A B S O R B C JA E L E K T R O N Ó W

P O C ( O D Z Ą C Y C ( Z R O Z P A D U Β

CEL ĆW)CZEN)A

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika pochłaniania elektronów w różnych

materiałach na podstawie pomiaru ilości elektronów przechodzących przez próbkę, w

zależności od jej grubości oraz wyznaczenie masowego współczynnika pochłaniania.

Źródłem elektronów w układzie będzie radioaktywny izotop

90

Sr, który będzie ulegał

rozpadowi β. Rozpad β jest jedną z przemian jądrowych, podczas której powstają

elektrony, a także ich antycząstki - pozytony. W wiązce elektronów, podczas

przechodzenia przez

próbkę substancji, cześć elektronów tak wytraca swoją energię, że

mówimy, że zostały pochłonięte.

Z poniższego wzoru na ilość elektronów przechodzących przez próbkę:

N

k

= N

0

e

–μx

w zależności od grubości próbki x , mierząc odpowiednio ilość elektronów

początkowych i poziom promieniowania tła pomniejsze pierwszej wielkości o drugą

daje N

0

oraz ilość elektronów, której przeszły przez próbkę N

k

można wyznaczyć

wartość współczynnika pochłaniania elektronów.

Masowy współczynnik absorpcji określony jest zależnością:

μ = μ* ρ

Posługując się gęstościami badanych próbek ρ jak i również korzystając z wcześniej

wyznaczonego współczynnika pochłaniania elektronów μ , można wyznaczyć masowy

współczynnik pochłaniania.

METODA

POM)ARU ) UKŁAD POM)AROWY

Ćwiczenie składało się z następujących czynności:

I.

Wyznaczenie współczynnika pochłaniania elektronów:

Wykonałem jeden pomiar poziomu promieniowania tła. Następnie

przeprowadziłem pomiar poziomu promieniowania ze źródłem promieniowania,

bez absorbentu

. Kolejnym krokiem było zmierzenie grubości pojedynczej płytki

absorbentu oraz przeprowadzenie pomiaru poziomu promieniowania z
absorbentem, z każdym pomiarem zwiększając ilość płytek. Czynności te

powtarzałem dla innych absorbentów.

Układ pomiarowy użyty w tym ćwiczeniu składał się z:

-

źródła promieniotwórczego

- licznik Geigera - Müllera wraz z kablem
i rurką pomiarową

-

płytek badanych substancji

WYNIKI POMIARÓW

Poziom promieniowania tła:

n

T

t

T

[min]

N

T

75

5

15

Poziom promieniowania bez absorbentów

N

o

średnie

= 3126,6

n

0

t

T

[min]

N

0

3079

1

3079

3223

1

3223

3129

1

3129

3135

1

3135

3067

1

3067

 Papier

Współczynnik absorpcji μ dla papieru:

μ = (0,43 ± 0,02) [1/mm]

 Aluminium

Współczynnik absorpcji μ dla aluminum:

μ = (1,47 ± 0,02) [1/mm]

 Polipropylen

Współczynnik absorpcji μ dla polipropylenu:

μ = (0,42 ± 0,03) [1/mm]

 Polimetakrylan metylu

Współczynnik absorpcji μ dla

Polimetakrylanu metylu

:

μ = (0,74 ± 0,03) [1/mm]

 Tworzywo fenolowo - formaldehydowe (bakelit)

Współczynnik absorpcji μ dla

tworzywa fenolowo -

formaldehydowego

:

μ = (1,08 ± 0,09) [1/mm]

l.p

X [mm]

N

pomiaru

– N

tła

1

0,3

2796

2

0,6

2466

3

0,9

2193

4

1,2

1964

5

1,5

1656

l.p

x [mm]

N

pomiaru

– N

tła

1

0,25

2119

2

0,5

1468

3

0,75

1034

4

1

719

5

1,25

480

l.p

X [mm]

N

pomiaru

– N

tła

1

0,25

2119

2

0,5

1468

3

0,75

1034

4

1

719

5

1,25

480

l.p

X [mm]

N

pomiaru

– N

tła

1

1

1945

2

2

1023

3

3

497

4

4

248

5

5

96

l.p

X [mm]

N

pomiaru

– N

tła

1

1

1677

2

2

796

3

3

327

4

4

100

5

5

21

Na podstawie wyznaczonych współczynników pochłaniania elektronów oraz posługując się

wartościami gęstości badanych probówek, sporządzono wykres μ ρ oraz wyznaczono metodą

najmniejszych kwadratów masowego współczynnika absorpcji μ

*

wr

az z błędem:

Substancja Papier Aluminum

Bakelit

Polipropylen

polimetakrylan metylu

ρ [g/cm

3

]

0,852

2,70

1,39

0,90

1,18

WYN)K) KOŃCOWE:

Substancja

Współczynnik absorpcji μ [1/mm]

Papier

(0,42 ± 0,02)

Aluminium

(1,47 ± 0,02)

Bakelit

(1,08 ± 0,09)

Polimetakrylan metylu

(0,74 ± 0,03)

Polipropylen

(0,42 ± 0,03)

Masowy współczynnik absorpcji µ

*

wyniósł:

µ

*

= (1,57±0,34 ) [mm

2

/g]

WNIOSKI

Na podstawie powyższego ćwiczenia można zaobserwować oddziaływanie elektronów z

materią. Jest to możliwe dzięki temu że elektrony posiadają małą masę i ładunek

elektryczny. Elektrony przechodząc przez próbkę są pochłaniane i rozpraszane.

Czynnikiem wpływającym na absorpcję elektronów jest grubość absorbenta oraz

jego gęstość. Wzrost ilości zaabsorbowanych elektronów jest wprost proporcjonalny do

gęstości substancji. Największy współczynnik absorpcji ma w związku z tym ma

aluminium.

Zgodnie z wyżej wymienionym wnioskiem, skuteczność ochrony radiologicznej

przed promieniowaniem β wzrasta wraz z korzystaniem z substancji o największej

grubości i gęstości.

Największy wpływ na niedokładność wyników miała zbyt mała liczba pomiarów

jak również zbyt krótki czas pomiarów.