SPRAWOZDANIE

Ćw.76. Wyznaczanie współczynnika pochłaniania promieniowania gamma dla różnych materiałów.

Jonizacja to proces polegający na odrywaniu elektronów od obojętnych atomów, tworząc tym samym protony (czyli jony dodatnie) i elektrony (jony ujemne). Jonizacji może dokonać promieniowanie o dostatecznie dużej energii. Przykładem promieniowania jonizującego jest promieniowanie X lub promieniowanie korpuskularne.

Na Ziemię i organizmy ziemskie oddziałuje wiele różnych promieniowań, których skutkiem jest rozpad związków chemicznych lub wzbudzanie atomów. Energia promieniowania przekazywana jest materii w zmienionej postaci (jako energia cieplna oraz energia jonizacji i wzbudzenia). Źródłami promieniowania są: aparaty rentgenowskie, substancje radioaktywne, a nawet promieniowanie kosmiczne dochodzące z kosmosu.

Promieniowanie gamma jest to wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne, które zalicza się do promieniowania jonizującego. Wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych, podczas przejścia jądra ze stanu wzbudzonego do stanu podstawowego. Promieniowanie te przechodząc przez materię jest pochłaniane. Absorpcja promieni gamma przez ciało jest zależna od pewnych zjawisk:

1. Wewnętrzny efekt fotoelektryczny – polegający na całkowitej absorpcji kwantu promieniowania i oderwaniu elektronu od atomu

2. Zjawisko Comptona – gdzie następuje zmiana energii kwantu gamma, foton zmienia kierunek ruchu, a promieniowanie gamma ulega rozproszeniu

3. Zjawisko tworzenia par elektronowych – na skutek absorpcji fotonu powstaje para elektron – pozyton.

Głównym celem ćwiczenia jest wyznaczenie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania gamma dla różnych materiałów. Liniowy współczynnik pochłaniania oznacza osłabienie natężenia wiązki promieniowania przez absorbent charakteryzujący się daną grubością.

I – natężenie wiązki

I₀ – natężenie wiązki padającej

μ – liniowy współczynnik pochłaniania

x – grubość warstwy absorbentu

Dlatego podczas wykonywania ćwiczenia mierzy się grubość aluminiowych krążków, które następnie umieszcza się w aparaturze, gdzie poddawane są działaniu promieniowania gamma. Przejście promieni przez absorbent powoduje rozbłyski luminescencyjne, które podawane są jako ilość zliczeń (n). Zwiększa się grubość absorbentu mierząc dla poszczególnych wartości ilość zliczeń.

Liniowy współczynnik pochłaniania można obliczyć ze wzoru, przy pomocy wykresu.

Ilość zliczeń jest proporcjonalna do natężenia, dlatego możemy przekształcić wzór:

Przekształcenia:

Grubość warstwy [mm]	Ilość zliczeń
0	558	0
3	537	0,0384
6	501	0,1077
9	454	0,2063
12	434	0,2513
15	382	0,3789
18	375	0,3974
21	318	0,5623
24	303	0,6106
27	283	0,6789
35	217	0,9445
43	174	1,1653
53	128	1,4723

558 : 2,73 = 204

X_e = 34

[1/m]

[1/m]

Współczynnik pochłaniania promieniowania obliczony z obydwu wzorów różni się. Może być to skutkiem niedokładnego pomiaru ilości zliczeń, a także złe odczytanie wartości x_e z wykresu.

Na podstawie wyników można stwierdzić, że grubość warstwy ma wpływ na ilość zliczeń, to znaczy że im grubsza warstwa tym większa absorpcja promieniowania i zatrzymanie większej ilości promieni. Ponad to natężenie zmniejsza się przy wzroście grubości warstwy materii.