Radioaktīvās sabrukšanas laikā mainās aktivitātes likums. Radioaktīvās sabrukšanas pamatlikums

Nepieciešams nosacījums radioaktīvā sabrukšana ir tāda, ka sākotnējā kodola masai jāpārsniedz sabrukšanas produktu masu summa. Tāpēc katra radioaktīvā sabrukšana notiek līdz ar enerģijas izdalīšanos.

Radioaktivitāte sadalīts dabiskajos un mākslīgajos. Pirmais attiecas uz radioaktīvajiem kodoliem, kas pastāv dabas apstākļi, otrais - uz kodoliem, kas iegūti ar kodolreakcijas laboratorijas apstākļos. Principā tie neatšķiras viens no otra.

Galvenie radioaktivitātes veidi ir α-, β- un γ-sabrukšana. Pirms tos sīkāk raksturot, aplūkosim šo procesu norises likumu laikā, kas ir kopīgs visiem radioaktivitātes veidiem.

Identiski kodoli sadalās dažādos laikos, ko nevar iepriekš paredzēt. Tāpēc mēs varam pieņemt, ka kodolu skaits, kas sadalās īsā laika periodā dt, proporcionāls skaitlim N tajā brīdī pieejamie kodoli, un dt:

Sakarību (3.5) sauc par radioaktīvās sabrukšanas pamatlikumu. Kā redzat, numurs N vēl nesabrukušo kodolu skaits laika gaitā eksponenciāli samazinās.

Radioaktīvās sabrukšanas intensitāti raksturo kodolu skaits, kas sadalās laika vienībā. No (3.4) redzams, ka šis daudzums | dN / dt | = λN. To sauc par aktivitāti. A. Tādējādi darbība:

.

To mēra bekerelos (Bq), 1 Bq = 1 sabrukšana / s; un arī kirī (Ci), 1 Ci = 3,7∙10 10 Bq.

Aktivitāti uz radioaktīvā preparāta masas vienību sauc par specifisko aktivitāti.

Atgriezīsimies pie formulas (3.5). Kopā ar nemainīgu λ un aktivitāte A radioaktīvās sabrukšanas procesu raksturo vēl divi lielumi: pussabrukšanas periods T 1/2 un vidējais dzīves ilgums τ kodoli.

Pus dzīve T 1/2- laiks, kurā sākotnējais radioaktīvo kodolu skaits vidēji samazināsies par diviem:

,

Vidējais dzīves ilgums τ mēs definējam šādi. Serdeņu skaits δN(t), kas zināmā laika periodā piedzīvoja sabrukšanu ( t, t + dt), nosaka izteiksmes labā puse (3.4): δN(t) = λNdt. Katra no šiem kodoliem dzīves ilgums ir t. Tātad visu mūžu summa N0 sākotnēji pieejamo kodolu skaits tiek noteikts, integrējot izteiksmi tδN(t) laikā no 0 līdz ∞. Visu mūžu summas dalīšana N0 serdeņi per N0, mēs atradīsim vidējo kalpošanas laiku τ attiecīgais kodols:

ievērojiet, tas τ ir vienāds, kā izriet no (3.5), laika intervālam, kurā sākotnējais kodolu skaits samazinās e vienreiz.

Salīdzinot (3.8) un (3.9.2), mēs redzam, ka pussabrukšanas periods T 1/2 un vidējais mūžs τ ir vienāda secība un ir saistīti ar attiecību:

.

Sarežģīta radioaktīvā sabrukšana var notikt divos gadījumos:

fiziskā nozīme no šiem vienādojumiem ir tāds, ka kodolu 1 skaits samazinās to sabrukšanas dēļ, un kodolu 2 skaits tiek papildināts kodolu 1 sabrukšanas dēļ un samazinās paša sabrukšanas dēļ. Piemēram, sākotnējā laikā t= 0 pieejams N01 serdeņi 1 un N02 kodoli 2. Ar šādiem sākuma nosacījumiem sistēmas risinājumam ir forma:

Ja tajā pašā laikā N02= 0, tad

.

Lai novērtētu vērtību N 2(t) līkņu zīmēšanai varat izmantot grafisko metodi (sk. 3.2. attēlu). e-λt un (1– e-λt). Šajā gadījumā funkcijas īpašo īpašību dēļ e-λt ir ļoti ērti uzzīmēt vērtībām līknes ordinātas t atbilstošs T, 2T, … utt. (sk. 3.1. tabulu). Saistība (3.13.3.) un 3.2. attēls parāda, ka radioaktīvās meitas daudzums palielinās ar laiku un t >> T2 (λ 2 t>> 1) tuvojas robežvērtībai:

un to sauc par mūžveco, vai laicīgais līdzsvars. Laicīgā vienādojuma fiziskā nozīme ir acīmredzama.

3.3.attēls. Sarežģīta radioaktīvā sabrukšana.

Tā kā saskaņā ar vienādojumu (3.4.) λN ir vienāds ar samazinājumu skaitu laika vienībā, tad attiecība λ 1 N 1 = λ 2 N 2 nozīmē, ka meitas vielas sabrukšanas gadījumu skaits λ 2 N 2 ir vienāds ar pamatvielas sabrukšanas gadījumu skaitu, t.i. šajā gadījumā izveidotās meitas vielas kodolu skaits λ 1 N 1. Sekulāro vienādojumu plaši izmanto, lai noteiktu ilgmūžīgu radioaktīvo vielu pussabrukšanas periodus. Šo vienādojumu var izmantot, salīdzinot divas savstarpēji konvertējošas vielas, no kurām otrajai ir daudz īsāks pussabrukšanas periods nekā pirmajai ( T2 << T1) ar nosacījumu, ka šis salīdzinājums tiek veikts laikā t >> T2 (T2 << t << T1). Divu radioaktīvu vielu secīgas sabrukšanas piemērs ir rādija Ra pārvēršanās par radonu Rn. Ir zināms, ka 88 Ra 226, izstaro ar pussabrukšanas periodu T1 >> 1600 gadiemα-daļiņas, pārvēršas par radioaktīvo gāzi radonu (88 Rn 222), kas pats ir radioaktīvs un izdala α-daļiņas ar pussabrukšanas periodu T2 ≈ 3.8 dienas. Šajā piemērā tikai T1 >> T2, tā laikam t << T1 vienādojumu (3.12.) atrisinājumu var uzrakstīt formā (3.13.3.).

Tālākai vienkāršošanai ir nepieciešams, lai sākotnējais serdeņu skaits Rn būtu vienāds ar nulli ( N02= 0 plkst t= 0). Tas tiek panākts ar īpašu eksperimenta uzstādījumu, kurā tiek pētīts Ra pārvēršanās process Rn. Šajā eksperimentā Ra preparātu ievieto stikla kolbā ar cauruli, kas savienota ar sūkni. Sūkņa darbības laikā izdalītais gāzveida Rn tiek nekavējoties izsūknēts, un tā koncentrācija konusā ir nulle. Ja kādā brīdī sūkņa darbības laikā konuss tiek izolēts no sūkņa, tad no šī brīža, ko var uzskatīt par t= 0, kodolu Rn skaits konusā sāks palielināties saskaņā ar likumu (3.13.3): N Ra un N Rn- precīza svēršana un λRn- nosakot mērījumiem ērtu pussabrukšanas periodu Rn, kura vērtība ir 3,8 dienas. Tātad ceturtā vērtība λ Ra var aprēķināt. Šis aprēķins parāda rādija pussabrukšanas periodu T Ra ≈ 1600 gadiem, kas sakrīt ar noteikšanas rezultātiem T Ra ar emitēto α-daļiņu absolūtās skaitīšanas metodi.

Ra un Rn radioaktivitāte tika izvēlēta kā atskaites punkts, salīdzinot dažādu radioaktīvo vielu aktivitātes. Uz vienu radioaktivitātes vienību - 1 Atslēga- pieņemts 1 g rādija aktivitāte vai radona daudzums, kas ir līdzsvarā ar to. Pēdējo var viegli atrast no tālāk norādītā argumentācijas.

Ir zināms, ka 1 G rādijs iziet ~3,7∙10 10 sekundē sabrūk. Sekojoši.

Radioaktīvo kodolu skaita izmaiņas laika gaitā. Rezerfords un Sodijs 1911. gadā, apkopojot eksperimentālos rezultātus, parādīja, ka dažu elementu atomi notiek secīgas pārvērtības, veidojot radioaktīvas saimes, kur katrs loceklis rodas no iepriekšējā un, savukārt, veido nākamo.

To var ērti ilustrēt ar radona veidošanās piemēru no rādija. Ja to ievieto noslēgtā ampulā, gāzes analīze pēc dažām dienām parādīs, ka tajā parādās hēlijs un radons. Hēlijs ir stabils, tāpēc tas uzkrājas, savukārt pats radons sadalās. 1. līkne attēlā. 29 raksturo radona sabrukšanas likumu, ja nav rādija. Tajā pašā laikā uz y ass tiek uzzīmēta nesabrukušo radona kodolu skaita attiecība pret to sākotnējo skaitu Redzams, ka saturs samazinās eksponenciāli. 2. līkne parāda, kā radioaktīvo radona kodolu skaits mainās rādija klātbūtnē.

Eksperimenti, kas veikti ar radioaktīvām vielām, parādīja, ka nav ārēju apstākļu (karsēšana līdz augstām temperatūrām,

magnētiskie un elektriskie lauki, augsts spiediens) nevar ietekmēt sabrukšanas raksturu un ātrumu.

Radioaktivitāte ir atoma kodola īpašība, un noteikta veida kodoliem noteiktā enerģijas stāvoklī radioaktīvās sabrukšanas varbūtība laika vienībā ir nemainīga.

Rīsi. 29. Aktīvo radona kodolu skaita atkarība no laika

Tā kā sabrukšanas process ir spontāns (spontāns), kodolu skaita izmaiņas sabrukšanas rezultātā noteiktā laika periodā nosaka tikai radioaktīvo kodolu skaits konkrētajā brīdī un ir proporcionāls laika intervālam.

kur ir konstante, kas raksturo samazināšanās ātrumu. Integrējot (37) un pieņemot, ka mēs iegūstam

i., kodolu skaits samazinās eksponenciāli.

Šis likums attiecas uz statistiskiem vidējiem rādītājiem un ir spēkā tikai pietiekami lielam daļiņu skaitam. X vērtību sauc par radioaktīvās sabrukšanas konstanti, tai ir dimensija un tā raksturo viena atoma sabrukšanas iespējamību vienā sekundē.

Lai raksturotu radioaktīvie elementi tiek ieviests arī pusperioda jēdziens.Ar to saprot laiku, kurā sadalās puse no pieejamā atomu skaita. Nosacījumu aizstājot vienādojumā (38), iegūstam

no kurienes, ņemot logaritmus, mēs to atrodam

un pusdzīve

Saskaņā ar eksponenciālo radioaktīvās sabrukšanas likumu jebkurā laikā pastāv nulles varbūtība atrast kodolus, kas vēl nav sabrukuši. Šo kodolu kalpošanas laiks pārsniedz

Gluži pretēji, citi kodoli, kas šajā laikā ir sadalījušies, ir dzīvojuši atšķirīgus laikus, mazākais vidējais kalpošanas laiks konkrētam radioaktīvā izotopam ir definēts kā

Apzīmējot mēs saņemam

Līdz ar to radioaktīvā kodola vidējais kalpošanas laiks ir vienāds ar sabrukšanas konstantes R apgriezto vērtību. Laika gaitā sākotnējais kodolu skaits samazinās par koeficientu.

Lai apstrādātu eksperimentālos rezultātus, ir ērti attēlot vienādojumu (38) citā formā:

Vērtību sauc par dotā radioaktīvā preparāta aktivitāti, tā nosaka sadalīšanās skaitu sekundē. Aktivitāte ir raksturīga visai trūdošajai vielai, nevis vienam kodolam. Praktiskā darbības vienība ir kirī. 1 Curie ir vienāds ar sabrukušo kodolu skaitu rādijā 1 sabrukšanas sekundē/s). Tiek izmantotas arī mazākas vienības, milikūrijas un mikrokūrijas. Fiziskā eksperimenta praksē dažreiz tiek izmantota cita aktivitātes vienība - Rutherford dezintegrācijas/sek.

Radioaktīvās sabrukšanas statistiskais raksturs. Radioaktīvā sabrukšana ir fundamentāli statistiska parādība. Mēs nevaram precīzi pateikt, kad konkrētais kodols sadalīsies, bet mēs varam tikai norādīt, ar kādu varbūtību tas sadalās noteiktā laika periodā.

Radioaktīvie kodoli savas pastāvēšanas laikā "nenoveco". Vecuma jēdziens viņiem kopumā nav attiecināms, taču var runāt tikai par vidējo dzīves laiku.

No radioaktīvās sabrukšanas likuma statistiskā rakstura izriet, ka tas tiek stingri ievērots, ja tas ir liels, un, ja tas ir mazs, ir jāievēro svārstības. Sabrukšanas kodolu skaitam laika vienībā ir jāsvārstās ap vidējo vērtību, ko raksturo iepriekš minētais likums. To apstiprina eksperimentāli emitēto daļiņu skaita mērījumi radioaktīvā viela uz laika vienību.

Rīsi. 30. Darbības logaritma atkarība no laika

Svārstības pakļaujas Puasona likumam. Veicot mērījumus ar radioaktīviem preparātiem, tas vienmēr ir jāņem vērā un jānosaka eksperimentālo rezultātu statistiskā precizitāte.

Samazināšanās konstantes X noteikšana. Nosakot radioaktīvā elementa sabrukšanas konstanti X, eksperiments tiek reducēts līdz no medikamenta izdalīto daļiņu skaita reģistrēšanai laika vienībā, t.i., nosaka tā aktivitāti. Pēc tam tiek uzzīmēts aktivitātes izmaiņu grafiks laika gaitā, parasti puslogaritmiskā skalā. Tīra izotopa, izotopu maisījuma vai radioaktīvās ģimenes pētījumos iegūto atkarību forma izrādās atšķirīga.

Kā piemēru ņemsim dažus gadījumus.

1. Mēs pētām vienu radioaktīvo elementu, kuram sadaloties veidojas stabili kodoli. Ņemot izteiksmes logaritmu (41), iegūstam

Tāpēc šajā gadījumā aktivitātes logaritms ir lineāra laika funkcija. Šīs atkarības grafikam ir taisnes forma, kuras slīpums (30. att.)

2. Tiek pētīta radioaktīva saime, kurā notiek vesela radioaktīvo pārvērtību ķēde. Sabrukšanas rezultātā radušies kodoli savukārt paši izrādās radioaktīvi:

Šādas ķēdes piemērs ir sabrukšana:

Atradīsim likumu, kas šajā gadījumā apraksta radioaktīvo atomu skaita izmaiņas laikā. Vienkāršības labad mēs izceļam tikai divus elementus: uzskata A par sākotnējo un B kā starpposmu.

Tad no vienādojumu sistēmas tiks noteiktas kodolu A un kodolu B skaita izmaiņas

Kodolu A skaits samazinās to sabrukšanas dēļ, un kodolu B skaits samazinās kodolu B sabrukšanas dēļ un palielinās kodolu A sabrukšanas dēļ.

Ja pie ir kodoli A, bet nav kodolu B, tad sākuma nosacījumi tiks ierakstīti formā

Vienādojumu (43) atrisinājumam ir forma

un avota, kas sastāv no kodoliem A un B, kopējā aktivitāte:

Tagad apskatīsim radioaktivitātes logaritma atkarību no laika dažādām attiecībām starp un

1. Pirmais elements ir īslaicīgs, otrais ir ilgmūžīgs, t.i. Šajā gadījumā līknei, kas parāda avota kopējās aktivitātes izmaiņas, ir tāda forma, kā parādīts attēlā. 31, a. Sākumā līknes gaitu galvenokārt nosaka straujš aktīvo kodolu skaita samazinājums, arī B kodoli sadalās, bet lēni, un tāpēc to sabrukšana lielā mērā neietekmē līknes slīpumu posmā . Nākotnē izotopu maisījumā būs maz A tipa kodolu, un līknes slīpumu nosaka sabrukšanas konstante. Lai noteiktu vērtību, jāņem vērā arī ilgstoša elementa sabrukšanas ietekme uz līknes pirmās daļas slīpumu. Lai to izdarītu, taisne tiek ekstrapolēta uz īso laiku apgabalu, vairākos punktos elementa B noteiktā aktivitāte tiek atņemta no kopējās aktivitātes atbilstoši iegūtajām vērtībām

viņi veido taisnu līniju elementam A un atrod to pēc leņķa (šajā gadījumā ir jāpārslēdzas no logaritmiem uz antilogaritmiem un otrādi).

Rīsi. 31. Divu radioaktīvo vielu maisījuma aktivitātes logaritma atkarība no laika: a - plkst.

2. Pirmais elements ir ilgmūžīgs, bet otrais ir īslaicīgs. Atkarībai šajā gadījumā ir tāda forma, kā parādīts 1. att. 31b. Sākumā zāļu aktivitāte palielinās, jo uzkrājas B kodoli.Pēc tam iestājas radioaktīvs līdzsvars, pie kura A kodolu skaita attiecība pret B kodolu skaitu kļūst nemainīga. Šāda veida līdzsvars tiek saukts par pārejas periodu. Pēc kāda laika abas vielas sāk samazināties ar pamatelementa sabrukšanas ātrumu.

3. Pirmā izotopa pussabrukšanas periods ir daudz garāks nekā otrā (jāpiebilst, ka dažu izotopu pussabrukšanas periods ir mērāms miljonos gadu). Šajā gadījumā pēc kāda laika tiek izveidots tā sauktais sekulārais līdzsvars, kurā katra izotopa kodolu skaits ir proporcionāls šī izotopa pussabrukšanas periodam. Attiecība

>> Radioaktīvās sabrukšanas likums. Pus dzīve

101. § RADIOAKTĪVĀS SADARĪŠANĀS LIKUMS. PUS DZĪVE

Radioaktīvā sabrukšana pakļaujas statistikas likumam. Razerfords, pētot radioaktīvo vielu transformāciju, empīriski konstatēja, ka to aktivitāte ar laiku samazinās. Tas tika apspriests iepriekšējā punktā. Tādējādi radona aktivitāte pēc 1 min samazinās 2 reizes. Laika gaitā samazinās arī tādu elementu kā urāns, torijs un rādijs aktivitāte, taču daudz lēnāk. Katrai radioaktīvai vielai ir noteikts laika intervāls, kura laikā aktivitāte samazinās 2 reizes. Šo intervālu sauc par pussabrukšanas periodu. Pussabrukšanas periods T ir laiks, kurā puse no sākotnējā radioaktīvo atomu skaita sadalās.

Aktivitātes samazināšanās, t.i., sadalīšanās skaits sekundē, atkarībā no laika vienam no radioaktīvajiem preparātiem, ir parādīts 13.8. attēlā. Šīs vielas pussabrukšanas periods ir 5 dienas.

Tagad mēs iegūstam radioaktīvās sabrukšanas likuma matemātisko formu. Lai radioaktīvo atomu skaits sākotnējā brīdī (t= 0) ir N 0 . Tad pēc pussabrukšanas perioda šis skaitlis būs vienāds ar

Pēc cita līdzīga laika intervāla šis skaitlis kļūs vienāds ar:

Viena un tā paša elementa kodolu radioaktīvā sabrukšana notiek pakāpeniski un ar atšķirīgs ātrums dažādiem radioaktīviem elementiem. Nav iespējams iepriekš noteikt kodola sabrukšanas brīdi, taču ir iespējams noteikt viena kodola sabrukšanas iespējamību laika vienībā. Sabrukšanas varbūtību raksturo koeficients "λ" - sabrukšanas konstante, kas ir atkarīga tikai no elementa rakstura.

Radioaktīvās sabrukšanas likums.(32. slaids)

Eksperimentāli ir noskaidrots, ka:

Vienādos laika intervālos sadalās tāda pati pieejamo (ti, kas vēl nav sabrukusi līdz šī intervāla sākumam) noteiktā elementa kodolu daļa.

Radioaktīvās sabrukšanas likuma diferenciālā forma.(33. slaids)

Iestata nesabrukušo atomu skaita atkarību Šis brīdis laiks no sākotnējā atomu skaita atskaites punkta nulles momentā, kā arī no sabrukšanas laika "t" un sabrukšanas konstantes "λ".

N t - pieejamais serdeņu skaits.

dN ir pieejamā atomu skaita samazinājums;

dt ir sabrukšanas laiks.

dN ~ N t dt Þ dN = –λ N t dt

"λ" - proporcionalitātes koeficients, sabrukšanas konstante, raksturo pieejamo, vēl nesabrukušo kodolu īpatsvaru;

"–" - saka, ka laika gaitā bojājošos atomu skaits samazinās.

Sekas #1:(34. slaids)

λ = –dN/N t dt - relatīvais radioaktīvās sabrukšanas ātrums priekš dotā viela ir nemainīga vērtība.

Sekas #2:

dN/N t = – λ · Nt - radioaktīvās sabrukšanas absolūtais ātrums ir proporcionāls nesabrukušo kodolu skaitam pēc laika dt. Tas nav "const", jo laika gaitā samazināsies.

4. Radioaktīvās sabrukšanas likuma neatņemama forma.(35. slaids)

Iestata atlikušo atomu skaita atkarību noteiktā laikā (N t) no to sākotnējā skaita (N o), laika (t) un sabrukšanas konstantes "λ". Integrālo formu iegūst no diferenciāļa:

1. Atdaliet mainīgos:

2. Mēs integrējam abas vienlīdzības daļas:

3. Atrodiet integrāļus Þ -kopīgs lēmums

4. Atrodiet konkrētu risinājumu:

Ja t = t 0 = 0 Þ N t = N 0, mēs aizstājam šos nosacījumus ar vispārējo risinājumu

(sākt(sākotnējais numurs

atomu sabrukšana)

Þ Pa šo ceļu:

likuma p/akta neatņemama forma. sabrukšana

N t - atomu skaits, kas līdz tam laikam nav sabrukuši t ;

N0 - sākotnējais atomu skaits pie t = 0 ;

λ - sabrukšanas konstante;

t - sabrukšanas laiks

Secinājums: Pieejamais nesabrukušo atomu skaits ir ~ sākotnējais skaits un laika gaitā samazinās saskaņā ar eksponenciālu likumu. (37. slaids)

Nt= N 0 2 λ 1 λ 2 > λ 1 Nt = N 0 e λ t

5. Pussabrukšanas periods un tā saistība ar sabrukšanas konstanti. ( slaids 38.39)

Pussabrukšanas periods (T) ir laiks, kurā sadalās puse no sākotnējā radioaktīvo kodolu skaita.

Tas raksturo dažādu elementu sabrukšanas ātrumu.

Pamatnosacījumi "T" definīcijai:

1. t \u003d T - pussabrukšanas periods.

2. - puse no sākotnējā serdeņu skaita "T".

Savienojuma formulu var iegūt, ja šos nosacījumus aizstāj radioaktīvās sabrukšanas likuma integrālajā formā

1.

2. Samaziniet "N 0". Þ

3.

4. Potencēt.

Þ

5.

Izotopu pussabrukšanas periods ir ļoti atšķirīgs: (40. slaids)

238 U ® T = 4,51 10 9 gadi

60 Co ® T = 5,3 gadi

24 Na ® T = 15,06 stundas

8 Li ® T = 0,84 s

6. Aktivitāte. Tās veidi, mērvienības un kvantifikācija. aktivitātes formula.(41. slaids)

Praksē tam ir ārkārtīgi liela nozīme kopējais skaits sadalās, kas attiecināma uz avotu radioaktīvais starojums laika vienībā => kvantitatīvi noteikt sabrukšanas mēru aktivitāte radioaktīvā viela.

Aktivitāte (A) ir atkarīga no relatīvā sabrukšanas ātruma "λ" un no pieejamā kodolu skaita (ti, no izotopa masas).

"A" - raksturo izotopa absolūto sabrukšanas ātrumu.

3 darbības formulas rakstīšanas iespējas: (42.43. slaids)

es No radioaktīvās sabrukšanas likuma līdz diferenciālā formašādi:

Þ

aktivitāte (absolūtais radioaktīvās sabrukšanas ātrums).

aktivitāte

II. No radioaktīvās sabrukšanas likuma integrālā formā izriet:

1. (reiziniet abas vienādības puses ar "λ").

Þ

2. ; (sākotnējā darbība plkst t = 0)

3. aktivitātes samazināšanās notiek pēc eksponenciāla likuma

III. Izmantojot formulu sabrukšanas konstantes "λ" un pussabrukšanas perioda "T" attiecībai, ir šāds:

1. (mēs reizinām abas vienādības puses ar " N t ", lai iegūtu aktivitāti). Þ un iegūstiet aktivitātes formulu

2.

Darbības vienības:(44. slaids)

BET. Sistēmas vienības.

A = dN/dt

1[disp/s] = 1[Bq] – bekerels

1Mdisp/s = 10 6 izkliede/s = 1 [Rd] - Rutherford

B. Nesistēmiskas mērvienības.

[Ki] - kirī(atbilst 1 g rādija aktivitātei).

1[Ci] = 3,7 10 10 [disp/s]- 1 g rādija 1 s laikā sadalās 3,7 10 10 radioaktīvie kodoli.

Aktivitātes:(45. slaids)

1. Specifiski ir aktivitāte uz vielas masas vienību.

Un ud. = dA/dm [Bq/kg].

To izmanto pulverveida un gāzveida vielu raksturošanai.

2. Tilpuma ir aktivitāte vielas vai vides tilpuma vienībā.

A aptuveni \u003d dA/dV [Bq/m 3]

To lieto šķidru vielu raksturošanai.

Praksē aktivitātes samazināšanos mēra, izmantojot īpašus radiometriskos instrumentus. Piemēram, zinot zāļu aktivitāti un produkta, kas veidojas 1 kodola sabrukšanas laikā, var aprēķināt, cik katra veida daļiņas zāles izdala 1 sekundē.

Ja kodola skaldīšanas laikā veidojas neitroni "n", tad neitronu plūsma "N" tiek emitēta 1 s laikā. N = n A.

©2015-2019 vietne
Visas tiesības pieder to autoriem. Šī vietne nepretendē uz autorību, bet nodrošina bezmaksas izmantošanu.
Lapas izveides datums: 2016-08-08

§ 15-f. Radioaktīvās sabrukšanas likums

"Manuālo" scintilācijas skaitītāju un īpaši Geigera-Mullera skaitītāju parādīšanās, kas palīdzēja automatizēt daļiņu skaitīšanu (skat. § 15.), noveda fiziķus pie svarīga secinājuma. Jebkuru radioaktīvo izotopu raksturo spontāna radioaktivitātes pavājināšanās, kas izpaužas kā sadalīšanās kodolu skaita samazināšanās laika vienībā.

Dažādu radioaktīvo izotopu aktivitātes attēlošana noveda zinātniekus pie tādas pašas atkarības eksponenciālā funkcija(skat. grafiku). Novērošanas laiks tiek attēlots pa horizontālo asi, un nesadalījušos kodolu skaits ir attēlots gar vertikālo asi. Līniju izliekums varētu būt atšķirīgs, bet pati funkcija, kas izteica grafikos aprakstītās atkarības, palika nemainīga:

Šī formula izsaka Radioaktīvās sabrukšanas likums: kodolu skaits, kas laika gaitā nav sabrukuši, tiek definēts kā sākotnējā kodolu skaita reizinājums ar 2 ar jaudu, kas vienāda ar novērošanas laika attiecību pret pussabrukšanas periodu, kas ņemta ar negatīvu zīmi.

Kā izrādījās eksperimentu gaitā, dažādas radioaktīvās vielas var raksturot ar dažādām Pus dzīve- laiks, kurā vēl nesabrukušo kodolu skaits tiek samazināts uz pusi(skatīt tabulu).

Dažu ķīmisko elementu izotopu pussabrukšanas periodi. Vērtības ir norādītas gan dabiskajiem, gan mākslīgajiem izotopiem.

Pussabrukšanas periods ir vispārpieņemts fiziskais daudzums raksturo radioaktīvās sabrukšanas ātrumu. Par to liecina daudzi eksperimenti pat ļoti ilgi novērojot radioaktīvo vielu, tās pussabrukšanas periods ir nemainīgs, tas ir, tas nav atkarīgs no jau sabrukušo atomu skaita. Tāpēc radioaktīvās sabrukšanas likums ir atradis pielietojumu arheoloģisko un ģeoloģisko atradumu vecuma noteikšanas metodē.

Radiooglekļa analīzes metode. Uz Zemes ir ļoti daudz oglekļa ķīmiskais elements, kurā ietilpst stabili izotopi ogleklis-12, ogleklis-13 un radioaktīvs izotops ogleklis-14, kura pussabrukšanas periods ir 5,7 tūkstoši gadu (skat. tabulu). Dzīvie organismi, patērējot pārtiku, savos audos uzkrāj visus trīs izotopus. Pēc organisma dzīves beigām oglekļa padeve apstājas, un laika gaitā tā saturs dabiski samazinās radioaktīvās sabrukšanas dēļ. Tā kā sadalās tikai ogleklis-14, oglekļa izotopu attiecība dzīvo organismu fosilajās atliekās mainās gadsimtu un gadu tūkstošu gaitā. Izmērot šo "oglekļa proporciju", var spriest par arheoloģiskā atraduma vecumu.

Radiooglekļa analīzes metode ir piemērojama arī ģeoloģiskajiem iežiem, kā arī fosilajiem sadzīves priekšmetiem, bet ar nosacījumu, ka izotopu attiecība paraugā tā pastāvēšanas laikā nav traucēta, piemēram, ugunsgrēka vai spēcīgas vielas iedarbības rezultātā. starojuma avots. Šādu iemeslu neņemšana vērā tūlīt pēc šīs metodes atklāšanas izraisīja kļūdas vairākus gadsimtus un tūkstošgades. Mūsdienās oglekļa-14 izotopam tiek izmantotas "vecās kalibrēšanas skalas", pamatojoties uz tā izplatību ilgmūžīgos kokos (piemēram, Amerikas tūkstošgadīgajā sekvojā). Viņu vecumu var aprēķināt diezgan precīzi - pēc koka gada gredzeniem.

Radiooglekļa analīzes metodes pielietojuma robeža 21. gadsimta sākumā bija 60 000 gadu. Piemēram, lai izmērītu vecāku īpatņu vecumu klintis vai meteorītus, izmantojiet līdzīgu metodi, bet oglekļa vietā novērojiet urāna vai citu elementu izotopus atkarībā no pētāmā parauga izcelsmes.