WYDZIAŁ INŻYNIERII GLIWICE 23.10.`97

ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

SPRAWOZDANIE

„Absorpcja promieniowania g ”.

Magdalena Solich

Mirosław Sojka

Adrian Szalbot

Promieniowanie g jest to rodzaj promieniowania jądrowego. Jest ono wynikiem procesu przechodzenia jądra atomowego ze stanu energetycznego wzbudzonego do stanu niższego, podczas którego wypromieniowuje różnicę energii między tymi stanami w postaci kwantu promieniowania elektromagnetycznego - fotonu g.

Kiedy w strumień promieniowania g wstawimy płytkę absorbenta to natężenie promieniowania za płytką będzie mniejsze od natężenia promieniowania padającego. Jeżeli strumień n kwantów g przebywa w absorbencie drogę dx to zostanie z niego usuniętych :

dn = -n*p*dx (1)

kwantów. Znak „-” oznacza , że ilość kwantów zmniejsza się wraz z przebytą drogą. Współczynnik p nazywamy liniowym współczynnikiem absorpcji. Jeżeli przyjmiemy jeszcze jedną wielkość :

x_1/2 = ln2/p

absorbenta osłabiającego natężenie wiązki do połowy początkowej wartości) to wzór (1) możemy przekształcić do postaci :

n(x) = n_o* exp(-ln2*x / x_1/2)

Wartość x_1/2 oraz p można wyznaczyć z pomiarów zależności natężenia promieniowania od grubości absorbenta. Ponieważ w konkretnym materiale wartość x_1/2 zależy jednoznacznie od energii promieniowania g , to można jej użyć do wyznaczania wartości tej energii.

2. Opis stanowiska pomiarowego :

W doświadczeniu promieniowanie g emitowane jest przez izotop ⁶⁰Co. Źródło promieniowania umieszczone jest w pojemniku ołowianym. Detektorem promieniowania jest licznik Geigera-Müllera. Między źródłem a detektorem można umieszczać płytki ołowiane i uzyskiwać różne grubości warstwy absorbenta. Całe stanowisko znajduje się w obudowie z płytek ołowianych. Dzięki przyciskowi umocowanemu na stole możemy w dowolnym momencie uruchamiać i zatrzymywać zliczanie impulsów.

Tabele pomiarowe

Tab. 1 Wyznaczanie średniego tła detektora
Pomiar	Ilość impulsów przy zamkniętym źródle promieniowania	Wartość średnia tła
1	29
2	35
3	29	31
4	35
5	27

Tab. 2 Zależność ilości impulsów od grubości warstwy ołowiu.
Grubość warstwy ołowiu [cm]	Ilość impulsów	czas pomiaru [min]	Impuls /min	Po odjęciu średniego tła	Logarytm z ilości impulsów
0	2332	1	2332	2301	3,3619
0,47	1620	1	1620	1589	3,2011
0,97	1247	1	1247	1216	3,0849
1,44	1770	2	885	854	2,9315
1,91	1326	2	663	632	2,8007
2,41	1055	2	527,5	496,5	2,6959
2,95	1088	3	362,7	331,7	2,5207
3,42	1098	4	274,5	243,5	2,3865
3,89	1098	5	219,6	188,6	2,2755

4. Obliczenia i wyniki :

Średnia wartość tła detektora wynosi : 31 impulsów/ minutę.

Po wprowadzeniu wyników do komputera (zmienną niezależną jest grubość warstwy ołowiu , zmienną zależną szybkość zliczeń impulsów - po odjęciu tła) i przekształceniu zmiennej zależnej na jej logarytm otrzymaliśmy następujące parametry prostej regresji :

a = -0,6398 0,0091

b= 7,704 0,021

Wyliczmy grubość połówkowego osłabienia oraz błąd tej wielkości zgodnie ze wzorem podanym w instrukcji do ćwiczenia :

d_1/2 = -ln2/a i Dd_1/2 = (ln2 / a²)/ Da

Po podstawieniu do wzorów otrzymaliśmy :

d_1/2 = 1,08338 cm Dd_1/2 = 0,019 cm

By wyrazić wartość połówkowego osłabienia w jednostkach masowych skorzystaliśmy ze wzoru :

d_1/2 [g/cm²] = d_1/2 [cm] * r_Pb[g/cm³] ,gdzie gęstość ołowiu (r_Pb ) = 11,34[g/cm³]

Po przeliczeniu otrzymaliśmy :

d_1/2 = 12,28[g/cm²] Dd_1/2 = 0,1701[g/cm²]

Korzystając z wykresu zależności grubości połówkowego osłabienia od energii promieniowania (znajdującego się w skrypcie) wyznaczyliśmy graficznie średnią wartość energii promieniowania (oraz oszacowaliśmy jej błąd) . Otrzymaliśmy następujące wartości :

E = 1,28 [MeV]

Wnioski :

Otrzymana wartość energii promieniowania E=1,28 MeV jest zbliżona do znanej wartości energii izotopu ⁶⁰Co która wynosi E=1,2 MeV.

Analizując tabelę 2 zauważamy że ilość impulsów promieniowania g maleje logarytmicznie wraz ze wzrostem grubości warstwy ołowiu.

Grubość warstwy ołowiu dla połówkowego osłabienia d_1/2 = 1,08338 cm

wskazuje że jest to materiał bardzo skutecznie tłumiący promieniowanie g

---