Laboratorium Fizyki

Wydział Inżynierii Środowiska	Piątek 14.15-17.00	Nr. zespołu 10
	29.03.2011r.
1)Wojtczuk Łukasz 2)Modelski Robert 3)Gajewski Rafał	Ocena z przygotowania	Ocena z sprawozdania
Prowadzący: E. Szerewicz	Podpis przewodniczącego:

BADANIE OSŁABIENIA PROMIENIOWANIA GAMMA

PRZY PRZECHODZENIU PRZEZ MATERIĘ

1. WSTĘP

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika osłabienia promieniowania gamma dla miedzi, ołowiu i aluminium. Wykorzystamy do tego próbkę ⁶⁰Co umieszczoną w skomputeryzowanym układzie pomiarowym.

⁶⁰Co rozpada się emitując promieniowanie β- i γ . Promieniowanie γ podczas przechodzenia przez materię zostaje osłabione. Dzieje się to na skutek zjawiska fotoelektrycznego (zderzenie z elektronem), Comptona (zderzenie z elektronem walencyjnym) i kreacji par elektron, pozyton (zderzenie z jądrem atomowym).

I(x) = I_oe^−μx

I(x) – natężenie promieniowania po przejściu przez materię, I₀ – natężenie promieniowania, μ współczynnik osłabienia promieniowania, x grubość materii.

1. OPIS ĆWICZENIA

Dokonujemy pomiaru promieniowania tła poprzez dziesięciokrotne zmierzenie promieniowania w pustej aparaturze. Wartością ostateczną jest wartość średnia. Następnie umieszczamy w aparaturze próbkę ⁶⁰Co, nad nią filtr zatrzymujący promieniowanie β, najwyżej umieszczamy próbki materiałów. Pomiary wykonujemy dla aluminium, ołowiu i miedzi.Na koniec porównujemy otrzymane wartości z wartościami tablicowymi.

Nasz układ pomiarowy składa się z:

1. Źródło promieniowania gamma ⁶⁰Co,

2. Detektor o napięciu zasilania 860V,

3. Domek pomiarowy z licznikiem scyntylacyjnym,

4. Komputer z programem do obsługi ćwiczenia,

5. Analizator jednokanałowy,

6. Kolimator dolny oraz górny(blaszki wykonane z ołowiu),

7. Absorbenty

   • Ołowiany 2, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20mm,

   • Miedziany 2, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20mm,

   • Aluminiowy 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20mm

3.WYNIKI I RACHUNEK BŁĘDÓW

Pomiar tła

Pierwszym etapem był pomiar tła dla promieniowania gamma jakie panuje w pracowni. Pomiary dokonywaliśmy nie umieszczając w domku źródła promieniowania. Bramka pomiaru była ustawiona na 60s.

Nr pomiaru	Liczba zliczeń
1	106
2	77
3	92
4	113
5	91
6	85
7	90
8	98
9	110
10	78

Tłem jest średnia arytmetyczna wszystkich zliczeń i wynosi: 94

Odchylenie standardowe dla pomiarów tła: 15,91

Pomiar osłabienia przy użyciu płytek z różnych materiałów

Wyniki pomiarów Aluminium, Ołowiu i Miedzi w zależności od grubości absorbentu z odjętym średnim tłem umieściliśmy w tabeli a następnie przedstawiliśmy na wykresie.

Bramka podobnie jak we wcześniejszym etapie była ustawiona na 60s.

Lp.	Grubość absorbentu [mm]	Liczba zliczeń dla Aluminium	Liczba zliczeń dla Ołowiu	Liczba zliczeń dla Miedzi
1	20	3919	1657	2343
2	17	4217	2025	2663
3	15	4226	2181	2829
4	12	4442	2508	3248
5	10	4609	2869	3543
6	7	4782	3569	4083
7	5	4831	4003	4433
8	3	4969	---------	--------
9	2	5157	4842	5001
10	1	5316	---------	--------

Aby wyznaczyć współczynnik μ należy zlogarytmować równanie opisujące natężenie wiązki γ przechodzącej przez absorbent.

Skoro a t=const mamy

Po zlogarytmowaniu

W naszym przypadku:

1 Wykres przedstawia zależność osłabienia wiązki promieniowania od grubości absorbentu dla Al.

Współczynnik kierunkowy prostej wynosi -0,0144 +/- 0.0016 1/mm

2 Wykres przedstawia zależność osłabienia wiązki promieniowania od grubości absorbentu dla Pb.

Współczynnik kierunkowy prostej wynosi -0.059 +/- 0,004$\frac{1}{\text{mm}}$

3 Wykres przedstawia zależność osłabienia wiązki promieniowania od grubości absorbentu dla Cu.

Współczynnik kierunkowy prostej wynosi a= -0,0425 +/- 0,0021 $\frac{1}{\text{mm}}$

4. Wnioski

Wartości tablicowe współczynników wynoszą odpowiednio:

μ_Al = 0,0146 $\frac{1}{\text{mm}}$

μ_Pb = 0,064$\frac{1}{\text{mm}}$

μ_Cu = 0,0456$\frac{1}{\text{mm}}$

Wyniki naszych pomiarów:

μ_Al = 0,0144$\frac{1}{\text{mm}}$

μ_Pb = 0,059$\frac{1}{\text{mm}}$

μ_Cu = 0,0425$\frac{1}{\text{mm}}$

Wyniki, jakie otrzymaliśmy dla poszczególnych pomiarów różnych absorbentów różnią się między sobą, wynika to z faktu, że maja różną budowę, gęstość oraz prace wyjścia dla elektronu. Dość istotnym faktem jest, że wartość współczynnika osłabienia promieniowania gamma rośnie wraz ze wzrostem liczby Z (liczby masowej) materiału, z którego wykonany jest absorbent.

Wartości naszych pomiarów różnią się od wartości tablicowych. Spowodowane jest to zbyt małą ilością pomiarów, zanieczyszczeniem próbek.