SPRAWOZDANIE
z laboratorium z Fizyki
TEMAT : Absorpcja promieniowania γ
Grzegorz Górski
Marcin Kowalczyk
Wydział:
IśiE semestr 3 , grupa 6 , sekcja 5
1. Część teoretyczna .
Kwant γ emitowany jest przez jądro atomowe w czasie przejścia ze stanu wzbudzonego do stanu o niższej energii wzbudzenia lub stanu podstawowego.
Jądro atomowe wypromieniowuje różnicę energii między tymi stanami w postaci kwantu promieniowania elektromagnetycznego-fotonu γ .
Promieniowanie γ oddziałuje z elektronami i jądrami . Takie oddziaływanie prowadzi do absorpcji lub rozpraszania na skutek : zjawiska fotoelektrycznego , zjawiska Comptona , tworzenia par elektron-pozyton bądź reakcji fotojądrowych . Każde z wymienionych zjawisk zachodzi z określonym prawdopodobieństwem zależnym od energii i od materiału absorbenta .
Ubytek liczby kwantów przy przejściu przez absorbent o grubości dx :
gdzie :
n - liczba kwantów
p - to liniowy współczynnik absorbcji. Po scałkowaniu:
Grubość połówkowego osłabienia jest grubością absorbenta osłabiającego natężenie wiązki do połowy początkowej wartości :
i jej błąd wynosi :
Wartość x1/2 i p można wyznaczyć z pomiarów zależności natężenia promieniowania od grubości absorbenta ( gdzie p jest współczynnikiem kierunkowym prostej regresji ) . Ponieważ wartość x1/2 zależy od energii promieniowania γ, to można jej użyć do wyznaczenia wartości tej energii (wartość ta jest odczytywana z tabeli) . Najczęściej używa się w tym celu absorbentów ołowianych lub aluminiowych , dla których znane są zależności między energią kwantów γ a grubością połówkowego osłabienia . Geometria rejestracji powinna przy tym tak być przyjęta aby uniemożliwić rejestrację kwantów γ rozproszonych w zjawisku Comptona .
Liniowe współczynniki absorpcji promieniowania γ o ustalonej energii w różanych materiałach są w przybliżeniu proporcjonalne do gęstości materiału . Natomiast zależność między liniowym , a masowym współczynnikiem absorpcji jest następująca :
p = μ ∗ ρ
2. Przebieg ćwiczenia.
Pomiarów dokonywaliśmy przy pomocy licznika kolejnych kwantów gamma włączanym i wyłączanym ręcznie. Przy równoczesnym uruchamianiu i zatrzymywaniu stopera (również ręcznie i całkowicie niezależnie od trybu pracy licznika).
3. Opracowanie i analiza wyników pomiarów.
3.1 Tabele pomiarowe .
Pomiar tła detektora
Kolejne pomiary |
Czas t [min] |
Ilość imp. [imp/min] |
I |
1 |
57 |
II |
1 |
48 |
III |
1 |
62 |
IV |
1 |
82 |
V |
1 |
82 |
Pomiary szybkości zliczeń impulsów w zależności od grubości absorbenta.
Nr pomiaru |
Czas t [min] |
Grubość [mm] |
Il. impulsów [imp/min] |
I |
1 |
0 |
759 |
II |
2 |
5.4 |
535 |
III |
3 |
10.9 |
403 |
IV |
4 |
16.4 |
305 |
V |
5 |
22.2 |
251 |
VI |
5 |
32.4 |
159 |
VII |
5 |
43.7 |
98 |
Najpierw dokonujemy piecu kolejnych zliczeń tła licznika i po wyciągnięciu średniej arytmetycznej otrzymujemy wartość 66 [imp/min] .
Obliczamy wartość logarytmu prędkości zliczeń i traktując jako funkcję grubości absorbenta metodą regresji liniowej otrzymujemy wartość współczynnika p:
p = -0,0456 ± 0,0016 [imp/min * mm]
Na podstawie współczynnika kierunkowego prostej regresji otrzymujemy
grubość połówkowego osłabienia x1/2 :
x1/2= 15,200*0,533 [mm]
gdzie po zaokrągleniu:
x1/2= 15,20*0,53 [mm]
mnożąc długość połówkowego osłabienia przez gęstość otrzymujemy wartość połówkowego osłabienia w jednostkach masowych:
x1/2' = 17,24 * 0,604[g/cm2]
Dalej odczytujemy energię promieniowania γ z wykresu zależności grubości połówkowego osłabienia od energii promieniowania γ ( wykres w skrypcie ):
Eγ= 1,95 * 0,2[Mev]
4. Stanowisko pomiarowe .
-źródło promieniowania γ ,
-osłona ołowiana źródła z otworem kolimacyjnym ,
-ołowiane przesłony absorpcyjne ,
-detektor kwantów gamma (licznik G-M.) ,
-osłona licznika z otworem kolimacyjnym .
5. Wnioski .
Wraz ze wzrostem grubości absorbenta maleje liczba zliczeń impulsów licznika G - M. Jest to spowodowane osłabieniem natężenia wiązki.
Porównując grubość połówkowego osłabienia ołowiu z innymi materiałami dochodzimy do wniosku że ołów bardzo dobrze pochłania promieniowanie γ.
Błędy pomiarów wynikają z niemożliwości jednoczesnego naciśnięcia przycisku stopera i licznika G - M oraz niedoskonałości przyrządów pomiarowych.
Wyszukiwarka