтронов, длина замедления и период полураспада индикатора.

В работе демонстрируется резонансный захват нейтронов различными ядрами.

Мишени (металлические пластинки Cd, Ag, In, Rh) устанавливаются на различных расстояниях (1 - 20 см) от нейтронного Pu-Be источника, размещенного внутри большого контейнера с водой. Увеличение расстояния между источником нейтронов и мишенью соответствует уменьшению энергии нейтронов, попадающих на мишень. После каждой установки мишени с помощью сцинтилляционного детектора измеряется наведенная активность в мишени и затем графически строится функция зависимости скорости счета от расстояния между источником нейтронов и мишенью (кривая "Бьерджа-Вескотта"). По максимуму этой функции определяется резонансная энергия нейтронов и рассчитывается соответствующий "возраст" нейтронов. На той же установке измеряется период полураспада радиоактивного нуклида, который образуется при захвате нейтронов ядрами используемой мишени (см. предыдущую работу).

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе рассматриваются процессы взаимодействия нейтронов с веществом, в том числе процессы замедления нейтронов. Даются основные понятия о резонансном поглощении нейтронов ядрами.

В лаборатории имеются 4 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время эти стенды не функционируют по причине отсутствия нейтронного источника

Работы общего характера

Счётчик Гейгера-Мюллера.

Сборка и исследование газонаполненного счетчика

В предлагаемой работе студенты имеют возможность изучить характеристики этого всё ещё часто применяемого прибора для регистрации ионизирующих излучений. Изучаются основные свойства газонаполненного счетчика ядерных излучений. Целью работы является сборка счетчика, его монтаж в газонаполненной камере и исследование его характеристик.

Работа посвящена сборке, апробации и определению характеристик собранного счетчика Гейгера-Мюллера.

Для сборки счетчиков применяются медные корпуса - трубки диаметром 10-20 мм и проволока диаметром 0,1 мм, которая используется в качестве анодной нити счетчика. Самостоятельно изготовленные счетчики наполняются смесью воздуха и этилового спирта при разных парциальных давлениях компонент и при разных величинах полного давления. Подбираются различные величины сопротивления в цепи включения счетчика в электрическую схему. Для различных вариантов сборки счетчика измеряется его счетная характеристика - зависимость скорости счета от поданного высокого напряжения на счетчик. В итоге выполнения работы и определяются характеристики счетчика Гейгера-Мюллера в оптимальном режиме: рабочее напряжение и мертвое время. Для наблюдения за длительностью и амплитудами импульсов используется осциллограф.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе описываются процессы в газоразрядном счетчике. Рассматриваются различные типы газоразрядных счетчиков и способы гашения разряда в счетчиках.

В лаборатории имеются 2 лабораторных установки (4 рабочих места).

В настоящее время стенд не функционирует по причине отсутствия источников ионизирующих излучений

Счётчик Гейгера-Мюллера.

Определение мёртвого времени газоразрядного счетчика

Изучаются основные свойства газонаполненного счетчика ядерных излучений. Измеряется эффект "просчётов", связанный с конечным разрешающим временем аппаратуры. Этот эффект имеет место во многих случаях, когда имеют дело с интенсивными потоками излучений.

Целью работы является определение рабочей точки, мёртвого времени счетчика и величины просчётов.

В работе измеряется счетная характеристика заводского счетчика Гейгера-Мюллера и определяется его мертвое время.

Установка состоит из свинцового блока, внутри которого помещен счетчик Гейгера-Мюллера. Счетчик окружен несколькими источниками гамма-лучей. Доступ гамма-излучения к счетчику может быть перекрыт массивными свинцовыми заглушками. Расположение источников позволяет измерять скорость счета как поочередно от каждого источника, так и одновременно от нескольких источников. Путем сравнения скорости счета, измеренного при одновременном открытии нескольких источников, со скоростью счета, вычисленного путем сложения скоростей счета от отдельных источников, определяется мертвое время счетчика. Ввиду возможности определения мертвого времени при различных комбинациях открытых источников, проводится усреднение результатов отдельных опытов с учетом их весов. Перед началом работы измеряется скорость счета в зависимости от величины поданного на счетчик высокого напряжения и определяется рабочее напряжение. При обработке данных учитывается фон установки.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе описывается механизм разряда в счетчике Гейгера-Мюллера. Особое внимание обращено на факторы, влияющие на быстродействие счетчика.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (4 рабочих места).

В настоящее время по причине отсутствия источников ионизирующих излучений выполняются не все задания

Космические лучи.

Изучение космических лучей на уровне моря

Приводятся сведения о составе и энергии первичных космических лучей. Изучаются процесс взаимодействия первичного космического излучения с атмосферой Земли, состав вторичного космического излучения на уровне моря и угловое распределение жесткой компоненты космических лучей. Выполняется эксперимент по оценке времени жизни мюонов. Эта работа является уникальным случаем, когда студенты наблюдают эффект замедления времени в релятивистких системах, соответствующий теории относительности.

Целью работы является снятие углового распределения жесткой компоненты и определение времени жизни мюона.

Задачей работы является измерение углового распределения космических лучей и оценка времени жизни мю-мезонов, возникающих в результате взаимодействия космических лучей с атомами атмосферы.

Экспериментальная установка состоит из двух детекторов быстрых заряженных частиц (на основе тонких пластических сцинтилляторов), включенных в схему совпадений. Система может поворачиваться на углы от -90о до 90о относительно вертикали. Измеренное угловое распределение сравнивается с распределением, рассчитанным без учета распада мю-мезона, и по разнице между этими распределениями оценивается время жизни мю-мезона. Работа демонстрирует релятивистский эффект замедления времени для частиц с энергией ~100 МэВ.

Методическое описание лабораторной работы здесь (PDF и DJVU).

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (2 рабочих места).

Статистические законы в ядерной физике.

Распределения Пуассона и Гаусса

Работа посвящена изучению статистического характера отсчётов в ядерной физике.

В работе студенты получают знания о статистических законах Пуассон и Гаусса и о распределении χ2 (хи-квадрат), которые широко применяются в самых различных областях физики. Студенты обрабатывают и анализируют экспериментальные данные.

Целью работы является проверка законов Пуассона и Гаусса, использование критерия хи-квадрат при оценке достоверности полученных результатов.

Сигналы от счетчика Гейгера-Мюллера фоновых излучений (космических лучей, излучений радона, гамма-лучей 40K) поступают на пересчетное устройство. Измерения проводятся как в течение коротких промежутков времени (~1-3 с), так и в течение более длительных промежутков (~10-15 с). После проведения каждого опыта строится график зависимости числа зарегистрированных частиц n от количества испытаний k ( k~500 - 1500), в которых зарегистрировано данное число n. Анализ данных заключается в сопоставлении полученных вероятностных распределений с распределением Пуассона. Для большого числа зарегистрированных импульсов n измеренное распределение сравнивается с распределением, соответствующим закону Гаусса. Для обоих распределений определяется критерий χ2 описания полученных экспериментальных данных законами Пуассона и Гаусса.

В методическом руководстве (PDF и DJVU) к работе приводятся основные формулы, характеризующие законы Пуассона и Гаусса, в том числе формулы для нескольких моментов этих распределений. Приводятся также формулы для оценок по методу χ2 и таблицы, по которым определяется достоверность выбранной гипотезы.

В лаборатории имеются 2 лабораторные установки (2 рабочих места).

Он-лайн данные с детектора гамма-лучей можно посмотреть здесь

Последние расчеты на сайте здесь

     
  На главную страницу
Яндекс.Метрика