POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
LABORATORIUM FIZYKI
Ćwiczenie nr 6.
Temat:
Badanie absorbcji energii promieniowania γ w miedzi i w ołowiu.
Skład grupy:
Frydrych Dariusz
Łakomy Paweł
Wydz. Elektryczny
Gr. II Sem. IV
Przebieg ćwiczenia.
Schemat aparatury pomiarowej:
gdzie: I. Domek ołowiany wraz z licznikiem G-M. I źródłem promieniowania γ
Zasilacz wysokiego napięcia ZWN 21
Przelicznik elektronowy PT - 44 A
Wzmacniacz liniowy WL - 41
Układ całkujący.
Tabela pomiarowa.
|
|
Ołów |
|
|
|
|
|
Miedź |
|
|||||
Nr pom |
Liczba zliczeń Z |
lnZ |
Grubość płytki [cm] |
Srednia grubość x0 [cm] |
kx0 |
Liczba zliczeń Z |
lnZ |
Grubość płytki [cm] |
Srednia kx0 grubość [cm] [ cm ] |
|||||
1 |
4978 |
8.512 |
0 |
|
0.257 |
4907 |
8.498 |
0 |
0.212 |
|||||
2 |
4047 |
8.305 |
0.302 |
|
0.514 |
4009 |
8.296 |
0.238 |
0.424 |
|||||
3 |
3043 |
8.020 |
0.295 |
|
0.771 |
3572 |
8.181 |
0.239 |
0.636 |
|||||
4 |
2215 |
7.703 |
0.298 |
0,257 |
1.028 |
3250 |
8.086 |
0.240 |
0,212 0.848 |
|||||
5 |
1617 |
7.388 |
0.294 |
|
1.285 |
2827 |
7.947 |
0.241 |
1.06 |
|||||
6 |
1162 |
7.058 |
0.301 |
|
1.542 |
2587 |
7.858 |
0.238 |
1.272 |
|||||
7 |
855 |
6.751 |
0.305 |
|
1.799 |
2324 |
7.751 |
0.241 |
1.484 |
|||||
8 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
2039 |
7.620 |
0.239 |
1.696 |
|||||
9 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
1863 |
7.530 |
0.238 |
1.908 |
Opracowanie wyników pomiarów.
Obliczanie całkowitego, liniowego współczynnika absorbcji.
- dla miedzi:
ΔlnZ = 8.498 - 7.530 = 0.968
Δx = 1.908 - 0.212 = 1.696 cm.
- dla ołowiu:
ΔlnZ = 8.512 - 6.751 = 1.661
Δx = 1.799 - 0.257 = 1.542 cm.
Obliczenie całkowitego, masowego współczynnika absorbcji
- dla miedzi:
ρ = 8.92 [g/cm3 ]
- dla ołowiu:
ρ = 11.34 [g/cm3 ]
Wyznaczenie energii kwantów γ (z wykresu 1 załączonego do instrukcji ).
Z wykresu wynika, że Eγ = 0.9 MeV.
Majac energię kwantów γ odczytujemy z wykresu 2 ( w instrukcji )masowe współczynniki absorbcji w Pb dla poszczególnych zjawisk:
- fotoelektrycznego:
- Comptonowskiego:
- tworzenia par:
Obliczanie masowego współczynnika absorbcji w Cu dla poszczególnych zjawisk ze wzorów:
Z - liczba porządkowa i A - liczba masowa pierwiastka o znanym masowym współczynniku absorbcji.
Z1-liczba porządkowa i A1-liczba masowa pierwiastka o nieznanym masowym współczynniku absorbcji
Dla miedzi Z1 = 29, A1 = 63.54, zaś dla ołowiu Z1 = 82, A1 = 297.21
Po przekształceniu wzorów mamy:
Wnioski:
Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło nam na zbadanie absorbcji promieniowania γ w miedzi i ołowiu. Wyznaczona energia kwantów ma wartość 0.9 MeV, a odpowiadające jej masowe współczynniki obsorbcji dla poszczególnych zjawisk wyznaczone z wykresu oraz z obliczeń wyniosły kolejno:
- dla ołowiu:
- zj. fotoelektryczne:
- zj. Comptona:
- zj. tworzenia par:
- dla miedzi:
- zj. fotoelektryczne:
- zj. Comptona:
- zj. tworzenia par:
Oznacza to, że dla energii Eγ = 0.9 MeV absorbcję promieniowania γ powoduje głównie zjawisko Comptonowskie , w mniejszyn stopniu absorbcję powoduje zjawisko fotoelektryczne, natomiast zjawisko tworzenia par nie zachodzi wcale. Potwierdza to teorię, że zjawisko Comptona i fotoelektryczne występuje już przy małych energiach kwantów, natomiast zjawisko tworzenia par zachodzi dopiero przy energiach ≥ 1.02 MeV.