Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię Kunz Robert studenta:							Instytut i symbol grupy BDb 4.2
Data wykonania ćwiczenia: 97.04.14		Symbol ćwiczenia: 2.1	Temat zadania: Wyznaczanie współczynników osłabienia promieniowania g.
Zaliczenie:			Ocena:	Data:	Podpis

1.Tabela pomiarów.

-pomiar tła

Lp.	N'	'	N
1	14815
2	14749	14665	122,22
3	14431

-pomiar płytek miedzianych:

Lp.	x	N	t	N'	N-Nt	ln(N-N )
	mm		s
1	0	145067	120	1208,89	1086,67	6,99
2	4,96	109911	120	915,93	793,71	6,68
3	4,98	84883	120	707,36	585,14	6,37
4	4,92	65428	120	545,23	423,01	6,05
5	4,96	51926	120	432,72	310,50	5,74
6	4,95	41993	120	349,94	227,72	5,43
7	4,96	34621	120	288,51	166,29	5,11
8	4,94	29563	120	246,36	124,14	4,82
9	4,98	25188	120	209,90	87,68	4,47
10	4,94	22778	120	189,82	67,60	4,21

2.Częsć teoretyczna.

Promieniowanie g jest to promieniowanie elektromagnetyczne powstające przy przejściu jądra ze stanu wzbudzonego do stanu do stanu o niższej energii, którym może być zarówno stan podstawowy jak i wzbudzony. Energie wzbudzenia jądra mogą przyjmować tylko ściśle określone wartości, zatem widmo energetyczne kwantów g jest widmem liniowym. Promieniotwórczym rozpadom jąder towarzyszy zwykle emisja kwantów g o energiach od 10keV do 5MeV.

Dominującymi procesami w oddziaływaniu z materią są: zjawisko fotoelektryczne, zjawisko Comptona, zjawisko tworzenia par elektrono-pozytonowych.

W zjawisku fotoelektrycznym kwant g przekazuje całą swoją energię związanemu elektronowi, który uzyskuje energię Trówną:

T=hn-I

gdzie I jest energią wiązania elektronu na odpowiedniej powłoce. Elektron może być wyrzucony z absorbentu, lub jeśli absorbent nie jest zbyt cienki, może być w nim natychmiast zaabsorbowany. Ze względu na zasadę zachowania pędu zjawisko zjawisko fotoelektryczne nie może zachodzić na elektronach swobodnych. Może zachodzić tylko na elektronach związanych.

Zjawisko Comptona jest to sprężyste zderzenie kwantu g z elektronem swobodnym lub słabo związanym. W jego wyniku powstaje rozproszony kwant g o mniejszej energii oraz obdarzony częścią energii kwantu pierwotnego, tzw. elektron komtonowski. Długość fali g promieniowania rozproszonego w zjawisku Conptona możnz obliczyć ze wzoru;

gdzie:

h- stała Plancka

m_e- masa spoczynkowa elektronu

c- prędkość światła

Q- kąt rozproszenia kwantu

l- długość fali promieniowania pierwotnego

Trzecim z podstawowych rodzajów oddziaływania promieniowania g z materią jest proces tworzenia par: elektron-pozyton. Zachodzi w polu elektrycznym jądra lub elektronu a polega na przemianie kwantu g w elektron i pozyton. Ze względu na konieczność równoczesnego spełnienia praw zachowania energii i pędu, utworzenie pary e^- i e⁺ w próżni nie jest to możliwe. Para może powstać tylko w obecności trzeciej cząstki: jądra lub elektronu.

W przypadku granicznym pozyton i elektron mogą mieć energię kinetyczną równą zero. Wtedy energia progowa tworzenia pary wynosi:

hn_pr=2m_ec²+T_k

gdzie T_k jest energią odrzutu jądra lub elektronu, w obecności którego powstaje para.

Podstawową cechą charakterystyczną oddziaływania promieniowania g z materią jest występowanie tzw. zjawiska śrubowego, polegającego na tym że każdy foton jest niezależnie usuwany z padającej wiązki promieniowania. Liczba kwantów dN usuniętych ze strumienia o natężeniu N, po przejściu przez warstwę absorbentu o grubości wynosi:

dN=-mNdx

gdzie m jest stałą dla określonej energii promieniowania g oraz ośrodka i nazywa się współczynnikiem osłabienia. Po scałkowaniu:

gdzie:

N₀-natężenie promieniowania padającego na absorbent

natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent o grubości x

Współczynnik osłabieni jaką część strumienia promieniowania zostanie usunięta z wiązki pierwotnej po przejściu przez warstwę absorbentu o jednostkowej grubości. Jeśli grubość absorbentu wyrazimy w jednostkach długości to mówimy o liniowym współczynniku osłabienia, jeśli zaś w jednostkach masy na jednostkę powierzchni, mówimy wtedy o masowym współczynniku osłabienia.

Wykładnicza postać prawa osłabienia pozwala w prosty sposób wyznaczyć współczynnik osłabienia:

lnN=lnN_o-mx

3.Schemat wykonania ćwiczenia.

Układ pomiarowy składa się z następujących elementów:

O-osłona ołowiana z kolimatorem

Z-źródło promieniowania

pręt do zawieszania płytek absorbentu

A- płytki absorbentu

detektor scyntylacyjny

UL- układ zliczający

Źródło promieniowania znajduje się w osłonie ołowianej. Promieniowanie przechodzi przez koliminator i pada na absorbent zawieszony na pręcie. Po przejściu przez absorbent rejestrowane jest przez detektor i układ zliczający.

4.Opracowanie wyników pomiarów.

Lp.	x	N-N	y=ln(N-N)	x^2	xy	w	m=a	b=lnN0	N0
	[mm]	[1/s]	-	[mm^2	[mm]	-	[mm]	-	[1/s]
1	0	1086,67	6,99	0	0	1
2	4,96	793,71	6,68	24,60	34,12	1
3	4,98	585,14	6,37	24,80	33,23	1
4	4,92	423,01	6,O5	24,20	29,77	1
5	4,96	310,50	5,74	24,60	28,47	1
6	4,95	227,72	5,43	24,50	26,88	1
7	4,96	166,29	5,11	24,60	23,35	1
8	4,94	124,14	4,82	24,40	23,81	1
9	4,98	87,68	4,47	24,80	22,26	1
10	4,94	67,60	4,21	24,40	20,79	1
	45,59		48,88	220,9	242,68	10

Lp.	xi	b	m=a	y'	y	Dy=y'-y	Dy^2	Da	Db
	mm	1/mm	1/mm	-	-	-	-	1/mm
1	0			6.889	6.975	-0.0860	0.0074
2	9.2			6.3922	6.426165	-0.0340	0.0012
3	18.5			5.89	5.899349	-0.0093	0.0001
4	27.8			5.3878	5.364105	0.0237	0.0006
5	37.2			4.8802	4.831509	0.0487	0.0024
6	46.6	6.889	-0,054	4.3726	4.278193	0.0944	0.0089	0,0041	0,0297
7	55.8			3.8758	3.860098	0.0157	0.0002
8	65.1			3.3736	3.308351	0.0652	0.0043
9	74.1			2.8876	2.70805	0.1796	0.0322
10	83.6			2.3746	2.579459	-0.2049	0.0420
11	92.9			1.8724	1.80204	0.0704	0.0050
12	102.1			1.3756	1.461402	-0.0858	0.0074
							0,1115

Równanie wyznaczonej prostej zapiszemy w postaci: .

Błąd względny wyznaczania współczynnika osłabienia ma wartość: .

Błąd względny wyznaczania liczby zliczeń wynosi: .

---