RADIOACTIVIDAD LABORATORIO DE FISICA 3 PARTE 11

RADIOACTIVIDAD

LABORATORIO DE FISICA 3 PARTE 11

PROFESOR

HECTOR DE JESUS SALAZAR SALAZAR

PRESENTADO POR

SEBASTIAN PATIÑO

1088278197

JUAN DAVID PEREZ MARIN

1088307009

JHON ALEJANDRO BETANCOURTH

93296581

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA

MAYO 2015

RESUMEN

En esta práctica se determinará el valor de la radiación de fondo en el laboratorio. Además, se comprobará si la ley del cuadrado inverso se aplica a la radiación emitida por sustancias radioactivas, así como se estudiará las características de absorción de rayos β y ϒ.

1. INTRODUCCIÓN

En 1896 Henri Becquerel descubrió que cierto material oscurecía una placa fotográfica incluso cuando se protegía de la luz, a este fenómeno se le llamo Radioactividad.

Después de Becquerel, Maria Curie y su esposo encontraron que la radiación no era alterada si el material radioactivo se sometía a un proceso químico o físico; gracias a esto comprendieron que tal radiación del núcleo. Existen dos tipos de radiación: la radiación natural y la radiación artificial.

1898 Rutherford empezó a estudiar la naturaleza de los rayos emitidos en la radioactividad y los clasifico en tres grandes grupos:

• Rayos α: Carga Positiva.
• Rayos β: Carga Positiva o Negatica.
• Rayos ϒ: Carga Neutral.

La desintegración radioactiva de los núcleos puede ocurrir espontáneamente. Toda  muestra radioactiva contiene una cantidad considerable de núcleos. El tiempo necesario para que se desintegre cierta fracción de los núcleos inicialmente presentes pueden variar desde unos microsegundos hasta miles de millones de años dependiendo de la muestra.

Sea N0 el número de núcleos radioactivos presentes en una muestra en el tiempo t = 0, y N el número existente en un tiempo posterior t. λ es la constante de decaimiento, el signo menos indica que N disminuye con t.

[pic 1]

Para hallar la expresión matemática para el cambio de N, se separan variables y se integra:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Esta ecuación indica que el número de núcleos radioactivos presentes en una muestra disminuye exponencialmente con el tiempo. El número de decaimientos por segundo se le conoce como actividad R de la muestra y viene dada por:

[pic 5]

1. OBJETIVOS

1. Determinar el valor de radiación de fondo en el laboratorio.

1. Determinar si la Ley del cuadrado inverso se aplica a la radiación emitida por sustancias radioactivas.

1. Hallar la energía de decaimiento beta para la muestra TI-204.

1. Estudiar las características de absorción de rayos β.

1. DESCRIPCIÓN DE MATERIALES Y EQUIPO

1. Contador de Radiación spectech modelo ST350.

1. Tubo contador GEICER (voltaje máximo 1200v).

1. Portamuestras.

1. Muestras radioactivas de CS-137, TI-204, SR-90.

1. Caja con absorbedores.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMETAL

1. Operación de tubo GEICER:

El voltaje correcto de operación para el tubo GEICER-MUELLER puede ser determinado experimentalmente usando algún tipo de fuente radioactiva. Un tubo funcionando correctamente debe exhibir un efecto de “plateau” en donde el número de cuentas permanece constante sobre cierto rango de voltaje aplicado. El voltaje de operación del tubo es 850v pero no está ente los objetivos de este experimento realizar el proceso para su determinación. Los siguientes pasos están encaminados a que el tubo opere correctamente:

1. Se conecta el contador al adaptador y este a su vez a una toma de 110v.

1. Se encendió el contador. En la parte posterior del panel se encuentra la perilla correspondiente.

1. Se ubico el control en la posición TIME. Se acciono la tecla UP, aumentando el tiempo de conteo hasta 300s (5 minutos).

1. Se cambio el control a la posición HIGH VOLTAGE y se acciono el control UP hasta alcanzar 850v. Este será el voltaje de trabajo durante el experimento.

1. Se cercioro que el tubo GEICER estuviera conectado y ubicado dentro de la cápsula.

1. Radiación de fondo:

La radiación de fondo está constituida por cierta variedad de radiación natural existente en el ambiente la cual es captada por el sensor causando errores en la medida de la radiación de muestras de baja actividad. Para obtenerla se debe realizar el siguiente procedimiento:

1. Se alejaron todas las muestras del detector.

1. El Portamuestras debe estar vacío.

1. Se cambio el control a la posición COUNTS y se acciono la tecla COUNT del contador. Se registra el número de cuentas durante 300s con el Portamuestras vacio. El LED encendido en STOP indica fin del conteo. Se anotaron los datos. 
2. Se acciono la tecla RESET para iniciar nuevamente el conteo. Se presiono COUNT y se repitieron las medidas dos veces más. Se ubicaron los datos en una tabla.

1. Se convirtió la actividad encontrada en cuentas por minuto (CPM). Se determino el promedio de las tres medidas para obtener la radiación de fondo en el laboratorio.

1. Ley del cuadrado inverso con la distancia:

La intensidad de la luz emitida por una fuente puntual disminuye con el cuadrado inverso de la distancia a la fuente, esta es una ley general para las ondas electromagnéticas. Esta ley se cumple además en otras clases de fenómenos físicos. Puesto que los rayos emitidos por las sustancias radioactivas son análogos a los rayos de luz, uno esperaría que la ley del cuadrado inverso con la distancia se cumpla cuando la fuente se aleje del contador GEICER. Para determinarla utilice los siguientes pasos:

1. Se tomo la fuente de TI-204, se coloco en el portamuestra y luego se ubico en la ranura más baja del contador.

1. Se verifico que el voltaje de operación sea 850v.

1. Se selecciono el control en la posición TIME. Se presiona DOWN para el tiempo de 200s.

1. Se llevo el control a la posición COUNTS. Se presiono COUNT y se registro el número de cuentas.

1. Se acciono la tecla RESET y se repitió el paso anterior cambiando el Portamuestras para cada posición hasta llegar a la primera ranura.

1. Se construyo una tabla y se convirtió la actividad observaba en CPM. Se tuvo presente desconectar en cada caso el valor hallado de la radiación de fondo.

1. Se grafico la actividad en CPM contra distancia de la muestra al detector.

1. Absorción de radiación y energía de decaimiento β:

Cuando la radiación β es emitida por el núcleo atómico, puede tener un rango amplio de energías. La máxima energía asociada a una radiación β es un factor muy importante que ayuda a identificar el isótopo que la originó. Para determinar esta energía es necesario construir un gráfico del logaritmo natural de la actividad corregida Rc en CPM como función de la densidad del material absorbente. La información necesaria para la elaboración de la gráfica se obtiene de la manera siguiente:

1. Se coloco la muestra de TI-204 en el Portamuestras y luego se coloco en la tercera ranura de arriba hacia debajo de la base del contador.

1. Se verifico que el voltaje de operación continúe en 850v y el tiempo de conteo siga en 200s.

1. Se llevo el control a COUNTS y se presiono COUNT en el contador. El valor obtenido fue será el número de cuentas registradas sin el bloqueador (cuando no hay un bloqueador entre la muestra y el tubo GEICER).

1. Se dispone de una caja de 20 bloqueadores de diferente densidad. Se tomo el bloqueador de 4,5 mg/cm2 y se coloco en la segunda ranura de arriba hacia abajo  (ranura siguiente superior a la de la muestra).

1. Se activo y se presiono COUNTS del contador. Este será el número de cuentas cuando la radiación es bloqueada durante un tiempo de 200s.

1. Se repitió lo anterior para cada bloqueador orden dispuesto hasta llegar a A1-206 mg/cm2.

1. Se ubico en una tabla de datos la actividad observada en CPM.

1. DATOS OBTENIDOS

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