Gołąbecki Mateusz

Budownictwo

Rok 1, gr. 2

Sprawozdanie z ćwiczenia 53

Pomiar absorpcji promieniowania β za pomocą licznika Geigera-Müllera

Wstęp:

Promieniowanie α to jądra atomów helu czyli cząstki zbudowane z dwóch protonów i dwóch neutronów. Cząstki α powstają w wyniku przemiany jądra macierzystego w jądro pochodne o zmniejszonej liczbie atomowej w stosunku do jądra macierzystego o 2 jednostki i liczbie masowej o 4. Wszystkie cząstki α emitowane w rozpadzie mają jednakową energię równą różnicy stanów energetycznych jąder przed i po rozpadzie. Mówimy wtedy, że widmo energetyczne cząstek α jest liniowe. Cząstki te przechodząc przez materię silnie ją jonizują i tracą przy tym energię kinetyczną, zatem są mało przenikliwe.

Promieniowanie β+ czyli emisja pozytonów towarzyszy rozpadom jądrowym w którym przy niezmiennej liczbie masowej liczba ładunkowa jądra maleje o 1. Częściej, gdy są emitowane elektrony mamy do czynienia z rozpadem β-. Wówczas liczba masowa również nie zmienia się, ale liczba ładunkowa jądra końcowego rośnie o jedność. W przemianie β rozkład energetyczny emitowanych cząstek jest ciągły, tzn. że mamy do czynienia z cząstkami od energii zerowej aż po energię maksymalną. Cząstki β na swej drodze słabo jonizują materię i przez to są bardziej przenikliwe niż cząstki α. Widmo promieniowania γ jest monoenergetyczne, gdyż energię jego kwantów ściśle odpowiadają różnicy stanów energetycznych jądra przed i po emisji. Kwanty γ słabo reagują z materią, skutkiem czego są bardzo przenikliwe.

Licznik Geigera-Müllera gazowym dekoderem promieniowania. Cylindryczna katoda i osiowo umocowana wewnątrz anoda w postaci nici są umieszczone w szczelnie zamkniętym naczyniu napełnionym argonem lub powietrzem pod ciśnieniem 20 kPa. Wejście do naczynia zamyka cienkie okienko mikowe przepuszczające promieniowanie β.

Czynności pomiarowe:

Podłączamy licznik G-M według schematu.

Na jednej z półek układamy preparat i ustawiamy napięcie na 450V. Po 100 sekundach spisujemy liczbę zliczeń równą 625. Czynność tę powtarzamy 17 razy, za każdym razem zwiększając napięcie o 20V.

Następnie wyciągamy preparat i przy otwartych drzwiczkach włączamy licznik i ustawiamy napięcie na 650V. Po 600 sekundach spisujemy liczbę zliczeń i obliczamy liczbę zliczeń na 100 sekund.

Później włączamy licznik i wsadzamy preparat. Włączamy aparaturę i po 100 sekundach notujemy liczbę zliczeń, a następnie wyliczamy logarytm z tej liczby. Następnie wkładamy płytkę aluminiową i wykonujemy pomiary i obliczenia jak wyżej. Czynność tę powtarzamy dokładając przed każdym pomiarem jedną płytkę, aż ich liczba dojdzie do 6.

Dokładnie tak samo postępujemy z płytkami miedzianymi, z tym że pomiary wykonujemy dla 5 płytek.

Obliczenia:

;
;

1. Dla aluminium:
   ;
   ;

2. Dla miedzi:
   ;
   ;

Rachunek błędu:

1. Błąd bezwzględny współczynnika liniowego:

;

1. dla aluminium:

N_k=638; N_l=261; x_l=0,1; x₂=0,7, czyli:

2. dla miedzi:

N_k=385; N_l=6; x_k=0,1; x_l=0,6, czyli:

2. Błąd bezwzględny współczynnika masowego:

;

1. dla aluminium:

;

2. dla miedz:

;

Dlatego:

Aluminium:

Miedź:
.

---