방사선 붕괴

소개

현대물리실험 방사선붕괴 실험

목차

실험목적
데이터 분석방법
결과 및 통계 , 오차 및 원인설명
토의 및 토론

본문내용

실험목적
동위원소 붕괴과정을 이해하고 방사성 동위원소의 반감기를 측정한다.

데이터 분석방법
한 시점 에서 있는 개읭 방사성 동위원소의 핵과 이들 중 시간간격 사이에 붕괴되는 핵의 수 은 대체로 아래의 관계식을 만족시킨다.
(1)
여기서 는 단위시간당 핵 하나가 붕괴할 확률에 해당하는 비례상수인 붕괴상수 로서 방사성 동위원소에 따라 다르다. 식 (1)에서
(2)
이식을 적분하면 아래의 관계식이 주어진다.
(3)
여기서 는 초기 (=0)의 방사성 핵의 총수이다. 시점 에서 붕괴하지 않고 남아 있는 방사성 핵의 수, ,가 초기수의 반이 될 때까지 걸리는 시간, 을 방사성 핵의 “반감기”라고 일컬으며 식 (3)으로부터 아래와 같이 표현할 수 있다.
(4)
주기율표의 자연방사성계열중의 Thorium계열은 기체 상태인 (Radon)을 포함한다. 이 방사성동위원소는 반감기의 측정을 위하여 이온화 chamber에 불어서 넣기 쉽고 붕괴를 통한 반감기()가 짧아 붕괴상수의 측정을 통하여 반감기를 결정하는 것이 비교적 쉽다. 이 실험에서 이용되는 이온화 chamber는 의 붕괴로 방출되는 입자(헬륨의 원자핵, )가 운동에너지의 대부분을 이온화 chamber 안의 공기분자를 이온화하며 잃는다는 사실에 근거를 두고 방출되는 입자의수, 즉 붕괴하는 Radon핵의 수를 측정하는 장치이다. 입자와의 상호작용에 의하여 이온화된 공기분자의 양과 음이온은 그대로 두면 정전기적인 인력에 의하여 대부분 재결합한다. 이온화 chamber의 양극에 높은 양 전압을 걸면 음이온은 양극으로 그리고 양이온은 음극으로 끌려와 두 극 사이를 흐르는 미세한 전류를 형성한다. 이 전휴의 크기는 단위시간당 붕괴하는 핵의 수에 비례하며 따라서 전휴의 시간에 따른 변화를 관측하면 붕괴하는 Radon핵 수의 시간에 따른 변화율을 결정할 수 있다. 실제로 이 실험에서 이온화 함에 주입되는 방사성동위원소 의 총량과 이에 따라 방출되는 입자의 수는 매우 작기 때문에 Radon핵의 붕괴에 따라 발생하는 공기분자이온의 양도 매우 작다. 따라서 결과적으로 생기는 전류의 크기를 측정하기 위하여 이온화 chamber의 출력전류는배 이상으로 증폭되어야 한다. 병속의 Thorium 방사성 동위원소는 반감기가 년인 를 주로 포함하고 있으며 이 원소의 붕괴로 생성되는 딸 원자핵중 기체 상태로서 이온화 chamber에 주입되는 것은 이다. Radon의 붕괴를 적절한 시간간격동안 관찰하여 전휴가 시간에 따라 지수함수 적으로 감소하는 현상을 확인한다.

참고자료

· naver검색 이용 (방사성, 반감기, Radon 등)
· http://physics.ssu.ac.kr/content/view/27/43
· http://timeline.britannica.co.kr/bol/illust.asp?med_id=oradivy003a4.gif