Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej

Nazwisko i imię studenta						Symbol grupy ED. 3.5
Data wyk. Ćwiczenia 1996-10-22		Symbol ćwiczenia 2.1 ; 2.2		Temat zadania Wyznaczanie współczynników osłabienia promieniowania γ.
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynników osłabienia promieniowania γ oraz wykreślenie charakterystyk osłabienia. Znalezienie równania prostej liniowej części pomiarów i znalezienia masowego i liniowego współczynnika osłabienia.

Część teoretyczna:

a) Promieniowanie γ powstaje w wyniku anihilacji pary pozyton-elektron, a także podczas reakcji jądrowych. Promieniowanie nie występuje samotnie. Najczęściej towarzyszy promieniowaniu α,β. Jest ono skutkiem zmiany stanu energetycznego jądra, które (bądź już aktywne, bądź też aktywowane reakcją jądrową) emituje cząstki α lub β. Po wyemitowaniu cząsteczek jądro pozostaje w stanie wzbudzonym. By powrócić do normalnego stanu energetycznego emituje następnie krótkofalowe promieniowanie γ (5*10^-13m. -4*10^-11m.). Jest to promieniowanie przenikliwe, przez co najbardziej niebezpieczne. O ile cząstki α,β zatrzymywane są przez niewielkie przeszkody (np.: kartki papieru w przypadku promieni α), to promieniowanie γ przechodzi przez różne materiały. Osłonę przed promieniowaniem γ stanowią dopiero grube bloki ołowiane.

Dominującymi, z oddziaływań γ, są:

- zjawisko fotoelektryczne, polegające na wybijaniu elektronu z ich orbit wokół jądra. Energia takiego elektronu wynosi:

E_P=hν-W

gdzie: W - praca wyjścia,

- zjawisko Comptona, w którym przyjmuje się pędzący foton γ jako korpuskułę, która w zderzeniach ze swobodnymi elektronami jest poddana prawom zachowania pędu i energii. Długość fali takiego rozproszonego fotonu możemy wyliczyć ze wzoru:

gdzie: θ- kąt rozproszenia,

m_e-relatywistyczna masa elektronu

λ₀-długość promieniowania pierwotnego,

- tworzenie się par pozyton-elektron, która zachodzi w polu elektrycznym jądra, lub elektronu (trzeciej cząstki)

b) Stanowisko pomiarowe:

Układ pomiarowy wykorzystywany w ćwiczeniu przedstawia rysunek 1

rys.1 Zestaw do pomiaru współczynnika osłabienia promieniowania γ

Układ ten składa się z:

O - osłona ołowiana z kolimatorem,

Z - źródło promieniowania,

P.- pręt do zawieszania płytek absorbentu,

A - płytki absorbentu,

SS - detektor scyntylacyjny,

UL.-układ zliczający,

X - grubość absorbentu.

Wykonanie doświadczenia:

WZORY:

y=ln N , a=μ , b=ln N₀ , y=ax+b

1) OŁÓW.

Tabela 1.1 Pomiary dotyczące ołów.

Lp.	xi [cm]	Ni	yi=ln Ni	xi^2 [cm^2]	xiyi [cm^2]	w1	a=μ	b=ln N0	N0
	0,61	61818	11,03195	0,3721	6,729489	1
	1,014	37442	10,53055	1,028196	10,67798	1
	1,624	18488	9,824877	2,637376	15,9556	1
	2,234	9218	9,128913	4,990756	20,39399	1
	2,858	4627	8,439664	8,168164	24,12056	1	-1,23725	11,90198	65513
	3,892	1437	7,270313	15,14766	28,29606	1
	4,934	585	6,371612	24,34436	31,43753	1
	5,974	219	5,389072	35,68868	32,19431	1
	7,004	-74	---	49,05602	---	1
	8,014	92	4,521789	64,2242	36,23761	1
	9,054	-75	---	81,97492	---	1
Suma	47,212		4,521789	287,63243	206,04312	11

Wykres x_i=ln N

2) MIEDŹ.

Tabela 1.2 Pomiary dotyczące miedź.

Lp.	xi [cm]	Ni	yi=ln Ni	xi^2 [cm^2]	xiyi [cm^2]	w1	a=μ	b=ln N0	N0
	0,49	94452	11,45585	0,2401	5,613365	1
	0,986	69740	11,15253	0,972196	10,99639	1
	1,486	51329	10,84601	2,208196	16,11717	1
	1,986	37329	10,52753	3,944196	20,90767	1	-0,62098	11,76264	2,464929
	2,476	27534	10,22318	6,130576	25,31259	1
	2,976	20443	9,925396	8,856576	29,53798	1
	3,476	14491	9,581283	12,08258	33,30454	1
	3,974	10864	9,29321	15,79268	36,93122	1
	4,466	8112	9,0011	19,94516	40,19891	1

Wykres x_i=ln N

3. ALUMINIUM

Tabela 1.3 Pomiary dotyczące aluminium.

Lp.	xi [cm]	Ni	yi=ln Ni	xi^2 [cm^2]	xiyi [cm^2]	w1	a=μ [cm]	b=ln N0	N0
	0,59	116517	11,6658	0,3481	6,882817554	1
	1,16	103136	11,5438	1,3456	13,39081239	1
	1,76	91777	11,4271	3,0976	20,11172592	1
	2,36	82036	11,3149	5,5696	26,70319575	1
	2,96	73256	11,2017	8,7616	33,15707769	1
	4,13	58069	10,9694	17,0569	45,30356929	1
	5,304	45557	10,7267	28,13242	56,89452059	1	-0,193967	11,77133	129487
	6,474	35968	10,4904	41,91268	67,91475206	1
	7,654	28550	10,2594	58,58372	78,52554109	1
	8,834	22971	10,042	78,03956	88,71092049	1
	10,034	17684	9,78042	100,6812	98,13668968	1
	11,214	15695	9,6611	125,7538	108,339547	1
	12,414	13871	9,53756	154,1074	118,3992153	1
	14,194	7872	8,97107	201,4696	127,3353312	1
	16,564	4850	8,48673	274,3661	140,5742617	1
Suma	105,646		156,07808	1099,22588	1030,379977	15

Wykres x_i=ln N

Wnioski i spostrzeżenia :

Promieniowaniu γ towarzyszy promieniowanie α lub β, bezpośredni pomiar liczby zliczeń bez absorbenta daje większą liczbę zliczeń od rzeczywistej N₀ , dlatego wyznaczamy tę liczbę w sposób pośredni.

---