Nr ćwiczenia 8	Temat Absorpcja promieniowania gamma cezu ^137Cs	Ocena z teorii
Nr zespołu 8	Imię i nazwisko Bartłomiej Głowacki	Ocena za sprawozda.
Data 23.04.97	Wydział, rok, grupa EAiE, AiR, 2	Uwagi

1. Część teoretyczna.

Substancje promieniotwórcze wysyłają promieniowanie korpuskularne ( a , b ) i promieniowanie elektromagnetyczne pochodzenia jądrowego ( c ).

Każdy z tych trzech rodzajów promieniowania przechodząc przez materię oddziałuje z nią, tracąc swoją energię. Dla cząstek naładowanych alfa i beta strata energii zachodzi w następujących procesach:

wzbudzanie atomów absorbenta,

jonizacja,

promieniowanie hamowania.

Z procesem wzbudzenia mamy do czynienia wtedy, gdy energia tracona przez cząstkę zostaje zużyta na przesunięcie elektronu na wyższy poziom energetyczny. Kiedy natomiast energia oddana przez cząstkę idzie na zjonizowanie atomów, mamy do czynienia z procesem jonizacji.

Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym ulegają hamowaniu w trakcie oddziaływania z polem elektrostatycznym, wytworzonym przez jądra absorbenta. Cząstka hamowana wypromieniowuje swoją energię kinetyczną w postaci fal elektromagnetycznych.

Straty energii w procesie hamowania są wprost proporcjonalne do energii cząstki hamowanej, a odwrotnie proporcjonalne do kwadratu jej masy. Ze względu na taką zależność strat od masy cząstki, proces hamowania odgrywa główną rolę tylko dla absorpcji promieniowania beta. W absorpcji promieniowania gamma odgrywają rolę trzy procesy:

efekt fotoelektryczny,

efekt Comptona,

efekt tworzenia par.

Zjawisko fotoelektryczne polega na wyrwaniu elektronów z atomu przez padający kwant c.

Efekt Comptona to rozproszenie kwantów gamma na elektronach zewnętrznych powłoki atomu (chodzi o rozproszenie na elektronach swobodnych, czyli takich, których energia wiązania jest mała w porównaniu z energią padającego promieniowania gamma).

Efekt tworzenia par zachodzi wtedy, gdy promieniowanie c o odpowiednio dużej energii (przynajmniej 1,02 MeV, co jest równe podwójnej energii spoczynkowej elektronu) ulega anihilacji i powstaje para elektron - pozyton.

Natężenie promieniowania c możemy zmieniać przepuszczając je przez warstwę pochłaniacza.

W celu zdefiniowania liniowego współczynnika absorpcji, przeprowadzamy następujące rozumowanie.

Oznaczamy przez I₀ natężenie wiązki padającej na cienką płytkę absorbenta o grubości dx, a ubytek natężenia tej wiązki przez -dI. Ubytek ten jest proporcjonalny do I i dx. Możemy zatem napisać równość:

-dI= lIdx

gdzie l jest liniowym współczynnikiem absorpcji, mierzonym w cm^-1, a znak minus oznacza ubytek. Do monoenergetycznego promieniowania gamma współczynnik ten zależy tylko od liczby atomowej absorbenta. Po scałkowaniu tego równania ( l nie zależy od grubości absorbenta) otrzymujemy wykładnicze prawo absorpcji:

I=I₀e^-lx

skąd możemy obliczyć współczynnik absorpcji:

Tak wyznaczony współczynnik absorpcji reprezentuje sumaryczny efekt wspomnianych wyżej trzech procesów, odgrywających rolę w absorpcji promieniowania gamma.

---