Práctica 17. Radiactividad.

OBJETIVOS

• Medir la radiación medioambiental.

• Determinar la radiación de una fuente radiactiva concreta.

• Analizar la existencia de tres tipos de radiación natural.

• Estudiar como varía la radiación con la distancia, entre el detector y la fuente emisora de radiaciones.

MATERIAL

• Base plana metálica con agujeros en forma de cuadrículas : Esta base nos servirá para colocar todo el material usado excepto el contador digital.

• Fuente radiactiva con soporte : Elemento radiactivo.

• Tubo contador en soporte : Célula sensible a las radiaciones.

• Contador digital : Contador de impulsos enviados por la célula.

• Cable blindado.

• Láminas absorbentes de aluminio y plomo.

• Regla : Para estudiar la variación de la radiación con la distancia.

• Cronómetro.

FUNDAMENTO

La radiactividad consiste en la desintegración espontánea de núcleos atómicos, con la emisión del partículas o radiaciones electromagnéticas. Existen diferentes tipos de radiación con diferente poder de penetración en la materia. Así podemos distinguir las siguiente clases.

Radiación alfa (α). Es absorbida por pocos centímetros de aire o por unas pocas hojas de papel. Estas radiaciones están compuestas por núcleos de Helio con dos protones y dos neutrones, y su carga es positiva.

El funcionamiento de la célula que detecta las radiaciones es básicamente sencillo. Consiste en un tubo lleno de gas y en contacto con él dos electrodos. Al recibir una radiación el gas queda momentáneamente ionizado y se convierte en conductor eléctrico, fluyendo así la corriente por el circuito. El impulso es registrado en el contador.

DATOS Y RESULTADOS

a) Determinación de la radiación ambiental

Preparamos el contador procurando que no este enfrente ningún objeto cercano a él. Contamos los impulsos que se producen en un minuto, y realizamos cerca de 50 medidas, ya que la dispersión es enorme.

Por ejemplo; en las tres primeras medidas:

Tabla para comprobar que la dispersión es muy grande.

La dispersión que obtenemos es tan grande, que nos vemos obligados a realizar un gran número de medidas, para así, conseguir disminuir el error, esa es la causa de que realicemos 50 pruebas.

A continuación, representamos en un histograma la frecuencia de los impulsos, y la curva gaussiana, el histograma lo calculamos contando el número de veces que aparece una misma medida.

La curva de Gauss la calculamos con la fórmula siguiente:

En esta tabla explicamos los datos de la expresión anterior, y la fórmula con la que se obtienen.

Esta tabla, contiene los datos para calcular la media y los errores que necesitamos, para dibujar la curva de Gauss.

Teniendo ahora los datos necesarios para obtener la curva de Gauss, calculamos los resultados y los presentamos en la siguiente tabla.

Tabla con los datos para la gráfica, calculados.

Gráfica que corresponde a la radiación natural detectada en el laboratorio.

La media de la radiación ambiental, será entonces;

< X > ± 15,82 ± 0,53

a la que le asociamos el error correspondiente al de la media, de una distribución gaussiana.

b) Determinación de la radiación emitida por la fuente radiactiva.

En este segundo apartado, colocamos la fuente radiactiva sobre un soporte, y medimos con el contador, el número de impulsos que se producen, esta vez en 30 segundos, la distancia del contador a la muestra radiactiva es de 3 cm, realizamos esta vez 100 medidas.

Representaremos en un histograma la frecuencia de los impulsos, agrupados en intervalos de 10 en 10, y en el mismo gráfico, la curva gaussiana.

Utilizamos las mismas fórmulas que la vez anterior, para nuestros cálculos.

Teniendo ahora los datos necesarios para obtener la curva de Gauss, calculamos los resultados y los presentamos en la siguiente tabla.

Tabla con los datos para la gráfica, calculados.

Gráfica que corresponde a la radiación de la muestra.

La media de la radiación de la muestra, será entonces;

< X > ± 1112,67 ± 3,66

a la que le asociamos el error correspondiente al de la media, de una distribución gaussiana.

c) Observación de los diferentes tipos de radiación.

Colocamos la muestra radiactiva a una distancia aproximadamente de 7 cm. del tubo contador. Contamos los impulsos que se producen a lo largo de tres minutos (realizamos tres medidas). Después, colocamos una hoja de papel entre la fuente de radiación y el tubo, y contamos otros tres minutos. Por último colocamos dos láminas de aluminio, entre ambos objetos, y realizamos la misma operación.

Relación de la radiación obtenida, para las diferentes pruebas.

Radiación:

α = 28.10 %

β = 56.94 %

γ = 14.96 %

Hemos creído conveniente calcular el error relativo y así comprobar que aunque los errores son números grandes, el cálculo del error relativo demuestra que no lo son tanto en relación con la medida.

d) Alcance de la radiación en el aire.

Colocamos el contador a una distancia de 1 cm. de la fuente radiactiva, contamos los impulsos producidos durante dos minutos, repetimos la misma operación hasta una distancia de 15 cm. (separamos el tubo 1 centímetro cada vez). Luego haremos la representación gráfica de x=f(1/d2).

Representamos en la gráfica la fórmula:

Los datos del eje X están expresados en m-1

Coeficiente de correlación = 0,9759

Error de la pendiente = 0,00

Error de la ordenada = 2.16

Conclusión

La práctica, en cuanto a realización en el laboratorio no contiene dificultad, luego la realización de la misma es mucho mas costosa, debido a los cálculos y ajustes que se deben hacer.

En la gráfica que corresponde a la radiación natural, vemos que el ajuste de Gauss, define una curva característica de dicha distribución, no se observan en ella demasiados datos irregulares. Al contrario sucede en la gráfica nº 2, en la cual a pesar de definirse una curva, se ven mas irregularidades que en la otra.