Absorpcja elektronów
pochodzących z rozpadu β

1. Cel i opis ćwiczenia

Promieniowanie β jest jednym z trzech rodzajów promieniowania zachodzącego w przemianach jądrowych, w którym mogą powstawać zarówno elektrony jak i również pozytony, będące ich antycząstkami i mające ładunek dodatni.

Cel ćwiczenia:

Pomiar ilości β-elektronów w funkcji grubości materiału pochłaniającego i obliczenie współczynników absorpcji.

Sprzęt wykorzystany do ćwiczenia:

- źródło promieniotwórcze

- licznik Geigera-MÜllera

- kabel z rurką pomiarową

- płytki badanych substancji

Przebieg doświadczenia:

Po zapoznaniu się z aparaturą pomiarową przystąpiliśmy do pomiaru poziomu promieniowania tła N_TłA. Następnie, po zainstalowaniu do aparatury źródła promieniowania, przystąpiliśmy do pięciu pomiarów (N_źródła) bez absorbentu w czasie 1 minuty. Następnie, pomiędzy źródłem promieniowania i rurką pomiarową umieszczaliśmy kolejno próbki materiałów i przeprowadzaliśmy trzy pomiary z jedną płytką, dwiema, trzema, czterema i pięcioma. W przypadku aluminium mierzyliśmy kolejno razem dwie płytki, cztery, sześć, osiem i dziesięć.

1. Zmierzone wartości:

Pomiary elektronów w powietrzu:

17	17	17	23	19

średnia wartość = 18,6 = N_tla
Pomiary dla promieniowania β:

3054	3000	3065	3133	3079

średnia wartość = 3066,2 = N_zrodla

N(x)= N_o e^−λx | : N_o

$\frac{\mathbf{N(x)}}{\mathbf{N}_{\mathbf{\text{o\ }}}}\mathbf{=}\mathbf{e}^{\mathbf{- \lambda x}}$ | •ln

$$\mathbf{\ln}\left( \frac{\mathbf{N(x)}}{\mathbf{N}_{\mathbf{\text{o\ }}}} \right)\mathbf{= - \lambda x}$$

$\mathbf{N}_{\mathbf{\text{o\ }}}\mathbf{= \ }{\overset{\overline{}}{\mathbf{N}}}_{\mathbf{zrodla}}\mathbf{- \ }{\overset{\overline{}}{\mathbf{N}}}_{\mathbf{tla}}$

$\mathbf{N}\left( \mathbf{x} \right)\mathbf{= \ }{\overset{\overline{}}{\mathbf{N}}}_{\mathbf{x}}\mathbf{- \ }{\overset{\overline{}}{\mathbf{N}}}_{\mathbf{tla}}$

$$\mathbf{\ln}\left( \frac{\mathbf{N(x)}}{\mathbf{N}_{\mathbf{\text{o\ }}}} \right)\mathbf{= - \lambda x}$$

Szkło organiczne - grubość płytek:

1 płytka	2 płytki	3 płytki	4 płytki	5 płytek
1mm	2mm	3mm	4mm	5mm

Zbadane wartości:

1 płytka	2 płytki	3 płytki	4 płytki	5 płytek
1855	956	517	225	101
1791	1036	480	233	94
1796	964	511	233	93
Wartości średnie
1814	985,3	502,7	230,3	96

ln(N(x)/N0)

-0,5291

Bakelit - grubość płytek

1 płytka	2 płytki	3 płytki	4 płytki	5 płytek
1mm	2mm	3mm	4mm	5mm

Zbadane wartości:

1 płytka	2 płytki	3 płytki	4 płytki	5 płytek
1503	694	243	79	23
1504	699	246	85	29
1500	754	246	68	30
Wartości średnie
1502,3	716,7	245	77,3	27,3

ln(N(x)/N0)

-0,7198

Aluminium - grubość płytek

2 płytki	4 płytki	6 płytki	8 płytki	10 płytek
0,5mm	1mm	1,5mm	2mm	2,5mm

Zbadane wartości:

2 płytki	4 płytki	6 płytek	8 płytek	10 płytek
1385	689	304	110	52
1444	669	302	102	48
1456	674	258	107	45
Wartości średnie
1428,3	677,3	288	106,3	48,3

ln(N(x)/N0)

−0,7711

1. Wykresy:

Polimetakrylan metylu:

a= -0,78 1/mm
b= 0,368
Δa= 0,04 1/mm

λ = -a = 0,78 1/mm

Δλ= |Δa| = 0,04 1/mm

Bakelit:

a= -1.275091 1/mm
b= 1.371
Δa= 0.5 1/mm

λ = -a = 1,275091 1/mm
Δλ= |Δa| = 0.5 1/mm

Aluminium:

a= -1,94728 1/mm

b= 0.3393
Δa= 0.088882 1/mm

λ = -a = 1,94728 1/mm

Δλ= |Δa| = 0.088882 1/mm

Wykres λ (1/mm) od p (g/cm³):

a= 0,678303 cm^3/mm*g
Δa= 0,218836 cm^3/mm*g

korelacja = 0.9517

Gęstość:

• polimetakrylan metylu 1,18 g/cm^3

• bakelit 1,39 g/cm^3

• aluminium 2,70 g/cm^3

4. Wnioski:

Grubość próbki materiału wpływa na ilość przechodzących przez nią elektronów. Im grubsza próbka danej substancji, tym mniejsza ilość przenikających elektronów. Wynika z tego, że grubość materiału w znacznym stopniu wpływa na absorpcję elektronów.

Największa ilość elektronów przepływa przez szkło organiczne; najmniej jednak przez bakelit. Niektóre błędy mogą wynikać z nieścisłości pomiarowych.