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冻伤剧院

设备概述

用我们的设备来测量放射性同位素,钡-137米的半衰期!

播音员:冻伤剧院礼物……冷切!不胡扯!

乔安娜和史蒂夫:就是科学!

乔安娜:这就跟你问声好!我是乔安娜!

史蒂夫:我是史蒂夫!

乔安娜:今天,你们要测量半衰期放射性同位素,亚稳态-137年!这是你要用我们的设备做的真实实验!

史蒂夫:放射性物质的半衰期是该物质一半衰变所需的时间。半衰期可以从几十亿年到一秒的极小部分。幸运的是,亚稳态钡-137的半衰期既不太长也不太短。它非常适合在合理的时间内做这样的半衰期实验。

乔安娜:首先,我们需要放射性钡的样本。我们要从这个东西里得到它。这个装置含有一种由放射性物质制成的盐铯- 137。在衰变过程中,铯通过衰变变成钡-137。

现在,钡-137有点不寻常。一些产生的钡-137原子是稳定的,不会进一步衰变。然而,大多数是亚稳态的。这意味着它们的原子核含有一点不会立即释放的额外能量。当它被释放时,它通常以伽马射线的形式被释放。这种类型的放射性衰变被称为“同分异构跃迁”。不像αβ衰变,它不会改变原子核的组成。所以,你从亚稳态的钡-137开始最后得到稳定的钡-137。

那么,你怎么把钡和铯分开呢?幸运的是,这是简单的部分。铯和钡在化学上彼此不同。我们可以用盐酸和氯化钠溶液很容易地把钡盐和铯盐分开。我们只需通过发生器清洗溶液,钡就被洗掉了!

史蒂夫:现在我们有了一个源,我们需要一种方法来测量它的活动。我们将使用两个不同的探测器。第一个是Geiger-Müeller tube。它是一个圆柱体围绕着一根高压电线。这个圆柱体充满了低压气体,当电离辐射通过它时,它可以把一些气体粒子上的电子撞掉。然后这些电子被加速朝向中心导线。当它们向中心导线加速时,它们会加速,最终能够将其他气体粒子上的其他电子撞开。然后这些粒子被加速,可以把其他气体粒子上的其他电子撞开。你最终看到的是电子雪崩撞击中心导线。这就产生了一种可以用标量检测和计数的电流。

第二个是一个附着在光电倍增管上的闪烁体。该闪烁体是一种碘化钠晶体,当电离辐射通过它时,它会发出微弱的闪光。然后,光线击中光电倍增管的前端,将一个电子从涂层表面打落。然后,电子通过一系列被称为dynodes的小电极被加速。这里的窍门是,当一个电子撞击一个dynode时,不止一个电子脱落。所以,当你到达dynode链的末端时,你又有了电子雪崩,可以用标量检测和计数。

我们将把源放在两个探测器之间,你可以选择使用哪一个。通用汽车的计数率比光电倍增管低,所以更容易阅读,因为数字不会飞得很快。但由于它的计数率较低,它的统计误差较大。使用光电倍增管可以得到更好的数据,即使你不知道最后两位数字是什么。

乔安娜:现在我们准备好开始了!我们要做的是一系列的试验然后把它们放到单独的视频里。然后我们会做一个视频给你们看如何计算半衰期使用您收集的数据。但是现在,感谢收看!我希望当我们继续这个实验时,你会再次加入我们!

当你准备收集数据时,请观看以下视频:

数据运行1
数据运行2
数据运行3
数据运行4
数据运行5

引文和链接信息

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