Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej |
||||||||
Nazwisko i imię studenta: |
Instytut i symbol grupy |
|||||||
Data wykonania ćwiczenia: 96-11-06 |
Symbol ćwiczenia: 4.2 |
Temat zadania: Wyznaczanie współczynnika osłabienia oraz energii maksymalnej promieniowania b. |
||||||
Zaliczenie: |
Ocena: |
Data: |
Podpis |
|||||
Tabela pomiarów:
Lp. |
|
|
|
|
1 |
0 |
|
42 |
3.74 |
2 |
0 |
|
56 |
4.03 |
3 |
0 |
|
57 |
4.04 |
1 |
0 |
0,005 |
1328 |
7.19 |
2 |
0.01 |
0,032 |
1015 |
6.92 |
3 |
0.02 |
0,059 |
571 |
6.35 |
4 |
0.03 |
0,086 |
321 |
5.77 |
5 |
0.04 |
0,113 |
209 |
5.34 |
6 |
0.05 |
0,140 |
134 |
4.90 |
7 |
0.06 |
0,167 |
102 |
4.62 |
8 |
0.07 |
0,194 |
87 |
4.47 |
9 |
0.08 |
0,221 |
55 |
4.01 |
Pomiar tła
(bez preparatu)
Pomiar dla próbki
Tl-204
Tło średnie dla wykonanych pomiarów wynosi: lnI=3,94
2. Schemat wykonania ćwiczenia:
ZWN- zasilacz wysokiego napięcia
sonda scyntylacyjna
wzmacniacz
DP- dyskryminator progowy
przelicznik
absorbent
źródło promieniowania
3. Krótka teoria:
Rozpadem promieniotwórczym nazywamy samorzutną przemianę jąder jednego pierwiastka
w jądra innego pierwiastka, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego. W wyniku rozpadania się jąder pierwiastka promieniotwórczego z upływem czasu ich liczba maleje. Pozostała liczba jąder po czasie ilościowo określona jest poprzez prawo rozpadu: ,gdzie N jest liczbą jąder po upłynięciu czasu t, N0 -początkowa liczba jąder,
l-stała rozpadu. Jeśli we wzorze powyższym w miejsce N wstawimy to otrzymamy czas połowicznego rozpadu .
Aktywnością próbki preparatu promieniotwórczego nazywamy szybkość jej rozpadu. Miarą aktywności (B) jest liczba jąder rozpadających się w jednostce czasu: . Miarą aktywności w układzie SI jest bekerel [Bq]=[1/s]. Często używa się jednostki zwanej kiur [Ci]=.
Promieniowanie b przechodząc przez materię doznaje oddziaływań z jądrami i elektronami ośrodka. Oddziaływania te dzielimy następująco:
rozproszenie elastyczne na jądrach i elektronach, prowadzące do zmian pierwotnego kierunku cząstek.
2) rozproszenie nieelastyczne prowadzące do strat energii: jonizacja, wzbudzenie atomów, emisja promieniowania hamowania.
anihilacja polegająca na zaniku pary e+ e- i powstaniu dwóch kwantów promieniowania g.
Promieniowanie b przechodząc przez absorbent traci część swej energii. Strata ta zależy od liczby doznanych rozproszeń nieelastycznych. Osłabienie to określa wykładnicze prawo osłabienia , gdzie I0- natężenie promieniowania padającego na absorbent, I- natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent o grubości x, m- liniowy współczynnik osłabienia. Współczynnik osłabienia wykazuje jaka część strumienia cząstek została usunięta z wiązki po przejściu warstwy absorbentu o grubości jednostkowej. Masowy współczynnik osłabienia otrzymujemy dzieląc liniowy współczynnik osłabienia przez gęstość absorbentu. Rozpadem promieniotwórczym b nazywamy każdy z trzech typów rozpadów przedstawionych pomiarów niżej:
rozpad negatonowy (b-), polegający na przemianie przemianie jądra X o liczbie atomowej Z i masowej Z i masowej A, w jądro Y z emisją elektronu e- i antyneutrina.
rozpad pozytonowy b+, polegający na przemianie jądra X w jądro Y z emisją pozytonu e+ i neutrina .
3)wychwyt elektronu, polegający na wchłonięciu przez jądro X jednego elektronu z powłoki
atomowej i utworzenie nowego jądra Y z emisją nutrina (oraz kwantu promieniowania
rentgenowskiego emitowanego przy przeskoku elektronu z wyższej powłoki na miejsce
elektronu z wyższej powłoki na miejsce elektronu wychwyconego).
4.Opracowanie wyników pomiaru:
Opracowanie wyników polega na wyznaczeniu równania prostoliniowej części krzywej osłabienia promieniowania w półlogarytmicznym układzie współrzędnych.
Równanie wyznaczono metodą najmniejszych kwadratów.
Lp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1276 |
7.15 |
0.00 |
0 |
1 |
|
|
|
2 |
0.01 |
963 |
6.87 |
0.07 |
0.0001 |
1 |
|
|
|
3 |
0.02 |
519 |
6.25 |
0.13 |
0.0004 |
1 |
|
|
|
4 |
0.03 |
269 |
5.59 |
0.17 |
0.0009 |
1 |
-66 |
7,5178 |
1841 |
5 |
0.04 |
157 |
5.06 |
0.20 |
0.0016 |
1 |
|
|
|
6 |
0.05 |
82 |
4.41 |
0.22 |
0.0025 |
1 |
|
|
|
7 |
0.06 |
50 |
3.91 |
0.23 |
0.0036 |
1 |
|
|
|
8 |
0.07 |
35 |
3.56 |
0.25 |
0.0049 |
1 |
|
|
|
9 |
0.08 |
3 |
1.10 |
0.09 |
0.0064 |
1 |
|
|
|
|
= |
|
= |
= |
= |
= |
|
|
|
|
0.36 (cm) |
|
43.90 |
1.36 (cm) |
0.0204 (cm2) |
9 |
|
|
|
Maksymalna energia promieniowania wynosi:
Masowy współczynnik osłabienia:
Aby oszacować błąd przy wyznaczaniu i N0 należy obliczyć błędy wielkości a i b.
Lp. |
|
b |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
- |
- |
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
7.52 |
7.15 |
0,3678 |
0,1353 |
|
|
2 |
0.01 |
|
|
6.86 |
6.87 |
-0,0122 |
0,0001 |
|
|
3 |
0.02 |
|
|
6.19 |
6.25 |
-0,0622 |
0,0039 |
|
|
4 |
0.03 |
|
|
5.54 |
5.59 |
-0,0522 |
0,0027 |
|
|
5 |
0.04 |
7,5178 |
66 |
4.88 |
5.06 |
-0,1822 |
0,0332 |
7,0190 |
0,3342 |
6 |
0.05 |
|
|
4.22 |
4.41 |
-0,1922 |
0,0369 |
|
|
7 |
0.06 |
|
|
3.56 |
3.91 |
-0,3522 |
0,1240 |
|
|
8 |
0.07 |
|
|
2.90 |
3.56 |
-0,6622 |
0,4385 |
|
|
9 |
0.08 |
|
|
2.24 |
1.10 |
1,1378 |
1,2946 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2,0692 |
|
|
Podstawiając wartości otrzymujemy:
Równanie wyznaczonej prostej zapiszemy w postaci: . Zatem , natomiast liczba zliczeń N0 wynosi:
Błąd względny wyznaczania współczynnika osłabienia ma wartość: .
Błąd względny wyznaczania liczby zliczeń wynosi: .