Работа на приборе «TransSpec DX100»

ОТЧЕТ

 

О ПРОХОЖДЕНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ

НА КАФЕДРЕ ОСНОВ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ.

 

 

 

Выполнил: студент 4-го курса

Группы: РБ-11

Ефремов Константин Алексеевич

Руководитель практики от института

Заведующий кафедры: Степанов Валерий Егорович

 

 

Дата сдачи отчета

 

Дата защиты

 

Оценка(зачет/незачет)

 

 

Якутск 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

 

1. Работа на приборе «TransSpec DX100»

2. Радионуклид калий-40

3. Характеристика кафедры основ ядерной физики.

Заключение

Характеристика

Календарно-тематический план производственной практики.

Индивидуальное задание

Дневник

 

Введение

Радиоактивность-это самопроизвольный распад атомных ядер вещества с испусканием ядерных излучений: альфа-частиц (ядер гелия), бета-частиц (электронов) и гамма-квантов.

Альфа-излучение - ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц, которое образуется при ядерных превращениях и движется со скоростью около 20000 км/с. Энергия альфа-частиц – 2-8 МэВ.

Бета-излучение – это электронное и позитронно ионизирующее излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при ядерных превращениях. Скорость бета-частиц близка к скорости света, они имеют меньшую ионизирующую способность по сравнению с альфа-частицами.

Гамма-излучения возникают при возбуждении ядер атомов или элементарных частиц. Источником гамма-излучения являются ядерные взрывы, распад ядер радиоактивных веществ. Распределяется оно со скоростью света и используется в медицине для стерилизации помещений, аппаратуры, продуктов питания.

Цель производственной практики: Закрепление в практической деятельности знаний, полученных в процессе обучения. Сбор и аналитическая обработка материала. Ознакомление с основным принципом работы дозиметра полупроводникового гамма-спектрометра «TransSpec DX100».

 

Задачи:

1. Изучение литературы.

2. Ознакомление с методами определения радиационного излучения.

3. Составление расчетов по индивидуальным заданиям.

 

 

Радионуклид Калий-40

Kа́лий-40 (лат. Kalium-40) – радиоактивный изотоп химического элемента калия с атомным номером 19 и массовым числом 40. Изотопная распространённость калия-40 в природе составляет 0,0117(1) %. Удельная активность 1 грамма изотопно чистого ⁴⁰K равна 2,652·10⁵ Бк. Весь природный калий радиоактивен за счёт распадов ⁴⁰K; удельная активность природного калия равна примерно 31 Бк/г.

Образование и распад

Весь имеющийся на Земле калий-40 образовался незадолго до возникновения Солнечной системы и самой планеты (4,6 млрд лет назад) и с тех пор постепенно распадался. Своим существованием на сегодняшний день нуклид обязан большому периоду полураспада (1,248·10⁹ лет).

Распад калия-40 происходит по двум направлениям:

β⁻-распад (вероятность 89,28 %):

захват орбитального электрона (вероятность 10,72 %):

Крайне редко (в 0,001 % случаев) он распадается в ⁴⁰Ar через позитронный распад, с излучением позитрона (β⁺) и электронного нейтрино ν_e:

Биологическая роль

Калий-40 с необходимостью присутствует в живых организмах наряду с двумя другими (стабильными) природными изотопами калия. Концентрация этого элемента в питьевой воде составляет ~3·10⁻⁴ мг/л, что приводит к радиоактивности воды на уровне 2·10⁻¹² Ки/л. Эта величина чрезвычайно мала и не ведёт к каким-либо вредным последствиям для организма.

Наличие калия-40 в теле человека обусловливает его природную радиоактивность на уровне 4-5 кБк в зависимости от массы. Это примерно 80-85 % всей радиоактивности организма. Оставшаяся часть исходит от изотопа ¹⁴С.

 

Калий-аргонное датирование

Отношение концентрации ⁴⁰K к концентрации его продукта распада ⁴⁰Ar используется для определения абсолютного возраста объектов методом так называемого калий-аргонного датирования. Суть этого метода состоит в следующем:

При помощи известных постоянных β-распада и е-захвата считается относительная доля атомов ⁴⁰K, превратившихся в ⁴⁰Ar:

Если ⁴⁰K₀ – изначальное количество атомов калия-40, а t – искомый возраст образца, то современное количество атомов ⁴⁰K в измеряемом образце определяется формулой:

Суммарное количество атомов ⁴⁰Ar и ⁴⁰Ca, образовавшихся за время t равно:

Из соотношения же между постоянными распада следует, что:

Сравнивая два последних уравнения, получаем связь между количеством атомов ⁴⁰Ar и ⁴⁰K в исследуемом образце:

Решая получившееся уравнение относительно искомого времени t получаем формулу для определения возраста образца:

Природный Калий представляет собой смесь трех изотопов с массовыми числами 39 (93,10 %), 40 и 41. Атомный вес его равен 39,102. К-40 (0,0118 %) радиоактивен и распадается с испусканием бета- частиц с энергией 1,32 МэВ (89 %) в аргон с периодом полураспада 1,25*10⁹ лет и путем ЭЗ или бета(+)-распада (~10^-5) в кальций-40. Он играет важную роль в тепловом режиме Земли: вследствие высокого содержания элемента (2,35%) энергия, выделяющаяся при распаде радиоактивных элементов трех природных радиоактивных семейств. Анализ некоторых минералов на кальций-40 и аргон-40 позволяет рассчитать их возраст. Значительное содержание аргона в атмосфере относительно других редких газов является следствием распада калия-40 в аргон-40. Содержание калия в метеоритах и породах может оцениваться по калию-40. Обогащение природного калия изотопом К-41 осуществляют с помощью ионного обмена на цеолитах, электролизом и миграцией ионов в расплавах солей.

 

 

Криогенная лаборатория

Заведующий лабораторией – Щукина Елена Александровна- выпускник СВФУ по специальности «Физика» специализации «Ядерная физика».

Лаборатория как самостоятельное подразделение кафедры была создана в 1996 г с целью обеспечения лаборатории радиационной экологии и других подразделений ЯГУ.

Оснащение лаборатории: криогенная установка для получения жидкого азота и другое оборудование.

 

Заключение

В период прохождения производственной практики было ознакомление с основами радиационной безопасности. Изучение НРБ-99. Ознакомление с программами «LSRM» и «Maestro». На практике измеряли содержание К-40 в теле человека, результаты анализировали на спектрометре. Из проделанной работы было изучено, каким бывает прохождение гамма-квантов через вещество, а так же подробное ознакомление работы на приборе «TransSpec DX100».

 

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРОХОЖДЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ

Ф.И.О. студента (слушателя) Ефремова Константина Алексеевича

Курс 4 Группы РБ-11

1.	1.12.2014	Инструктаж по ТБ и ПБ
2.	2.12.2014	Характеристика КОЯФ. Основные научные направления кафедры.
3.	3.12.2014	Ознакомление с приборами и установками
4.	4.12.2014	Начало работы с прибором trans-SPEC DX-100
5.	5.12.2014	Изучение программных обеспечений
6.	6.12.14	Самостоятельная работа
7.	7.12.2014	Самостоятельная работа
8.	8.12.2014	Измерение содержания К-40
9.	9.12.2014	Измерение содержания К-40
10.	10.12.2014	Измерение содержания К-40
11.	11.12.2014	Анализ проб на спектрометре trans-SPEC DX-100
12.	12.12.2014	Обработка анализов проб
13.	13.12.2014	Самостоятельная обработка анализов проб
14.	15.12.2014	Составление и оформление отчета

 

Согласовано: Руководитель от кафедры «Основ ядерной физики»

«_____»_________________201 г.

Руководитель от кафедры

М.П.

 

ДНЕВНИК

студента Ефремова Константина Алексеевича, 4 курс, проходящего производственную практику в Северо-Восточном федеральном университете ФТИ КОЯФ в 2014/2015 учебном году.

Руководитель практики от кафедры Степанов В. Е., заведующий кафедрой основ ядерной физики

Рабочее место и должность практиканта Лаборатория радиационной экологии кафедры основ ядерной физики ФТИ,практикант

 

Отметка предприятия:

Согласно приказа по СВФУ ФТИ № _1253-Уч_ от _28 ноября 2014__ направляется для прохождения производственной практики на период с «1» декабря 2014 г. по «14» декабря 2014 г.

 

Директор ФТИ: Савинова Н.А.

 

№	Дата	Выполненная работа	Примечания
	1.12.2014	Инструктаж по ТБ и ПБ	Прохождение инструктажа по технике безопасности и пожарной безопастности
	2.12.2014	Характеристика КОЯФ. Основные научные направления кафедры	Теоретическое ознакомление с характеристиками КОЯФ
	3.12.2014	Ознакомление с приборами и установками	Лекция по приборам и работе на них
	4.12.2014	Начало работы с приборами	Начало работы с прибором trans-SPEC DX-100
	5.12.2014	Работа с приборами	Изучение программных обеспечений
	6.12.2014	Самостоятельная работа	Работа с прибором trans-SPEC DX-100
	7.12.2014	Самостоятельная работа	Работа с прибором trans-SPEC DX-100
	8.12.2014	Измерение содержания К-40	Измерение содержания К-40
	9.12.2014	Измерение содержания К-40	Измерение содержания К-40
	10.12.2014	Измерение содержания К-40	Измерение содержания К-40
	11.12.2014	Анализ проб на спектрометре trans-SPEC DX-100	Измерение спектров гамма – излучающих радионуклидов на спектрометре гамма-излучений trans-SPEC DX-100
	12.12.2014	Обработка анализов проб	Обработка проб, подсчет необходимых компонентов.
	13.12.2014	Самостоятельная обработка анализов проб	Конечные выводы анализов, завершение лабораторных работ.
	15.12.2014	Составление и оформление отчета	Составление данного отчета по пройденной зимней лабораторной практике.

 

ХАРАКТЕРИСТИКА

(отзыв руководителя практики от КаФЕДРЫ)

 

За время прохождении производственной практики в лаборатории радиационной экологии кафедры основ ядерной физики ФТИ, студент Ефремов Константин Алексеевич проявил себя дисциплинированным, стремящимся к получению знаний, навыков и умений, необходимых в данной области управления.

В ходе практики Ефремова К. А ознакомился с уставом, положением, с должностными инструкциями другими документами. Измерял содержание К-40 прибором «trans-SPEC DX-100». И приобрел навыки работы с программными обеспечениями.

 

Производственная практика Ефремов К. А. оценен на «отлично».

Предлагаемая оценка – «отлично»

 

Заведующий кафедры основ ядерной физики:_____________Степанов В.Е.

Дата

 

 

Замечания по ходу практики

Замечаний нет________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Рекомендуемая оценка руководителя практики от кафедры ______________

 

Руководитель

от кафедры ___________________

^(ФИО)

М.П. «____» __________________201___ г.

 

 

ОТЧЕТ

 

О ПРОХОЖДЕНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ

НА КАФЕДРЕ ОСНОВ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ.

 

 

 

Выполнил: студент 4-го курса

Группы: РБ-11

Ефремов Константин Алексеевич

Руководитель практики от института

Заведующий кафедры: Степанов Валерий Егорович

 

 

Дата сдачи отчета

 

Дата защиты

 

Оценка(зачет/незачет)

 

 

Якутск 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

 

1. Работа на приборе «TransSpec DX100»

2. Радионуклид калий-40

3. Характеристика кафедры основ ядерной физики.

Заключение

Характеристика

Календарно-тематический план производственной практики.

Индивидуальное задание

Дневник

 

Введение

Радиоактивность-это самопроизвольный распад атомных ядер вещества с испусканием ядерных излучений: альфа-частиц (ядер гелия), бета-частиц (электронов) и гамма-квантов.

Альфа-излучение - ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц, которое образуется при ядерных превращениях и движется со скоростью около 20000 км/с. Энергия альфа-частиц – 2-8 МэВ.

Бета-излучение – это электронное и позитронно ионизирующее излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при ядерных превращениях. Скорость бета-частиц близка к скорости света, они имеют меньшую ионизирующую способность по сравнению с альфа-частицами.

Гамма-излучения возникают при возбуждении ядер атомов или элементарных частиц. Источником гамма-излучения являются ядерные взрывы, распад ядер радиоактивных веществ. Распределяется оно со скоростью света и используется в медицине для стерилизации помещений, аппаратуры, продуктов питания.

Цель производственной практики: Закрепление в практической деятельности знаний, полученных в процессе обучения. Сбор и аналитическая обработка материала. Ознакомление с основным принципом работы дозиметра полупроводникового гамма-спектрометра «TransSpec DX100».

 

Задачи:

1. Изучение литературы.

2. Ознакомление с методами определения радиационного излучения.

3. Составление расчетов по индивидуальным заданиям.

 

 

Работа на приборе «TransSpec DX100»

 

После приобретения SunPower, лидер в области систем электрического охлаждения, ORTEC продолжает усилия для улучшения их систем криогеники для оптимального использования германиевых детекторов высокой чистоты используемых в гамма-спектрометрии. Благодаря новой ноу-хау, приобретенных, ORTEC модель представляет MOBIUS Recycler: система охлаждения жидким азотом в обычный с охлаждением электрический, действующие на паров конденсации первого, обеспечивая высокую экономию в потреблении азота в течение нормального использования. MOBIUS Recycler является допустимым система, чтобы лучше управлять потребления и расходов на закупку "азота, особенно в лабораториях на кол.

Он также расширяет семейство спектрометров ORTEC АЛЬФА ЛЮКС, благодаря новой системе спектрометрии для анализа образцов большой поверхности. AIR модули Альфа, Альфа и Альфа DUO АНСАМБЛЬ, теперь присоединяется ALPHA MEGA, интегрированный альфа-спектрометрии пробу. МЕГА является спектрометр ALPHA Альфа автономное приложение, которое может быть установлено на шасси ансамбля Ortec Альфа, содержащей другие подсчета камеры.

Система полностью контролируется ПК через соединение USB 2.0.La семья ДЕТЕКТИВ представляет набор идентификационных систем с портативных электрически охлаждаемых детекторов германия батарей высокой чистоты. ORTEC сегодня представляет новую версию реализованного программного обеспечения для мониторинга: ДЕТЕКТИВ-ДИСТАНЦИОННОГО-V2 это приложение, предназначенное для идентификации и картографирования в сценариях мониторинга в режиме реального времени в этой области. Идеальным дополнением для целей, связанных с защитой против незаконного оборота ядерного материала, она совместима со всеми инструментами, принадлежащих к семейству ORTEC: Microdetective, детектив-EX-100T и детектив Детектив-200.

Даже семья ORTEC ДЕТЕКТИВ расширяется дальше с введением оперативно-SPM, новой и передовой портальной системы скрининга для приложений с высоким разрешением границы: порты, железнодорожные станции, аэропорты и обычаи. На основе методики высокого разрешения гамма-спектрометрии, использующей HPGe детекторы, позволяет максимальной чувствительности и точности реакции в обнаружения и идентификации любых радиоактивных материалов, присутствующих в контейнере.

Наконец, портативная система ORTEC Пен для идентификации неразрушающего анализа взрывчатых веществ, химикатов и токсичных газов различной природы, приобретает новый вид, используя детектив семью HPGe детектор ORTEC. Воспользовавшись тем, что прогресс, достигнутый в реализации электрически охлаждаемых портативных спектрометров, вводит ORTEC системы Штифты 3CF. Использование системы гамма-спектрометрии HPGe интегрированы, и портативный батарейный-электрически охлаждением ORTEC TRANSPEC-P, позволило удаление жидким азотом и уменьшение габаритных размеров самой системы.

 

Радионуклид Калий-40

Kа́лий-40 (лат. Kalium-40) – радиоактивный изотоп химического элемента калия с атомным номером 19 и массовым числом 40. Изотопная распространённость калия-40 в природе составляет 0,0117(1) %. Удельная активность 1 грамма изотопно чистого ⁴⁰K равна 2,652·10⁵ Бк. Весь природный калий радиоактивен за счёт распадов ⁴⁰K; удельная активность природного калия равна примерно 31 Бк/г.

Образование и распад

Весь имеющийся на Земле калий-40 образовался незадолго до возникновения Солнечной системы и самой планеты (4,6 млрд лет назад) и с тех пор постепенно распадался. Своим существованием на сегодняшний день нуклид обязан большому периоду полураспада (1,248·10⁹ лет).

Распад калия-40 происходит по двум направлениям:

β⁻-распад (вероятность 89,28 %):

захват орбитального электрона (вероятность 10,72 %):

Крайне редко (в 0,001 % случаев) он распадается в ⁴⁰Ar через позитронный распад, с излучением позитрона (β⁺) и электронного нейтрино ν_e:

Биологическая роль

Калий-40 с необходимостью присутствует в живых организмах наряду с двумя другими (стабильными) природными изотопами калия. Концентрация этого элемента в питьевой воде составляет ~3·10⁻⁴ мг/л, что приводит к радиоактивности воды на уровне 2·10⁻¹² Ки/л. Эта величина чрезвычайно мала и не ведёт к каким-либо вредным последствиям для организма.

Наличие калия-40 в теле человека обусловливает его природную радиоактивность на уровне 4-5 кБк в зависимости от массы. Это примерно 80-85 % всей радиоактивности организма. Оставшаяся часть исходит от изотопа ¹⁴С.

 

Калий-аргонное датирование

Отношение концентрации ⁴⁰K к концентрации его продукта распада ⁴⁰Ar используется для определения абсолютного возраста объектов методом так называемого калий-аргонного датирования. Суть этого метода состоит в следующем:

При помощи известных постоянных β-распада и е-захвата считается относительная доля атомов ⁴⁰K, превратившихся в ⁴⁰Ar:

Если ⁴⁰K₀ – изначальное количество атомов калия-40, а t – искомый возраст образца, то современное количество атомов ⁴⁰K в измеряемом образце определяется формулой:

Суммарное количество атомов ⁴⁰Ar и ⁴⁰Ca, образовавшихся за время t равно:

Из соотношения же между постоянными распада следует, что:

Сравнивая два последних уравнения, получаем связь между количеством атомов ⁴⁰Ar и ⁴⁰K в исследуемом образце:

Решая получившееся уравнение относительно искомого времени t получаем формулу для определения возраста образца:

Природный Калий представляет собой смесь трех изотопов с массовыми числами 39 (93,10 %), 40 и 41. Атомный вес его равен 39,102. К-40 (0,0118 %) радиоактивен и распадается с испусканием бета- частиц с энергией 1,32 МэВ (89 %) в аргон с периодом полураспада 1,25*10⁹ лет и путем ЭЗ или бета(+)-распада (~10^-5) в кальций-40. Он играет важную роль в тепловом режиме Земли: вследствие высокого содержания элемента (2,35%) энергия, выделяющаяся при распаде радиоактивных элементов трех природных радиоактивных семейств. Анализ некоторых минералов на кальций-40 и аргон-40 позволяет рассчитать их возраст. Значительное содержание аргона в атмосфере относительно других редких газов является следствием распада калия-40 в аргон-40. Содержание калия в метеоритах и породах может оцениваться по калию-40. Обогащение природного калия изотопом К-41 осуществляют с помощью ионного обмена на цеолитах, электролизом и миграцией ионов в расплавах солей.