PRAWO ZANIKU I POCHŁANIANIA PROMIENI GAMMA

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest sprawdzenie prawdziwości prawa zaniku i pochłaniania promieni gamma oraz określenie dla jakich absorbentów i jakich ich grubości model teoretyczny dobrze opisuje rzeczywistość.

Opis układu pomiarowego

PRZEBIEG POMIARU

Należy określić grubość połówkową d_1/2 i współczynnik absorpcji μ dla różnych materiałów za pomocą pomiaru szybkości zliczania impulsów w funkcji grubości napromienianego materiału. Ołów, żelazo, aluminium, beton, plexiglas zostały użyte jako absorbenty. Słuszność ekspotencjalnego prawa zaniku wynika z prostoliniowości wykresów w układzie ln(N(x)/N(0)) na osi y i d na osi x.

Ponadto należy obliczyć masowy współczynnik zaniku μ_m = μ/ρ (gdzie ρ jest gęstością absorbentu) z wartości mierzonych.

Pomiar	Tło	Źródło promieniowania
1	20	363
2	19	296
3	20	304
4	24	325
5	15	343
Wartość średnia	20	326

Absorbenty (wartości pochłaniania promieni gamma)
Grubość d [mm]	Ołów	Żelazo	Aluminium	Pleksiglas	Grubość d [mm]	Beton
5	283	280	333	330	11,5	320
10	205	261	280	305	23	264
15	174	234	277	302	34,5	257
20	162	197	255		46	234
25	114	170
30	112	161
35	88	155
x=d [cm]	y=pomiar-tło				x=d [cm]	y
0	306	306	306	306	0	306
0,5	263	260	313	310	1,15	300
1	185	241	260	285	2,3	244
1,5	154	214	257	282	3,45	237
2	142	177	235		4,6	214
2,5	94	150
3	92	141
3,5	68	135
	Wartości	gęstości właściwych
	Absorbenty	Gęstość ρ [g/cm3]
	Ołów	11,35
	Żelazo	7,875
	Aluminium	2,72
	Plexiglas	1,19
	Beton	2,1
Wartości gęstości powierzchniowej R=d*ρ [g/cm^2]
Ołów	Żelazo	Aluminium	Plexiglas	Beton
0	0	0	0	0
5,68	3,94	1,36	0,60	2,42
11,35	7,88	2,72	1,19	4,83
17,03	11,81	4,08	1,79	7,25
22,70	15,75	5,44		9,66
28,38	19,69
34,05	23,63
39,73	27,56

Wartości liniowych współczynników pochłaniania μ, masowych współczynników pochłaniania μ_m oraz błędów: Δμ , Δμ_m.

Absorbenty	μ [cm-1]	Δμ [cm-1]	μm [cm2/g]	Δμm [cm2/g]
Ołów	-4,260161	0,246463	-3,753325	0,217034
Żelazo	-2,476212	0,149229	-3,144556	0,189324
Aluminium	-1,450253	0,318685	-5,331811	1,171635
Plexiglas	-6,582344	2,524763	-5,512435	2,130589
Beton	-8,269048	1,300237	-3,937053	0,620404

Wartości grubości połówkowej i gęstości powierzchniowej połówkowej.

Absorbenty	d1/2 = (ln2)/μ	R1/2 = (ln2)/μm
Ołów	-0,162704	-0,184676
Żelazo	-0,279922	-0,220428
Aluminium	-0,477949	-0,130002
Plexiglas	-0,105304	-0,125742
Beton	-0,083824	-0,176057

OZNACZENIA

d - grubość absorbentu

ρ - gęstość właściwa absorbentu

R - gęstość powierzchniowa

μ - liniowy współczynnik pochłaniania

μ_m - masowy współczynnik pochłaniania

d_1/2 - grubość połówkowa

R_1/2 - gęstość powierzchniowa połówkowa

WNIOSKI

Pomiar pochłaniania promieniowania gamma przez różne absorbenty przy ustawieniu licznika Geigera-Mullera na czas zliczania 60 sekund jest nieprecyzyjny ze względu na emisję wtórną oraz rozproszenie promieniowania. Spowodowało to, że szczególnie trudne było przeprowadzenie pomiaru dla materiałów o małej gęstości właściwej, takich jak aluminium, plexiglas i beton. Pomiary dla materiałów o większej gęstości właściwej, czyli dla żelaza i ołowiu, były łatwiejsze do przeprowadzenia przy wspomnianym wcześniej ustawieniu aparatury, toteż wyszły one prawidłowo.

---