WIADOMOŚCI PODSTAWOWE
1) Oddziaływanie promieniowania gamma z materią
Zjawisko fotoelektryczne - proces niesprężysty , w którym elektron związany z atomem przyjmuje całkowitą energię fotonu. W zjawisku fotoelektrycznym wywołanym przez promieniowanie X czy gamma energia kwantu hn zostaje całkowicie pochłonięta przez atom i przekazana jednemu z elektronów , który uzyskuje energię kinetyczną E = hn-W , gdzie W oznacza energię wiązania danego elektronu. Zjawisko fotoelektryczne jest możliwe jeżeli hn>W.
2) Zjawisko Comptona - proces niesprężystego rozproszenia przez swobodne elektrony. Jeżeli energia fotonów hn jest mniejsza od energii wiązania elektronów w atomie , to fotony doznają rozproszenia klasycznego bez zmiany energii. Gdy energia fotonów przekracza energię wiązania elektronów , rozproszenie klasyczne przechodzi w rozproszenie komptonowskie i wówczas foton rozproszony traci pewną część energii na rzecz wytrąconego elektronu. Przy energiach fotonu hn dużych w porównaniu z energią wiązania elektronów nie popełnia się dużego błędu traktując elektrony związane z atomami jako elektrony swobodne.
3) Zjawisko tworzenia par - proces niesprężystego oddziaływania fotonów z polem elektrycznym jąder , którym całkowita fotonu zostaje przekazana parze elektron - pozyton. Proces ten zachodzi przy energiach fotonów większych od 2mc2 = 1.02 MeV wtedy część energii absorbowanego kwantu jest zużywana na utworzenie masy pary elektron - pozyton , a resztę energii zatrzymuje para jako energię kinetyczną.
PRAWO POCHŁANIANIA DLA PROMIENIOWANIA
Współczynniki pochłaniania - przy przejściu promieni X lub gamma przez materię zachodzi charakterystyczna dla promieniowania elektromagnetycznego absorbcja wykładnicza , w odróżnieniu od absorbcji naładowanych cząstek , dla których istnieje określony związek między energią i zasięgiem. Dla danej długości fali zależność natężenia wiązki przepuszczonej przez absorbent od grubości x absorbenta ma postać
I = I0e-ux
gdzie
I - natężenie wiązki , która przechodzi przez absorbent
x - grubość
I0 - natężenie wiązki padającej
u - stała dla danej długości fali , zwanej liniowym całkowitym współczynnikiem absorbcji. Czasem używa się wielkości u/q = um , która nazywa się masowym współczynnikiem absorbcji.
DELEKTORY
Delektorami to liczniki pozwalające na rejestrację przejścia cząstki przez urzadzenie detekcyjne bez możliwości prześledzenia toru tej cząstki. Rejestracja odbywa się za pomocą impulsu elektrycznego , powstającego bądz to wskutek wytworzenia ładunku elektrycznego bezpośrednio przy przejściu cząstki , bądz to uzyskanego za pośrednistwem zjawiska fotoelektrycznego z błysku świetlnego , towarzyszącego przechodzeniu cząstki przez pewne materiały.
Wyróżniamy :
- liczniki jonizacyjne - rejestruje prąd jonów wytworzony w gazie między okładkami kondensatora przy przejściu czastki jonizującej.
- liczniki półprzewodnikowe
a) detektory z barierą powierzchniową
b) detektory typu dyfuzyjnego
c) detektory dryfowe
- liczniki scyntylacyjne
a) nieorganiczne
b) organiczne
c) gazowe
- detektory neutronów
Cel ćwiczenia
Wyznaczenie energii promieniowania gamma metodą połówkowego osłabienia
Przebieg ćwiczenia.
W początkowej fazie ćwiczenia ustawialiśmy parametry licznika i zasilacza. Następnie do „domku” między żródło a detektor wkładaliśmy kolejno jedną , dwie itd. płytki miedziane a następnie ołowiane. Grubość każdej płytki mierzyliśmy przy pomoc mikrometra.
Tabele pomiarowe.
Zt = 22 [imp/100sek]
miedz |
ołów |
||||
ilość płytek |
dn |
Zn |
ilość płytek |
dn |
Zn |
---- |
[ mm ] |
[imp/100sek |
--- |
[mm] |
imp/100sek |
0 |
0 |
1648 |
0 |
0 |
1692 |
1 |
1.90 |
1540 |
1 |
2.97 |
1422 |
2 |
1.5 |
1512 |
2 |
3.1 |
1286 |
3 |
1.4 |
1379 |
3 |
3.12 |
1047 |
4 |
0.93 |
1381 |
4 |
3.15 |
919 |
5 |
0.96 |
1348 |
5 |
3.16 |
783 |
6 |
1.9 |
1280 |
6 |
2.99 |
701 |
7 |
1.87 |
1207 |
|
|
|
8 |
1.91 |
1089 |
|
|
|
9 |
1.85 |
1079 |
|
|
|
10 |
4.78 |
918 |
|
|
|
11 |
4.66 |
790 |
|
|
|
12 |
4.75 |
704 |
|
|
|
Tabele obliczeń
miedz |
ołów |
||||||
d=Σdn/n |
d=Σdr |
Nn=Zn/t |
Nt=Zt/t |
d=Σdn/n |
d=Σdr |
Nn=Zn/t |
Nt=Zt/t |
[mm] |
[mm] |
imp/sek |
imp/sek |
[mm] |
[mm] |
imp/sek |
imp/sek |
2.19 |
0 |
16.48 |
0.22 |
2.7 |
0 |
16.92 |
0.22 |
2.19 |
1.9 |
15.40 |
0.22 |
2.7 |
2.97 |
14.22 |
0.22 |
2.19 |
3.0 |
15.12 |
0.22 |
2.7 |
6.2 |
12.86 |
0.22 |
2.19 |
4.2 |
13.79 |
0.22 |
2.7 |
9.33 |
10.47 |
0.22 |
2.19 |
3.72 |
13.81 |
0.22 |
2.7 |
12.6 |
9.19 |
0.22 |
2.19 |
4.8 |
13.48 |
0.22 |
2.7 |
15.8 |
7.83 |
0.22 |
2.19 |
11.4 |
12.80 |
0.22 |
2.7 |
18.66 |
7.01 |
0.22 |
2.19 |
13.09 |
12.07 |
0.22 |
|
|
|
|
2.19 |
15.2 |
10.89 |
0.22 |
|
|
|
|
2.19 |
16.65 |
10.79 |
0.22 |
|
|
|
|
2.19 |
47.8 |
9.18 |
0.22 |
|
|
|
|
miedz |
ołów |
||
logNn |
Nn |
logNn |
Nn |
|
imp/sek |
|
imp/sek |
1.21 |
16.48 |
1.22 |
16.92 |
1.18 |
15.40 |
1.15 |
14.22 |
1.17 |
15.12 |
1.10 |
12.86 |
1.13 |
13.79 |
1.01 |
10.47 |
1.14 |
13.81 |
0.96 |
9.19 |
1.12 |
13.48 |
0.89 |
7.83 |
1.10 |
12.80 |
0.84 |
7.01 |
1.08 |
12.07 |
|
|
1.03 |
10.89 |
|
|
1.03 |
10.79 |
|
|
0.96 |
9.18 |
|
|
Przykłady obliczeń.
t=100[sek]
d = Σdn/n = 2.19[mm]
Nn = Zt/t = 1692/100 = 16.92[imp/sek]
Nt = Zt /t = 22 / 100 = 0.22[imp/sek]