Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại được đặt hiệu điện
9/18
Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại được đặt hiệu điện thế 2 kV. Khi khối khí này bị ion hoá nhờ tác dụng của tia phóng xạ thì sẽ có dòng điện chạy qua khối khí. Để đo dòng điện rất nhỏ này người ta dùng một ampe kế rất nhạy (Hình IV.1).
a) Vẽ đồ thị biểu diễn độ phóng xạ mẫu 220Rn trong bình theo thời gian, biết rằng độ phóng xạ tài thời điểm ban đầu là H0.
b) Xác định chu kì bán rã của 220Rn.
c) Để dòng điện đủ lớn như trong thí nghiệm cần tối thiểu 1 mL lượng khí 220Rn ở điều kiện tiêu chuẩn. Hãy ước tính khối lượng tối thiểu của bình từ chất phóng xạ 228Th để duy trì độ phóng xạ không đổi của 220Rn trước khi làm thí nghiệm. Biết rằng:
228Th phân rã a với chu kì bán rã 1,9 năm thành 224Ra.
224Ra phân rã a với chu kì bán rã 3,6 ngày thành 220Rn.
a) Vì độ phóng xạ tỉ lệ với cường độ dòng điện nên đồ thị cũng đồng dạng với đồ thị cường độ dòng điện Hình IV.1G.
b) Dựa vào đồ thị ta thấy tại các thời điểm 55 s; 110 s;… thì thu được các giá trị cường độ dòng điện giảm còn một nửa. Suy ra T = 55 s.
c) 1 mL khí 220Rn muốn duy trì độ phóng xạ thì lượng 220Rn bị mất đi phải được bù trừ bằng lượng 220Rn trong phân rã 224Ra. Và lượng 224Ra phải được bù trừ bằng lượng 224Ra tạo ra trong phân rã của 228Th. Chính vì vậy, để duy trì ta cần phải có: HTh = HRa = HRn
1 mL khí ở điều kiện tiêu chuẩn có số mol là: n=V22,4=1.10-322,4=4,46.10-5 mol
Số hạt 220Rn là: NRn=4,46.10-5.6,02.1023=2,685.1019
HRn=λNRn=ln 2T.NRn=ln 255.2,685.1019=3,38.1017Ci=HThNTh=HThλTh=3,38.1017ln 21,9.365.86400=2,92.1025mTh=NThNA.A=2,92.10256,02.1023.228=11059g≈11kg