ملزمة مختبر النووية العملية2015-2016 المرحلة الرابعة الفصل الثاني

مختبر الفيزياء النووية

المرحلة الرابعة 2016-2015العام الدراسي

الفصل الثاني

اعداد )مشرف المختبر(د. علي عبد الوهاب رضا

حيدر عبد اهلل كاظم دينا فاضل طالب

بشرى خماس عباس هدى جبر علي

ميسون جعفر رحيم

لعلوم / قسم الفيزياءالجامعة المستنصرية / كلية ا

/ المرحلة الرابعة فيزياء النوويةتجارب

(2016-2015) الفصل الثاني

تجارب العملية لمختبرات علوم الفيزياءال

1

( 1تجربة رقم )

: ت يتااالاس تطارة اخللفية جلس امي

Back Scattering of Beta Particle

ايجاد االستطارة الخلفية لجسيمات بيتا في مختلف المواد وعالقة العدد : الغاية من التجربة

الذري باالستطارة الخلفية .

( safety noteاع ) ـــن االشعـة مــراءات السالمـــاج

-ادر المشعة وهي :القواعد االتية يجب مراعاتها عند التعامل مع المص

تجنب الوصول الى المصادر المشعة لغير المخولين . -1

قبل استخدام المصادر تاكد بأنها محفوظة . -2

احفظ المصادر في حاوياتها . shieldingلغرض تدريع -3

لضمان اقل زمن للتعرض واقل فعالية نأخذ المصادر من الحاويات فقط عند العمل -4

بالتجربة .

ط المصدر المشع فقط عند نهاية الحامل المعدني .لضمان اكبر مسافة نرب -5

-: ( Experiment description) النظرية

ان االستطارة الخلفية تعني استطارة الجسيمات العائدة بنفس االتجاه الذي انطلقت منه بعد

عاني مرورها خالل مادة سميكة وذات عدد ذري كبير . ان االلكترونات التي تمر خالل مادة ما ت

انحرافات باتجاهاتها بسبب االصطدامات المرنة مع االلكترونات ونوى تلك المادة وكذلك بسبب

بعض االصطدامات غير المرنة . ان جسيمات بيتا تعاني العديد من االصطدامات اذا لم تكن

فقدت جزء كبير من طاقتها باصطدام معين وعندما تكون المادة المشتتة سميكة وذات عدد ذري

90ير فانه ستحدث استطارة متعددة مسببة انحرافات باتجاه االلكترونات بزاوية تزيد عن كب

درجة وهو ما يسمى باالستطارة الخلفية .

بالشكل التالي : (Fb) يمكن تعريف معامل االستطارة الخلفية

Fb=(r-ro /ro )x100%

حيث :

ro . العدات عند عدم وجود مادة مشعة =

r عند وجود مادة مشعة = العدات

وحيث ان ظاهرة االستطارة الخلفية ناشئة من اصطدام جسيمات بيتا مع االلكترونات ونوى

المادة المشتتة ان معامل االستطارة الخلفية يتأثر بالسمك وبالعدد الذري للمادة المشتتة فكلما

صل الى اعظم قيمة له ازداد سمك المادة المشتتة ازدادت قيمة معامل االستطارة الخلفية حتى ي

هي قيمة االشباع , من المالحظ انه بسبب امتصاص ال االلكترونات من قبل الهواء وشباك

انبوبة عداد كايكر فان قيمة معامل االستطارة الخلفية تعتمد على الشكل الهندسي لوضع معدات

التجربة .





2

( Carrying out the experimentطريقة العمل )

كر على وضع التشغيل .انصب عداد كاي -1

احسب القراء الخلفية . -2

ضع المصدر امام انبوبة كايكر واحسب مقدار القراءة لمدة دقيقة واحدة ثم اعد القراءة -3

مرة اخرى واحسب المعدل .

ضع شريحة من االلمنيوم خلف المصدر واحسب القراءة ثم كرر العملية مرة ثانية وجد -4

المعدل .

ت سمك اكبر من االولى واحسب القراءة .ضع شريحة من االلمنيوم ذا -5

استمر بوضع الشرائح حتى تصل الى قراءة ثابتة في العداد . -6

احسب معامل االستطارة الخلفية لكل مادة. -7

مع سمك المادة واوجد مقدار االشباع Fbارسم خط بياني بين معامل االستطارة الخلفية -8

.Fbsبمعامل االستطارة الخلفية

والعدد الذري للمواد Fbsن مقدار االشباع لمعامل االستطارة ارسم خط بياني بي -9

المستخدمة كحواجز .

رتب نتائج التجربة معتمداً على جدول القراءات التالي : – 10

: قراءة العداد بدون استخدام حاجزroحيث roنحسب -1

ل ( ونسج13استخدام حاجز من مادة االلمنيوم علماً بان العدد الذري لاللمنيوم هو ) -2

القراءت كما مبين فيما يلي :

(A)

1214=ro

ZAl=13

Fb=( r-ro /ro )x100% rc/min Xcm

o.1

o.2

o.3

o.4

o.5

o.6

(B)

1214=ro

Zcu=29





3


0.032

0.065

0.11

0.185

(C)

1214=ro

Zpb=82


0.187

0.384

0.581

0.784

مالحظة:

بين ماهي العالقة بين قيمة العدد الذري ومعامل االستطا رة الخلفية لجسيمات بيتا

وموضح سبب العالقة





4


(( و ) βالاماصاص احلاصل خلليط من اشعة ) : من التجربة الغرض

ايجاد معامل االمتصاص لبيتا وكاما


-القواعد االتية يجب مراعاتها عند التعامل مع المصادر المشعة وهي :


قبل استخدام المصادر تأكد بأنها محفوظة . -2



بالتجربة .

لضمان اكبر مسافة نربط المصدر المشع فقط عند نهاية الحامل المعدني . -5


النشاط االشعاعي ال تمتلك نفس الطاقة ولكنها ان جسيمات بيتا المنبعثة من النظير ذو

ذات توزيع طاقي واسع من اعلى طاقة نزوالً الى اوطأ طاقة حتى تقترب من الصفر .

عندما تنبعث جسيمات بيتا من النموذج المشع مارة خالل المادة يتوقف نفوذها في

هذا السمك مدى تلك المادة على سمك المادة وعند مرورها باكبر سمك ممكن يسمى

جسيمات بيتا في تلك المادة وهو يناظر اكبر طاقة ممكنة تمتلكها الجسيمات االصلية

ومدى جسيمات بيتا غير معروفة تماماً وذلك بسبب التغير في اتجاهاتها نتيجة للتصادمات

الحاصلة بين االلكترونات والجسيمات النووية .

يتا واكبر طاقة ممكنة للجسيمات التي طاقتها ان العالقة التقريبية بين مدى جسيمات ب

( يمكن ان يعبر بالعالقة التالية : Mev 0.8اكبر من )

R = 0.542 Emax – 0.133

R = 0.571 Emax – 0.161

R يعبر عنها بالوحداتgm/cm2

كثافة المادة الماصة حيث ان





5

( imentCarrying out the experطريقة العمل )

( سجل الخلفية االرضية end window tubeهيأ العداد لالشتغال ) استخدم العداد -1

(NB.G لزمن كافي لتقليل الخطأ االشعاعي ثم ضع المصدر الذي يبعث اشعة بيتا )

( وبدون ان نضع مواد ماصة لالشعة .Noوكاما امام شباك العداد حتى يسجل العداد )

تي تمتص االشعة وذات سمك معروف وضعها بين العداد استخدم مادة االلمنيوم ال -2

( . Nxوالمصدر القريب من العداد وسجل القراءة )

اعد العملية السابقة مستخدماً سمكاً نحيفاً لمادة االلمنيوم الماصة لالشعة حتى تنزل نسبة -3

التعداد بشكل مفاجيء ) استعمل امتصاص بيتا ( ثم استخدم سمك خاص المتصاص

ا .اشعة كام

N ( , β) c/min X *10-1 cm

0

0.035

0.070

0.105

0.140

0.175

0.210

Rومن R( احسب XB( ومنه عين ) X( وبين )Nx – NB) ln Nارسم خطاً بيانياً بين -4

احسب الطاقة العظمى .

(XB ) اكبر سمكل لاللمنيوم يمكن لدقائق بيتا ان تخترقه

ومن الرسم half volue layer( H.V.L( بالنسبة الشعة كاما والتي تسمى )X1/2جد )

. للمادة المستخدمة(. X1/2جد طاقة كاما ) Eوبين H.V.Lبين

( الشعة كاما من ميل الخط المستقيم ) µاحسب معامل االمتصاص الخطي لاللمنيوم ) -5

Bc( ثم احسب معامل االمتصاص الكلي )mµ )

A1( في نقطة مثل ) ln N( على استقامة الى ان يقطع محور ) Bcقيم )مد الجزء المست -6

( ومن النقطة ln N( محور )AB( التي يقطع فيها المنحني ) A2( وكذلك جد النقطة )

No – (β , ثم بطرح ) No( ومن االولى جد ) No( β , الثانية جد ) )

Noتحصل على )β No





6

لكل مسافة من المعادلة التالية : β Nثم خذ مسافات معينة واحسب -7

Nx1(β) = Nx1(β, ) – Nx1( )

وهكذا لبقية النقاط.

( ثم احسب قيماً من ميل الخط البياني X( وبين )ln N(β )ارسم العالقة البيانية بين ) -8

mµوكذلك

بأستخدام الجدول التالي :

N (β) = N (β, ) – N

( )

N( ) N (β, ) X





7


حساب الطاقا ت العظمى جلس امي ت يتاا املنبعثة من النظائر املشعة

بيتا باستعمال صفائح االلمنيوم وكذلك حساب اعظم مدى لجسيمات : من التجربة الغرض

لحساب نقطة النهاية لطيف طاقة جسيمات بيتا المستمر وذلك باستخدام المنحني القياسي بين

الطاقة والمدى القياسي ؟


-ي :القواعد االتية يجب مراعاتها عند التعامل مع المصادر المشعة وه





بالتجربة .

ع فقط عند نهاية الحامل المعدني .لضمان اكبر مسافة نربط المصدر المش -5


ان طاقة جسيمات بيتا يمكن حسابها وذلك من قياس مقدار امتصاصها في المواد ) مثل

صفائح االلمنيوم او الذهب او المايكا ( .

والتي تكون طيف طاقو ان جسيمات بيتا المنبعثة من نويات العنصر المشع وبطاقات مختلفة

مستمر , ويمكن بناء او تكوين هذا الطيف باستخدام طريقة االمتصاص وذلك الن عدد جسيمات

بيتا الممتصة يزداد بزيادة السمك وحسب المعادلة :

A(x)= Ao e-µ

mx

m

معدل العد بدون استخدام المادة الممتصة. Aoحيث

A(x) . معدل العد باستخدام السمك

m µ المتصاص الكليمعامل ا

Xm الكثافة السطحية للمادة الممتصة

ان جسيمات بيتا المارة خالل المواد تفقد طاقتها عن طريق تهيج او تأين ذرات المادة فأذا

بانها قد بقيت داخل المادة لذا فانها قد امتصت , ان معدل العد فنقولفقدت الجسيمة كل طاقتها





8

ن يصل الى مرحلة يبقى فيها العد ثابت معما ازداد ال ينخفض الى الصفر بزيادة السمك ولك

ينحرف منحني االمتصاص قريب نهايته Back groundالسمك وهي تمثل الخلفية االرضية

( والنقطة التي يلتقي بها مع الخلفية االرضية تسمى ) اعظم exponantialمن شكله االسي )

ة النهاية في الطيف المستمر لجسيمات عد ( لجسيمات بيتا المنبعثة والمماثل للطاقة عند نقط

بيتا . وعند معرفة المدى يمكننا معرفة الطاقة من الشكل القياسي بين الطاقة والمدى .


. Ao( قرب عداد كايكر ولمسافة معينة من ثم دون TL204ضع مصدر لجسيمات بيتا ) -1

لمصدر والكاشف ودون رقم العد لكل دقيقة واستمر بزيادة ضع المادة الممتصة بين ا -2

A(x)السمك واخذ معدل القراءة حتى تصل الى الخلفية االرضية . دون هذه القراءة

.وكما يلي : Xmوبين

Xm =( X . gm/cm2 Ax c/min X *10-1cm

0

0.035

0.070

0.105

0.140

0.175

0.21

0.245

0.28





9

0.315

0.350

( واوجد مدى لجسيمات بيتا Xm( وكثافة السمك )A(x)ارسم العالقة البيانية بين العد ) -3

(R.)

A

c/min

Xm=R gm/cm2

نعوض اعظم قيمة للمدة في القانون التالي اليجاد اعظم طاقة ومن ثم يتم مقارنتها مع -4

القيمة النظرية .

R=o.42Emax -0.133

ارسم من الجدول التالي الشكل القياسي بين الطاقة والمدى -5

Mev نقطة نهاية الطاقة gm/cm2 المدى

6 0.053





10

20 0.130

30 o.146

48 0.220

81 0.010

122 0.400

181 0.555

213 0.666

254 0.650

277 0.73

399 0.97

426 0.98

527 1.13

508 1.176

557 1.240

621 1.390

741 1





11

810 1.710

815 1.8

إختبار

احسب اقصى مدى تعمله جسيمات بيتا المنبعثة من مصدر مجهول ثم احسب -1

طاقتها .

ت جسيمات بيتا المنبعثة من مصدرين مختلفين .كيف يمكنك المقارنة بين طاقا -2





12


جياد قايلية الايقاف جلس امي ت يتاا يأ س تخدام طريقة الاحنراف يف اجملال املغناطتيس ا : الغاية من التجربة ايجاد طاقة النهاية العظمى -1

ايجاد الوفرة النسبية للمجموعات -2

( safety noteاع ) ـــن االشعـة مــالسالمراءات ـــاج



قبل استخدام المصادر نأكد بأنها محفوظة . -2


لتعرض واقل فعالية نأخذ المصادر من الحاويات فقط عند العمل لضمان اقل زمن ل -4

بالتجربة .



( تعرف بانها مقدار الطاقة المفقودة من الجسيمStopping Powerان قابلية االيقاف )

في وحدة المسار خالل مروره في المادة وتعتمد على العدد الذري للمادة وعلى كثافتها وكذلك

على طاقة الجسيم , رياضياً يمكن تعريف قابلية االيقاف بالشكل التالي :

S(T) = - dT/dx

حيث ان :

T: هي الطاقة الحركية للجسيم لهذا فأن مدى الجسيم في تلك المادة هو =

To طاقة لجسيمات بيتا ) أي طاقة نقطة النهاية ( كما يمكن صياغة العالقة التي تربط = اعظم

بالشكل: Zبين قابلية االيقاف لجسيمات بيتا في مادة لها عدد ذري

حيث ان :





13

(e(, شحنة االلكترون )v/c(, السرعة النسبية )me ( , كتلة االلكترون)Z عدد الذرات للمادة )

( معدل طاقة التهيج لذرات المادة .Iaveفي وحدة الحجوم ,)

ويمكن حساب قابلية االيقاف كلياً بحساب الطاقة المفقودة لجسيمات بيتا اثناء مرورها خالل

سمك معين من المادة باستخدام طريقة االنحراف المغناطيسي .


. B=0وهذا يعني ان d.cن مجهز القدرة تأكد من ان مقدار التيار يساوي صفراً م -1

( . 180(بين لوحي المجال المغناطيسي بزاوية ) Sr 90يتم وضع المصدر المشع ) -2

سلط فولتية التشغيل للكشاف واحصل على القراءات بتغير قيم التيار وحساب قيمة العد -3

(N .لكل قيمة للتيار )

يوم في طريق المصدر المشع .تعاد التجربة بأستخدام شريحة من الرصاص او االلمن -4

دون القراءات بحسب الجدول ادناه : -5

T Mev Nx c/min

بوجود الشريحة

N0 c/min

بدون وجود شريحة

Iamp

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5





14

0.55

0.6

0.65

0.7

( مرة اخرى .Tو Nx( مرة وبين ) Tو Noة بين )نرسم عالقة بياني -6

(S(T)=dT/dxنجد قدرة االيقاف ) -7

Nx c/min

No c/min

T Mev T Mev





15


جلس امي ت الفا Q/mاجياد الشحنة النوعية

ايجاد الشحنة النوعية لجسيمات الفا عملياً ومقارنتها مع القيمة النظرية : من التجربة الغرض

.







بالتجربة .



الذري هي اربعة اضعاف كتلة ذرة الهيدروجين أي لها نفس الوزن αان كتلة جسيمة

( وكتلتها تساوي كتلة ذرة 2e+تشغل شحنة مقدارها ) αللهليوم ولما كانت جسيمة

الهليوم اذن هي نواة ذرة الهليوم .

من مصدر يوضع في نهاية الغرفة القابلة والسرعة Qذات الشحنة αتمر جسيمات

( بحيث rنصف قطره )بمقدار Bلتفريغ الهواء , وتنحرف بواسطة المجال المغناطيسي

تكون القوة :

FB = Q. V x B =

=

وهي ثابتة للغرفة المفرغة 1.6x107m/sتساوي αعلماً ان سرعة جسيمات






16

عدم وجود نضوح يفرغ الهواء بواسطة مفرغة الهواء من الغرفة ويجب التأكد من -1

( ويمكننا الوصول الى هذا 3x10-3 torrهواء الى الوعاء حتى يصبح الضغط بحدود )

.( دقائق قبل العمل 7او 5المستوى من الضغط بسحب الهواء لمدة )

يمرر تيار خالل الملفات الحداث مجال مغناطيسي ويغير التيار بواسطة المقاومة -2

( دقائق لكل مرة . 5قدره )المتغيرة وتسجل قيمة العد بزمن

تدون القراءات وكما مبين في الجدول التالي : -3

N c/min B gauss Iamp

0.50

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5





17

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2

2.3

2.4

( بوحدة تسال B( والفيض )N c/min) العد -4

( ونقارنها مع مقدار القيمة النظرية . Q/mنطبق العالقة الرياضية العملية للشحنة ) -5

عملياً

= نظرياً

هي كتلة البروتون وتساوي 1.6x10-19 ,mpنة االلكترون وتساوي هي شح eحيث

1.67x10-27





18

N c/min

B Tesla B max





19

(6)تجربة رقم ظروف عمل العداد الوميضي

:نظرية Single channelلمحلل ذي القناة الواحدة وا Scintillation detectorان كثافة التأللو

analyzer يشكالن اداة مهمة في الفيزياء النووية فيهما معا يمكن استخدامهما كمحلل . spectrum ometerللسلوك النووي اي انهما يصبحان محلل طبقي

ول في هذه التجربة سنتعلم كيفية انتقاء ظروف العمل المناسبة للعداد الوميضي وذلك بالحص على معامل تكبير عالي مع اقل تشويش ممكن.

ان معامالت العمل هي : .Operating voltageفولتية التشغيل .1 .Gain of the amplifier ربح المكبر .2

ان هذه المعامالت تعتمد على طاقة اشعة كاما المراد الكشف عنها ومعرفة توزيع الطاقة فيها.

العمل والحسابات:عند اقل قيمة وان (H0V0)تأكد من ان معظم الفولتية العالية قبل البدء في العمل .1

Test (A)-Master (B)-H0V0 -(C) -: المفاتيح التالية

قبل توصيل الكهرباء الى الجهاز بأجمعه. offهي في الموضع Pulse high analyzerضع ال onعلى ال Master switchضع ال .2

(POHOAO) على موقع الINT ضع مفتاح ال .H0V0 على الon واجعل فولت واترك الجهاز لفترة قصيرة للتهيؤ للعمل. 400على ال H0V0منظم ال

Scintillationامام الكشاف الوميضي Cs137ضع مصدر الشعة كاما مثل .3detector (S.D) سم وخذ قراءة لمدة دقيقة واحدة. 4وعلى بعد

ي كل مرة وسجل القراءة.فولت ف 30بمقدار H0V0زد منظم .4 فولت وسجل القفراءات. 1000استمر في الزيادة الى حدود ال .5





20

في كل فولتية Rg Back groundارفع المصدر المشع وخذ القراءة الخلفية .6 اخذتها

(. Rc=R-Rgارسم العالقة بين القراءة الصحيحة وبين الفولتية ) .7 عين فولتية التشغيل. .8 . Plateauالتشغيل عين حدود مدى هضبة .9

احسب ميل الهضبة بأستعمال القانون التالي: .11

. Co60اعد الخطوات اعاله مستعمال مصدرا اخر الشعة كاما مثل .11 ناقش النتائج التي حصلت عليها. .12 اعد ترتيب المنظمات والمفاتيح في الجهاز كما شاهدته في الخطوة االولى. .13





21

(7تجربة رقم )

مؤثر الوهن من عداد وميضي متعدد القنوات تدريج الطاقات باستعمال

نظرية:

لتحديد s.c.Aان الهدف الرئيسي في هذة التجربة هو تقني وذلك بتبيان كيفية استخدام جهاز

موقع القمة الضوئية للمصدر المشع , من خالل استعمال مفتاح )ضابط(

لعالقة بين قيمة العد ( لمعرفة تأثيره على القمة الضوئية وذلك برسم اAttenuatorالوهن)

. حيث ان الزيادة في مقدار المؤشر الوهن يزيح القمة الضوئية Baseلوحدة الزمن وبين ال

الى اتجاه المحور الرأسي اي بأتجاه انخفاض الطاقة.

طريقة العمل:بعد التاكد من ان الجهاز في الوضع الصحيح والمهيئ للعمل نتأكد من ان مفتاح الفولتية .1

المستعمل في هذه التجربة. SCAفولت بالنسبة لجهاز (400)هي على اوطأ و

ونختار (H0V0)ثم نشغل مفتاح الفولتية العالية Master نفتح الجهاز من نقطة ال .2

فولت وهي فولتية التشغيل للجهاز. 860قيمة

. .Narrow Diffضع مفتاح التشغيل على نقطة ال .3

.فولت 110ولتكن Windowنختار قيمة ال .4

Cs ضع مصدر مشع مثل .5137

بمواجهة بلورة الكشاف E0=0.662Mevالذي طاقته

سم منها. 3الوميضي وعلى بعد

(Coarse)و (Fine)عبارة عن مفتاحين هما (Attenuator)تالحظ ان ضابط الوهن .6

وضابط الوهن الدقيق على صفر . 32على نقطة Coarseفتبدأبوضع مفتاح الوهن

0.2في كل مرة ناخذ القراءة )البعد( بزمن قدره 0.2بمقدار Baseير ال نبدأ االن بتغي .7

. 10وحتى رقم Baseبالنسبة لل 0.2دقيقة مبتدئين من

بالمعلومات المطلوبة. 1عليك االن بأمالء الجدول رقم .8

.Baseارسم الشكل البياني لكل حالة اخذتها على حدة وذلك برسم ال .9

ها.ناقش النتائج التي حصلت علي .11

(1)جدول رقم

Base ATT Fine ATT Coarse عدد القراءات

0.2 0 32





22


تدرج الطاقة بأستعمال الفولتية في عداد وميضي متعدد القنوات

نظرية:

أن هدف هذه التجربة هو معرفة تاثير الفولتية على موضع القمة الضوئية عند ثبوت مقدار

حيث ان baseوذلك برسم العالقة بين قيمة المد لوحدة الزمن وبين ال Attenuatorالوهن

الزيادة في مقدار الفولتية يزيح موقع القمة الضوئية بعيدا عن المحور الرأسي اي بأتجاه

ازدياد الطاقة.

طريقة العمل:لتية على بعد التأكد من الجهاز في الوضع الصحيحوالمهئ للعمل ,نتاكد من ان مفتاح الفو .1

فولت بالنسبة للجهاز المستعمل في هذه التجربة(. 411أوطئ قيمة )وهي

.H.V.ثم نشغل مفتاح الفولتية العالية Masterنفتح من نقطة ال .2

.Diff. ,Narrawضع مفتاح التشغيل على نقطة ال .3

. 0.1ولتكن Windowنختار قيمة ال .4

Csضع مصدر مشع مثل .5137

( بمواجهة بلورة الكشاف Eγ=0.662 Mevالذي طاقته )

سم منها. 3الوميضي وعلى بعد

على Fineوضابط الوهن الدقيق 8على نقطة Coarseسيكون مفتاح ضابط الوهن .6

()وقد تتغير هذه المواقع تبعا لظروف التجربة(.25)

ضع Fineواالخر Coarseسنجد ان الفولتية مسيطر عليها بواسطة مفتاحين احداهما .7

على الصفر. Fineفولت ومفتاح ال 511على نقطة Coarseمفتاح ال

دقيقة 0.2وخذ القراءة في زمن قدره 0.2بمقدار Baseفي هذه الفولتية قم بزيادة ال .8

.Base( من ال 10حتى تصل الى )

( بالمعلومات المطلوبة.1عليك االن امالء الجدول رقم ) .9

على المحور االفقي Baseبرسم ال ارسم الشكل البياني لكل حالة اخذتها على حدة وذلك .10

وعدد القراءات على المحور الرأسي.

ناقش النتائج التي حصلت عليها. .11

مالحظة مهمة :

)المؤشر الدقيق في الفولتية (يدور عشر دورات كاملة قيمة كل Fineستالحظ ان مؤشر ال

800mى عل Coarseفولت اي حينما يكون على سبيل المثال مؤشر الفولتية 15دورة هي

815( فمجموع الفولتية المسلطة في هذه الحالة هي 1ويكون مؤشر الفولتية الدقيق على )

وهكذا حتى نصل 830فمجموع الفولتية سيكون 2فولت واذا كان مؤشر الفولتية الددقيق على

فولت. 950(عندها يكون مجموع الفولتية هو 10الى الرقم )





23

(1)جدول رقم

N Base Voltعدد القراءات

Fine

Volt

Coarse





24

(9تجربة ) تعيين سرعة جسيمات ألفا

-:الهدف من التجربة

قياس سرعة جسيمات ألفا بتسليط مجالين متعامدين كهربائي ومغناطيسي على مسار

غة من الهواء جسيمات ألفا المنبعثة من مصدر مشع موضوع في نهاية غرفة مفر

(Chamber.)

-:نظرية التجربة

من الخواص المميزة لجسيمات ألفا انها موجبة الشحنة ويمكن ان تنحرف بواسطة

المجال الكهربائي والمغناطيسي ولها قابلية نفوذ داخل المواد أقل بكثير من جسيمات بيتا وذلك

فها بواسطة رقيقة من لكبر كتلتها والن شحنتها ضعف شحنة جسيمات بيتا, ويمكن ايقا

االلمنيوم سمكها جزء من المليمتر ويمكن ان تنفذ في الهواء الى بضعة سنتمترات.

يمكن قياس جسيمات ألفا مختبرياً باستخدام مصدر متسع لجسيمات ألفا يوضع داخل

غرفة معدنية مفرغة من الهواء ومزودة بمتسع ذو صفائح متوازية يستفاد منها لتوليد المجال

هربائي وتوضع الغرفة المعدنية بين قطبين مغناطيسيين على شكل ملفين كهربائيين بحيث الك

يسلطان مجال مغناطيسي على طول المتسع الصفائحي وباتجاه العمودي على المجال

( لجسيمات الفا عند تلك الجسيمات من خالل المجال الكهربائي. يمكن تعيين السرعة )

مجال الكهربائي المتعامدين والمتسلطين في آن واحد بحيث تكون محصلة المغناطيسي و ال

القوى المسلطة على جسيمات الفا يساوي صفراً وهذا الشرط يتحقق عندما ال يحدث انحراف

)أكبر عدد ممكن Nmaxلجسيمات الفا, وبعبارة أخرى فإن عداد كايكر يسجل بهذه الحالة الـ

-ن( ويمكن التعبير رياضياً عن هذا الشرط بما يلي:من جسيمات الفا في وحدة الزم

اي ان:

( dهي مقدار الفولتية )فرق الجهد( الكهربائي بالفولتات. و ) حيث ان وبما ان

ملمتر. 0.9المسافة بين صفائح المتسعة الكهربائية وتساوي

-: االجهزة المستعملة

فة مفرغة من الهواء تحتوي على متسعة متوازية الصفائح, جهاز تفريغ الهواء, غر

عداد وملحقاته, مغناطيس كهربائي يتكون من ملفين وقلب من الحديد المطاوع واقطاب ذات

( أمبير, مقاومة متغيرة, مصدر مشع لجسيمات 8-نهاية مستوية, أميتر للتيار المستمر )صفر

( مع فولتميتر لقياس D . C( )0.4مجهز القدرة العالية)(, Americium 241الفا )

الجهد العالي.





25

-: طريقة العمل

يفرغ الهواء بواسطة مفرغة الهواء من غرفة المتسع الصفائحي ويجب التأكد من عدم -1

( ويمكننا الوصول torr 2-10×3 وجود نضوح هواء الى الوعاء حتى يصبح الضغط بحدود )

دقائق قبل العمل. 7أو 5ا المستوى من الضغط بسحب الهواء لمدة الى هذتسلط فولتية مناسبة على المكثف الصفائحي لتوليد المجال الكهربائي ويجب التأكد من خلو -2

التفريغ الكهربائي بين صفيحتي المكثف وفي حالة حدوث تفريغ كهربائي يجب قطع الفولتية

مر بسحب الهواء حتى وصول الضغط المالئم ثم بعد ذلك المسلطة لتجنب عطب المكثف ويست

تمرر الفولتية وتثبت اثناء العمل ويستحسن ان تبقى مفرغة الهواء مستمرة بالعمل اثناء

التجربة.يمرر تيار الملفات إلحداث مجال مغناطيسي وبتغير التيار بواسطة المقاومة المتغيرة -1

-ل التالي:تسجل قيمة العد في الدقيقة كما في الجدو

V= 2, 2.5 , 3 , 3.5 KV

B Amp. N1 N1 Nave

من جدول التدريج في التيار و المجال المغناطيسي يمكن معرفة قيمة المجال -2

-المغناطيسي لكل قيمة للتيار كما يلي:

B Tesla amp

على ورقة خطوط بيانية ومن اعلى قيمة وصلها العد Bو Nنرسم الخط البياني بين -3

( نجد سرعة 1المناظرة وبعد التعويض في المعادلة رقم ) Bومن ثم نجد قيمة نجد

. جسيمة





26


وايجاد القدرة التحليلية التحليل الطيفي الكوبلت والسيزيوم

-:نظرية

ان الغاية من تحليل نظير الكوبلت والسيزيوم هو لمعرفة طيف الطاقة لكلم نهما, ويتم

( ومن ثم التعرف على Base( مع الـ )Counts / Secذلك برسم العالقة بين القراءات )

سبب كل نقطة عظمى ظاهرة في شكل العالقة تلك.

( بين الفوتون وما Pure Kinematic Collisionة )ان تفاعل كومتن هو عملي

. في هذه العملية فان اهمية لشعة كاما الساقطة يسمى بااللكترون الحر في بلورة

تترك جزءاً من طاقتها الى االلكترون, ان مقدار الطاقة المعطاة الى االلكترون المرتد.

صادم فيما اذا كان التصادم من نوع وعليه تكون شدة الضوء المشع تعتمد على الت

(Head – on( أو )Glancing ففي حالة التصادم الرأسي فان الفوتون يعطي اكبر .)

مقدار مسموح من الطاقة في عملية كومتن. ان الطاقة الكاملة المشتتة يمكن ايجادها من حل

. ان حل Billiard - Ball Collisionبلياردو. –معادالت الطاقة والزخم لحالة تصادم كرة

هذه المعادالت يعطي الشكل الرياضي التقريبي التالي:

…………………(1)

حيث ان:

.Mev= طاقة كاما المشتتة بوحدات

.Mev= طاقة كاما الساقطة بوحدات

= زاوية التشتت لـ

( تصبح:1( فان المعادلة )Head onتصادم راسياً)لذا فعندما يكون ال

…………………(2)

( ستكون:( )Recoil Electronاما طاقة االلكترون المرتد)

……………..(3) ( والذي هو اقصى طاقة ممكن اعطائها Compton Edgeلذلك فان موقع حافة كومبتن )

(.3اهرة كومبتن, يمكن معرفته من المعادلة )الى االلكترون في ظ -:العملطريقة

سلط فولتية التشغيل المناسبة )مالحظة: ان هذه الفولتية ستكون مسلكة على طرفي -1

( والـ Coarse( وذلك باالستعانة بمنظما الفولتية الـ)Photomultiplier tubeالـ)

(Fine.)

سم. 5سم الى 2على بعد يتراوح بين ( ضع المصدر المشع وليكن) -2

والذي سيكون مثبتاً 0.02على موضع SCA( الجهاز Windowضع منظم الشباك) -3

على هذا الموضع طيلة وقت العمل.

( بموقع الصفر. وسيكون هذا المنظم متغيراً اثناء العمل Baseابدأ بوضع منظم القاعدة ) -4

( في كل حالة.0.2بمعدل)

.Narraw Diffعلى موضع الـ PHAضع منظم -5





27

المشع بواسطة منظمي بوجود مصدر calibrationاجر عملية التغيير للجهاز -6

نظمين المذكورين على ملحين العثور على موقع القمة الضوئية يتم عند ذلك تثبيت ال ATTالـ

هذا الموقع.

ي:دقيقة. وقم بملئ الجدول التال 0.2ليكن زمن كل قراءة -6

Base (B) Count /Sec (m)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

ان آخر قراءة يمكنك تحديدها من خالل رسمك للطيف مباشرةً ومقارنته بالطيف النموذجي

. الموجود في المختبر. وكرر الخطوات المذكورة اعاله بالنسبة لمصدر

Documents

ملزمة مختبر النووية العملية2015-2016 المرحلة الرابعة الفصل الثاني