Vizualizace radioaktivity pro sekundu s detektorem MX-10

Podobné dokumenty
Záhada Střelkového mysu

Jaderné záření kolem nás

Radiační pozadí na Zemi, v letadle a na oběžné dráze

Pokusy s detektorem MX-10

Demonstrační zdroj záření DZZ GAMA 241 Am, 300 kbq

Experimenty s demonstračním zdrojem záření DZZ GAMA 300 kbq

Letní škola RADIOAKTIVNÍ LÁTKY a možnosti detoxikace

Radioaktivita - dobrý sluha, zlý pán

1. Proveďte energetickou kalibraci gama-spektrometru pomocí alfa-zářiče 241 Am.

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení

Měření přirozené radioaktivity na Vyšehradě

Měření absorbce záření gama

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

JADERNÁ FYZIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Potřebné pomůcky Sešit, učebnice, pero

Měření kosmického záření

Křemíkovým okem do nitra hmoty, radioaktivita

RADIOAKTIVITA KAP. 13 RADIOAKTIVITA A JADERNÉ REAKCE. Typy radioaktivního záření

Identifikace typu záření

Nebezpečí ionizujícího záření

1 Měření na Wilsonově expanzní komoře

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Dosah γ záření ve vzduchu

Radioaktivita,radioaktivní rozpad

Jaké pokusy potřebujeme z termiky?

RADIOAKTIVITA TEORIE. Škola: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr.Milan Staněk MGV_F_SS_3S2_D12_Z_MIKSV_Radioaktivita_PL

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

PRO VAŠE POUČENÍ. Kdo se bojí radiace? ÚVOD CO JE RADIACE? Stanislav Kočvara *, VF, a.s. Černá Hora

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření a detekce záření (radiové vlny, neviditelné záření)

K MOŽNOSTEM STANOVENÍ OLOVA

Absorpční polovrstva pro záření γ

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Změny skupenství látek - tání, tuhnutí VY_32_INOVACE_F0114.

Přírodní radioaktivita

Metodický list. Název materiálu: Měření rychlosti zvukovým záznamem. Autor materiálu: Mgr. Martin Havlíček

1. Zadání Pracovní úkol Pomůcky

Spektrometrie záření gama

Identifikace typu záření

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

Interaktivní výuka přírodních věd na gymnáziu. s využitím ICT. Metodické materiály k rozvojovému projektu. část 3. ymnázium. Interaktivní tabule

Měření závislosti indexu lomu kapalin na vlnové délce

ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 06 ELEKTRICKÝ PROUD - část 01

Atomová a jaderná fyzika

Termokamera ve výuce fyziky

Nebezpečí ionizujícího záření

Gama spektroskopie. Vojtěch Motyčka Centrum výzkumu Řež s.r.o.

PATENTOVÝ SPIS CO « O?oo 05. ézěk ČESKÁ REPUBLIKA

Průvodní list kurzu. Název kurzu: Autor kurzu: Vyučovací předmět: Ročník: Téma: Účel; co kurzem řeším: Kapaliny a plyny. Mgr.

FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI LÁTEK, JEJICH DEMONSTRACE, DOPADY V TECHNICKÉ PRAXI SVOČ FST 2013

VIDEO ZÁMĚR ÚLOHY POMŮCKY TEORETICKÝ ÚVOD

MX-10 pixelový částicový detektor

Technická specifikace předmětu zakázky

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 7: Spektrum záření gama. Rentgenová fluorescenční spektroskopie. Abstrakt

Jaderné reakce a radioaktivita

MOŽNOST VELMI RYCHLÉHO SEMIKVANTITATIVNÍHO ODHADU VYSOKÉ KONTAMINACE VODY A ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ALFA-RADIONUKLIDY MĚŘENÍ IN SITU

1.4 Možnosti odstínění radioaktivního záření

Polovodičové diody Definice

DUM č. 15 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Zobrazení v IR oblasti s využitím termocitlivých fólií

První studentský seminář CZELTA se konal na Gymnáziu Pardubice

Projekt z volitelné fyziky Výtok kapaliny otvorem ve stěně

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Středoškolská technika Jednoduchý projektor

Radioaktivní záření, jeho druhy, detekce a základní vlastnosti

Záření kolem nás. Jaroslav Šoltés, Milan Štefánik Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze

Atom jeho složení a struktura Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje

Radioaktivita a radionuklidy - pozitivní i negativní účinky a využití. Jméno: Ondřej Lukas Třída: 9. C

Teplocitlivé fólie ve fyzikálních experimentech

Ocelov{ n{stavba (horní blok) jaderného reaktoru

March 01, IAM SMART F9.notebook : : : :51. nemění. perihélium afélium elipsa. Pohyby Země.

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

~ II 1. Souprava pro pokusy z :I optiky opliky. Pavel Kflž, Křfž, František Špulák, Katedra fyziky, PF fu JU České Budějovice

Konference UČÍME PRE ŽIVOT Místo: Kysucké Nové Město Datum: Záštita konference: Dr. h. c. Prof. Ing. Ferdinand Devínsky, DrSc. pred

Řešení úloh krajského kola 60. ročníku fyzikální olympiády Kategorie A Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3), V. Vícha (4)

ATOMOVÉ JÁDRO A JEHO STRUKTURA. Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno

Práce v radiochemické laboratoři - ověření zákonitostí radioaktivních přeměn

Vnitřní energie, teplo, změny skupenství Pracovní listy pro samostatnou práci

MĚŘENÍ PŘIROZENÉ RADIACE HORNIN NA DĚČÍNSKU

VYHODNOCOVÁNÍ RADIOGRAFICKÝCH ZKOUŠEK POMOCÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY

Jaderné elektrárny I, II.

Věra Hudcová. FYZIKA Fyzikální veličina hustota Hustota látky Objem Hmotnost

PRAVIDLA BEZPEČNOSTI, ELEKTRICKÉ VODIČE AIZOLANTY

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Vizualizace ionizujícího záření pomocí detektoru Timepix

Měření prostupu tepla

Dualismus vln a částic

Wilsonova mlžná komora byl první přístroj, který dovoloval pozorovat okem dráhy elektricky

ROČNÍKOVÁ PRÁCE Tříúběžníková perspektiva

Název: Studium magnetického pole

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Projdou či neprojdou III: Pohyb částic v kapalině - difúze

Kosmické záření a jeho detekce stanicí CZELTA

Radiační zátěž na palubách letadel

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Ohmův zákon II VY_32_INOVACE_F0205. Fyzika

Paradoxy kvantové mechaniky

MĚŘ, POČÍTEJ A MĚŘ ZNOVU

Identifikátor materiálu: ICT 2 54

Fyzika pokus Zjištění těžiště tuhého tělesa 11.2 funkce těžiště na stabilitu tuhého tělesa

Transkript:

Vizualizace radioaktivity pro sekundu s detektorem MX-10 VLADIMÍR VÍCHA Gymnázium Pardubice, Dašická, ÚTEF ČVUT Praha MX-10 je unikátní detektor radioaktivity, který může sloužit jako radiační kamera s výstupem na dataprojektor (pro demonstrační pokusy), nebo s výstupem na monitor notebooku (laboratorní práce studentů). Ve svém příspěvku se podělím o zkušenosti s využitím detektoru k vizualizaci radioaktivity ve cvičení z fyziky v sekundě osmiletého Gymnázia Pardubice Dašická. Cvičení jsem odučil v červnu 2014. Co vás první napadne, když se řekne radioaktivita? Přestože učivo radioaktivita studenti sekundy ještě neznali, chtěl jsem jim ukázat měření s detektorem MX-10. Na úvod jsem se zeptal otázkou uvedenou v nadpisu a zaznamenal jsem následující odpovědi: záření, nebezpečí, Severní Korea, elektřina, bomba, Černobyl, houby, Polsko. Začali jsme tedy na zelené louce. V úvodních přibližně 60 minutách jsem předvedl několik experimentů s výkladem a diskusí a ve zbývajících třiceti minutách řešili studenti ve dvoučlenných týmech test. Ten spočíval v analýze předváděných experimentů. Předvedené experimenty 1. Zviditelnění radioaktivity draslíku, uranu, thoria, americia a. Kolik druhů stop u jednotlivých radioaktivních prvků vidíte? b. Jak se liší energie a rychlost částic alfa, beta a gama? c. Která částice vyhraje závod kolem Země? Obr. 1. Uranové sklo (expozice 30 s). Obr. 2. Thoriová elektroda (expozice 30 s). 186

Obr. 3. Draselné hnojivo (expozice 30 s). Obr. 4. Americium ŠZZ alfa (expozice 1 s). Studenti sami analyzovali rozdíly. Záření uranu způsobuje v detektoru tři druhy stop alfa, beta, gama. Velké, přibližně kruhové stopy způsobené dopadem částic alfa jsou dosti vzácné. Thorium vyzařuje také všechny tři typy radioaktivity, radioaktivita alfa je však zastoupena více než u uranu. Draslík nevyzařuje radioaktivitu alfa a americium nevyzařuje beta. Energie záření alfa, beta a gama se liší. Jednotky nejsou důležité, my jsme porovnávali energie podle rychlosti, respektive doby, za kterou by částice alfa a částice beta uletěla vzdálenost odpovídající délce rovníku. Rychlost částic alfa E 0 (kev) 3,74E+06 E k (kev) 2022 6261 5545 7121 7495 v (m/s) 9,87E+06 1,73E+07 1,63E+07 1,85E+07 1,90E+07 Kolem světa (s) 4,05 2,31 2,45 2,16 2,11 Rychlost částic beta na cestě kolem světa E 0 (kev) 511 E k (kev) 241 338 482 700 734 v (m/s) 2,20E+08 2,40E+08 2,57E+08 2,72E+08 2,74E+08 Kolem světa (s) 0,182 0,167 0,156 0,147 0,146 Jeden bystrý student položil otázku: Jak to, že energie částice beta je menší než energie částice alfa, ale její rychlost je větší? 2. Má vzduch také radioaktivitu? A odkud pochází? Měřili jsme radioaktivní pozadí v učebně a ukázali si poměrně vzácnou stopu způsobenou mionem z kosmického záření. 187

3. Dá se radioaktivita zastavit? a. Radioaktivita americia přes vzduch. b. Radioaktivita americia přes papír a další tenké materiály. c. Radioaktivita americia přes plechy. Obr. 5. Americium vzdálenost 3 cm. Obr. 6. Americium vzdálenost 1 cm. Studenti viděli, že dolet částic alfa ve vzduchu je jen několik centimetrů. Přes papír částice alfa neprojdou. Částice gama však vzduchem i papírem procházejí. Projdou hliníkovým plechem, zkoušeli jsme i železo, měď a mosaz. Nejvíce se pohltí v plechu olověném. Obr. 7. Záření gama dopadá na spojené plechy. Vlevo je olovo a vpravo hliník. Obr. 8. Srdce z cínového drátu uvnitř polystyrenové kostky. Defektoskopie. 4. Dá se vidět jedno těleso schované v druhém? Defektoskopie. 5. Jak prochází radioaktivita otvorem? a. Krátký otvor. b. Dlouhý otvor blízko čipu. c. Dlouhý otvor daleko od čipu. Otočná mosazná clona umožňuje výstup záření americia krátkým i dlouhým otvorem. Na snímku se zobrazí přibližně kruhový obraz otvoru. Dlouhý otvor vytvoří při stejné vzdálenosti menší kruh. Při větší vzdálenosti čipu se však i kruh zvětší. 188

Obr. 9. Dlouhý otvor blízko čipu. Obr. 10. Dlouhý otvor daleko od čipu. Test Test řešili studenti ve skupinách. Čtyři skupiny byly dvoučlenné a jedna byla trojčlenná. Test nebyl známkován. Úkol 1. Záření kterého prvku pozorujeme? Všechny skupiny poznaly, že předložený snímek odpovídá uranu. Úkol 2. Vyberte snímek a částici alfa, která vyhraje závod kolem světa. Promítl jsem studentům 10 naměřených snímků. Mohli si je dvakrát prohlédnout a pak označit snímek a částici alfa, která vyhraje závod kolem světa (má tedy největší energii). Studenti ukázali skvělý pozorovací talent. Dvě skupiny označily tu nejrychlejší částici alfa (čas 1,98 s) a tři skupiny druhou nejrychlejší (čas 2,01 s). Odhadovat rychlost se naučili při prohlížení velikosti stop. Neměli však jednoduchý úkol, protože na deseti analyzovaných snímcích bylo 46 stop částic alfa. Úkol 3. Kolik centimetrů od čipu mohl být zářič z americia? Obr. 11. Snímek v testu. Obr. 12. Snímek z experimentální části. 189

Odpovědi vypadaly takto: 3 cm, 3 cm, 3 cm, 2-3 cm, 2,5 cm. Všechny odpovědi lze považovat za správné. Při vzdálenosti 4 cm již částice alfa na čip nedoletí. Studenti byli při sledování experimentů pozorní. Úkol 4. Jaký plech stál v cestě částicím vyletujícím z americia? Z malého počtu stop čtyři skupiny usoudily, že plech byl z olova a jedna skupina napsala, že plech byl z mosazi. Odpověď olovo byla správná. Obr. 13. Snímek v testu zachycující záření americia, které prošlo neznámým plechem. Úkol 5. Je v této ukázce použitý krátký otvor blízko čipu nebo dlouhý otvor daleko od čipu? Obr. 14. Obraz otvoru v testu. 15. Obraz krátkého otvoru z experimentální části. Všichni odpověděli, že jde o dlouhý otvor daleko od čipu. A proč? Protože stopy částic alfa jsou malé. Při průletu vzduchem ztratily dost energie. Úkol 6. Uhodněte co nejdříve, jaké těleso je schované uvnitř polystyrénu? Obr. 16. Těleso ukryté v polystyrenu. Vlevo je složeno 7 snímků a vpravo 240 snímků. 190

Před očima studentů se postupně skládal obraz neznámého předmětu. Mohli průběžně říkat své nápady, až jeden uhodl, že jde o diabolku. Je z olova a dobře stíní dopadající záření. Z obrázku se dají přibližně určit i její rozměry. Vychází to. Úkol 7. Co lze usoudit o vlastnostech záření při pohledu na experiment s kapkou vody? Obr. 17. Kapka vody na fólii. Obr. 18. Obraz kapky vody. Studentům bylo popsáno uspořádání experimentu. Na vodorovný čip byla položena potravinářská fólie a na ni kápnuta kapička vody. Záření z americiového zářiče dopadalo shora. Jak studenti odpovídali? Alfa neprochází vodou přímo, rozptyluje se. Voda propouští pouze záření gama. Voda nepropouští alfu, ale gamu ano. Když se schováte do vody, přežijete radiaci částic alfa. Voda kompletně izoluje alfa částice, gama proniknou. Závěr Základní vlastnosti radioaktivity lze s detektorem MX-10 předvést studentům nižšího gymnázia tak, že s porozuměním dokážou aplikovat to, co již viděli a analyzovat nové fyzikální experimenty. Můj příspěvek se snaží inspirovat učitele, kteří snad v budoucnosti MX-10 do své školy získají. 191