20.12.10

Łukasz Jońca

Zespół 4.

Grupa 2.2

Wydział Inżynierii Materiałowej

Ćwiczenie nr 19

Badanie własności cząstek alfa za pomocą detektora półprzewodnikowego

1. Wstęp

Celem ćwiczenia było zbadanie własności cząstek alfa wyemitowanych przez izotop ²⁴¹Am. W badaniu posłużono się detektorem półprzewodnikowym.

2. Układ pomiarowy i przebieg ćwiczenia

KP - komora próżniowa

M - manometr

Z₁, Z₂ - zawory próżniowe

PP - pompa próżniowa

Z - źródło promieniotwórcze ²⁴¹Am

D - detektor półprzewodnikowy
PWŁ - przedwzmacniacz ładunkowy

WL - wzmacniacz liniowy

ZNP - zasilacz napięcia polaryzującego detektor

WAA - wielokanałowy analizator amplitudy

Przebieg ćwiczenia:

- włączono zasilacz polaryzujący detektor i odpompowano komorę próżniową do momentu ustalenia się wskazań manometru na najniższym poziomie

- dokonano pomiaru widma impulsów z detektora półprzewodnikowego

- wyznaczono numer kanału dla którego otrzymano maksymalną liczbę zliczeń

- obliczono przedział energii przypadający na jeden kanał analizatora

- dokonano podobnych pomiarów dla coraz większych wartości ciśnienia w komorze

3. Opracowanie wyników

Odległość od detektora: d=5cm

Ciśnienie atmosferyczne: 98,12 kPa

Wyznaczono szerokość energetyczną przypadającą na jeden kanał:

Stopniowo zwiększano ciśnienie w komorze próżniowej, a dla wybranych wyznaczono numer kanału dla którego wystąpiła maksymalna liczba zliczeń (K), szerokość maksymalnego piku w połowie wysokości (K_1/2), całkowitą liczbę zliczeń (n) oraz obliczono energię cząstek alfa (E), szerokość warstwy powietrza (Di) i szerokość połówkową (E).

K	E [keV]	n	K1/2[keV]		Ppodc [kPa]	pi [kPa]	Di [mg/cm^2]	Nazwa pliku
3496	5476	4232	93	146	90,5	7,62	0,466	1LJ
2723	4265	4520	101	159	66,4	31,72	1,94	2MM
2110	3312	4540	97	152	50,1	48,02	2,83	3KU
1214	1906	4515	147	231	30,8	67,32	4,117	4LJ
540	848	4818	184	289	20	78,12	4,77	4MM
366	575	4307	183	287	18	80,42	4,917	6KU
321	504	3856	176	276	17	81,42	4,98	7LJ

Sporządzono następujące wykresy:

Wykres dla całkowitej liczby zliczeń powinien wyglądać tak:

Nasz wykres zdaje się odbiegać znacząco od powyższego i dlatego odczytana długość zasięgu może być niepoprawna.

Zasięg średni oraz ekstrapolowany odczytane z wykresu:

Można także wyznaczyć średni zasięg ze wzoru:

Dla każdej pary kolejnych punktów pomiarowych wyznaczono różnice energii (_i) oraz różnice grubości warstw powietrza (D_i).

i=Ei+1-Ei	Di=Di+1-Di	Ei/Di	<Di>=(Di+Di+1)/2
13	1,474	8,82	1,2
-7	0,89	-7,87	2,39
79	1,287	61,38	3,47
58	0,653	88,82	4,44
-2	0,147	-13,61	4,84
-11	0,063	-174,60	4,95

Wykres zdolności hamowania na jednostkę drogi:

Wykres ten powinien przypominać kształtem poniższy:

4. Wnioski

- Niektóre wykresy otrzymane w ćwiczeniu w sposób widoczny różniły się od przewidywanych, wynika to prawdopodobnie ze zbyt małej liczby pomiarów

- Zaobserwowano, że energia cząstek zmniejsza się liniowo wraz ze wzrostem grubości absorbenta

- Zdolność hamowania cząstek początkowo powoli rosła, a przy pewnej odległości gwałtownie zmalała

- Całkowita liczba zliczeń była początkowo względnie stała, natomiast przy odpowiednio dużej grubości absorbenta zaczęła gwałtownie maleć

- Zasięgu cząstek nie można było wyznaczyć w centymetrach, ponieważ grubość warstwy powietrza była wyrażona za pomocą jednostki mg/cm²

---