(成都理工大学)放射性衰变涨落统计规律实验报告

放射性衰变涨落统计规律姓名：***同实验人：*********一、实验目的:1．了解放射性衰变的统计涨落现象和规律；2．了解统计误差的概念，掌握计算统计误差的方法；3．统计检验放射性衰变涨落的概率分布类型；4．学会用列表法和作图法表示实验结果。二、实验原理简介：放射性现象就是不稳定的核素自发地放出粒子或γ射线，或在轨道电子俘获后放出X射线，或产生自发裂变的过程。在不稳定的核素中有天然放射性核素，也有人工放射性核素。天然放射性核素发生衰变时，会放出α、β、γ射线。人工放射性核素还可以辐射出质子或中子等。放射性自发衰变，一般不受温度、压力的影响，并按一定的指数规律变化。在放射性测量中我们发现测量条件虽然没有发生变化，而测量结果并不完全一样，即放射源在每单位时间内发生衰变的原子数目是不同的，时多时少，有起有伏，但是它比较集中地在某一范围内波动，而这种现象就是放射性衰变的统计涨落。出现这种现象的原因在于放射性原子核的衰变是自动发生的，哪一个原子核发生衰变是带有偶然性的，先后顺序并不确定。“统计”是指对大量数据进行综合评价。放射性现象的统计特征也需要通过长时间多次测量，采集大量数据（样本）才能观察到。若测量数据为x，当采集的样本个数为无穷大（个数很多）时，其数据在平均值x附近按一定规律分布。这一规律可以用下式来描述：()()!xxxPxex即泊松分布。或用高斯正态分布来描述：2()21()2xxxPxex这里的()Px是测得计数为x的概率。当x很小时服从泊松分布；当大于10时，泊松分布于高斯分布非常接近。放射性测量仪器取得的数据，在一般情况下都比较大。所以常利用高斯分布来描述放射性测量数据。高斯分布也可以写作：22()()hxxhPxe12h其中()Px表示观测值x出现的概率；h称为“精确度指数”；称为“标准误差”。标准误差直接确定了正态分布曲线的宽度。当越大时，则曲线越平坦。四．实验设备与器材1．U、Th、K的Υ放射源；2．Υ辐射仪；五、实验内容与步骤1．按图放置好实验设备；2．检查仪器，并置于正常工作状态，3．选择测量时间，每40或30S测试一次；4．连续测量装置的本底计数100次，并记录之；5．连续重量测量放射源的计数100次，并记录之。六．实验报告要求：1.测量原始数据：原始数据如Excel表（压缩件中）Sheet1，为U放射源测得数据，包含X+σ，X+2σ，X+3σ，X-σ，X-2σ，X-3σ计算值及范围内数据个数Sheet2，为空放射源测得数据，包含X+σ，X+2σ，X+3σ，X-σ，X-2σ，X-3σ计算值及范围内数据个数2.数据处理：用Origin处理数据得到频率分布直方图，并且依据高斯函数画出频率分布曲线，图1显示为空放射源测得的数据数据分析内容，图2为频率分布直方图及高斯曲线，图3和图4为U放射源存在条件下测得的数据，直方图和高斯曲线图1空放射源测得的数据数据分析内容图2频率分布直方图及高斯曲线范围频数在一倍内63%在二倍内96%在三倍内100%图3U放射源测得的数据数据分析内容图3.U放射源测得的数据数据分析内容图4频率分布直方图及高斯曲线范围频数在一倍σ内82%在二倍σ内91%在三倍σ内99%由于分析U放射源的直方图统计规律不够明显，现将间隔取为0.5σ，得到直方图及高斯函数曲线如图5.图5思考题1.衰变服从什么规律，核辐射测量的两个基本特征是什么？答：衰变服从指数衰减规律，核辐射测量的两个基本特性是：1.存在统计涨落，就是数据存在波动，原因是放射性原子在单位时间内发生衰变的原子数目是不同的有时多有时少2.数据总体服从泊松分布或正态分布2.统计误差的意义是什么？答：反映了计数的涨落性大小，也即反映了核衰变的涨落性大小3.直方图不圆滑，不对称说明了什么问题？答：说明数据数量不够大