Wydział: Transport	Dzień / godz: Poniedziałek 8.15 - 11.00	Nr zespołu: 11
	Data: 12.03.2012r.
Nazwisko i imię: Błażejczyk Aleksandra Bobowska Natalia Chmielewska Anna	Ocena z przygotowania:	Ocena ze sprawozdania:
Prowadzący: dr Andrzej Tunia	Podpis prowadzącego:

BADANIE OSŁABIENIA PROMIENIOWANIA GAMMA PRZY PRZECHODZENIU PRZEZ MATERIĘ

1. Cel doświadczenia

Celem przeprowadzonego doświadczenia było zapoznanie się ze zjawiskami towarzyszącymi przechodzeniu promieniowania gamma przez materię oraz wyznaczeniu współczynnika osłabienia promieniowania gamma dla ołowiu.

1. Wstęp teoretyczny

Wyróżniamy trzy podstawowe przemiany promieniotwórcze: rozpad alfa, beta i gamma. Na ćwiczeniach zajmowaliśmy się tym ostatnim.

Promieniowanie gamma jest wysyłane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych. Jest to bardzo przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne o długość fali mniejszej niż 10^-10m.

Promieniowanie gamma, przechodząc przez ośrodek, oddziałuje ze znajdującymi się tam atomami. W następstwie tego oddziaływania promieniowanie to ulega znacznemu osłabieniu. Odpowiedzialne są za to 3 procesy:

• zjawisko fotoelektryczne (oddziaływanie z elektronami swobodnymi; kwant promieniowania przekazuje część swojej energii elektronowi, co powoduje zmianę kierunku jego ruchu)

• rozpraszanie komptonowskie (oddziaływanie z elektronami silnie związanymi z jądrem; kwant promieniowania przekazuje elektronowi całą swoją energię)

• tworzenie par elektron-pozyton (przemiana kwantu promieniowania w elektron i pozyton; możliwe jest to tylko przy dużych energiach promieniowania)

1. Przebieg ćwiczenia

Kiedy przyszliśmy na zajęcia sprzęt był już podłączony. Mieliśmy do dyspozycji kilkanaście absorbentów ołowianych, domek pomiarowy, źródło promieniowania gamma ¹³⁷Cs i komputer z programem do obsługi ćwiczenia. Pierwszym dokonanym przez nas pomiarem było zmierzenie tła promieniowania γ znajdującego się w pracowni. W tym celu usunęliśmy źródło promieniowania z domku i ustawiliśmy czas bramki na 60 sekund, po czym dokonaliśmy pomiaru. Następne pomiary dotyczyły przenikalności promieniowania γ przez absorbenty. Aby ją zmierzyć włożyliśmy źródło promieniowania i rozpoczęliśmy pomiary dla absorbentów różnej grubości.

Wyniki pomiarów zapisaliśmy na protokole.

Do wyników wykonaliśmy wykres zależności logarytmu naturalnego wyciągniętego z ilości zliczeń od grubości absorbentu.

Kolejnym naszym zadaniem było wyznaczenie współczynników kierunkowych prostych, a także odczytanie wartości energii fotonu dla ołowiu z wykresu dołączonego do instrukcji.

1. Wyniki przeprowadzonych badań

grubość d[mm]	N	$\sqrt{}N$ -błąd	lnN	Δ lnN = $\frac{1}{\sqrt{}N}$
1	4418	66,4680 ≈ 66,47	8,3934 ≈ 8,39	0,0150 ≈ 0,02
2	3802	61,6604 ≈ 61,67	8,2433 ≈ 8,24	0,0162 ≈ 0,02
3	3669	60,5723 ≈ 60,58	8,2077 ≈ 8,21	0,0165 ≈ 0,02
4	3126	55,9106 ≈ 55,92	8,0475 ≈ 8,05	0,0179 ≈ 0,02
5	2667	51,6430 ≈ 51,65	7,8887 ≈ 7,89	0,0194 ≈ 0,02
7	2170	46,5833 ≈ 46,59	7,6825 ≈ 7,68	0,0215 ≈ 0,03
8	1246	35,2987 ≈ 35,30	7,1277 ≈ 7,13	0,0283 ≈ 0,03
9	1063	32,6037 ≈ 32,61	6,9689 ≈ 6,97	0,0307 ≈ 0,04
12	1205	34,7131 ≈ 34,72	7,0942 ≈ 7,09	0,0288 ≈ 0,03
14	664	25,7682 ≈ 25,77	6,4983 ≈ 6,50	0,0388 ≈ 0,04
17	713	26,7021 ≈ 26,71	6,5695 ≈ 6,57	0,0375 ≈ 0,04
18	762	27,6043 ≈ 27,61	6,6359 ≈ 6,64	0,0362 ≈ 0,04
20	494	22,2261 ≈ 22,23	6,2025 ≈ 6,20	0,0450 ≈ 0,05

1. Wykres zależności lnN od grubości płytki Pb

2. Współczynniki kierunkowe prostych

$$a_{1} = \frac{0,45}{4} = 0,11\ \frac{1}{\text{mm}} = 1,1\frac{1}{\text{cm}}$$

$$a_{2} = \frac{0,45}{3} = 0,15\frac{1}{\text{mm}} = 1,5\frac{1}{\text{cm}}$$

$$a = \frac{a_{1} + a_{2}}{2} = \frac{0,11 + 0,15}{2} = 0,13\frac{1}{\text{mm}} = 1,3\frac{1}{\text{cm}}$$

$$\Delta a = \frac{|a_{1} - a_{2}|}{2} = \frac{|0,11 - 0,15|}{2} = \frac{0,04}{2} = 0,02\frac{1}{\text{mm}} = 0,2\frac{1}{\text{cm}}$$

$$a = 0,13 \pm 0,02\ \ \frac{1}{\text{mm}} = 1,3 \pm 0,2\frac{1}{\text{cm}}$$

$$a_{\text{wzorcowe}} = 0,12\frac{1}{\text{mm}} = 1,2\frac{1}{\text{cm}}$$

1. Wniosek

Średni współczynnik kierunkowy prostych (współczynnik absorbcji) po uwzględnieniu błędu pomiarowego zgadza się ze współczynnikiem wzorcowym. Oznacza to, że wyniki pomiarów są prawidłowe i zbliżone do faktycznych wielkości.

1. Wykres zależności współczynnika absorbcji od energii fotonu¹

2. Odczytanie energii promieniowania gamma z przedstawionego wykresu

3,2 – 0, 05 * 10¹
3,6 – 0, 05 * 10^A =x

$$0,05*10^{A} = \frac{3,6*0,05*10^{1}}{3,2}$$

$$10^{A} = \frac{36}{3,2}$$

10^A = 11, 25

A = log11, 25

A ≈ 1, 05

x = 0, 05 * 10^1, 05

x ≈ 0, 56 [MeV]

---

1. Wykres pochodzi z instrukcji do ćwiczenia 11↩