Politechnika Śląska

W Gliwicach

Studia Stacjonarne

Wydział: IŚiE

Kierunek: IŚ

Grupa: 3

SPRAWOZDANIE

Temat:

Wyznaczanie energii maksymalnej promieni Beta metodą absorpcyjną.

Sekcja III:

Dominik Kołodziej

Łasocha Aleksandra

Wstęp teoretyczny.

Promieniowanie jądrowe może być wynikiem samorzutnego rozpadu niestabilnych jąder atomowych lub otrzymywane sztucznie podczas przyspieszania cząstek naładowanych. Rozpad promieniotwórczy jest przemianą jądra w inne jądro o niższym stanie energetycznym a przemianie towarzyszy emisja cząsteczek α, elektronów (cząsteczek β) lub fali elektromotorycznej (promieniowanie γ).

Prawo rozpadu promieniotwórczego ma postać:

N=N₀e^-λt

Gdzie:

N₀-początkowa liczba jąder

N -końcowa liczba jąder

λ - stała rozpadu

Energia emitowanych cząstek β osiąga wartość od zera do pewnej wartości maksymalnej, a widmo energetyczne ma charakter ciągły. Zgodnie z zasadą zachowania energii, część energii powinna przejmować neutralna cząstka o niewielkiej masie. Taką cząstką jest neutrino, a antycząstka - antyneutrino. Energia cząstek β może osiągać wartości od 10keV do 10MeV. Największą energię posiadają cząstki w przypadku, gdy rozpad zachodzi bez udziału neutrino (bądź antyneutrino).

Stała rozpadu określa prawdopodobieństwo rozpadu jądra w czasie jednej sekundy .Szybkość rozpadu charakteryzuje czas połowicznego zaniku ,po którym liczba jąder preparatu zmniejszy się dwukrotnie :

stąd:

Opis stanowiska.

Na stanowisku pomiarowym znajdują się:

1. licznik Geigera-Müllera zliczający impulsy i czas promieniowania ;

2. źródło promieniowania β;

3. domek ołowiany;

4. mikrometr;

5. absorbenty (blaszki aluminiowe).

Przebieg ćwiczenia:

1. Włączamy przelicznik.

2. Mierzymy tło licznika (pomiar liczby zliczeń w czasie 10 min. bez preparatu).

3. Preparat promieniotwórczy umieszczamy w domku ołowianym w odległości

ok. 1 cm od okienka licznika.

4. Nastawiamy tryb pomiaru czasu zliczania [min] zadanej liczby impulsów, np.1min

5. Pomiary wykonujemy najpierw bez absorbenta , a następnie z płytkami

aluminiowymi dokładanymi na stos na preparacie.

6. Rysujemy wykres zależności N’ = f(d)

7. Rysujemy wykres zależności ln |N’| = f(d). Przedłużamy wykres do przecięcia się

z rzędną ln |N_t|. Określamy zasięg liniowy promieni β w aluminium.

8. Obliczamy zasięg masowy promieni β . Na podstawie danych z tablicy

znajdującej się w skrypcie rysujemy wykres zależności zasięgu masowego

promieni β w aluminium od ich energii maksymalnej.

9. Określamy energię maksymalną promieni β stosowanego preparatu

Pomiary i obliczenia.

Ilość zliczeń impulsów w czasie 1min w zależności od grubości absorbentu ( płytek aluminiowych ).

Tło-91 zliczeń w 10 min bez preparatu

Lp.	Grubość d ,cm	Czas ,min	N – aktywność, 1/min	logarytm z N
1.	0	1	2105	7,6521
2.	0,005	1	1123	7,0242
3.	0 ,011	1	831	6,7226
4.	0,016	1	618	6,4273
5.	0,021	1	475	6,1642
6.	0,026	1	346	5,847
7.	0,031	1	269	5,5953
8.	0,036	1	193	5,2674
9.	0,041	1	146	4,9864
10.	0,046	1	105	4,6629
11.	0,051	1	81	4,4063

Wykres powyższych zależności:

Kolejnym etapem ćwiczenia jest zlogarytmowanie wartości aktywności impulsów:

Z tak wyznaczonych punktów obliczona została prosta regresji o równaniu:

y= ax + b

gdzie :

a = -60,496[1/cm] u(a)=1,623 [1/cm]

b = 7,4437[1/cm] u(b)=0,0494 [1/cm]

Przy czym współczynnik korelacji wynosi:

R= 0,994

y_t - prosta powstala przez zlogarytmowanie impulsów tła ( ln I_t)

y_t= ln 9,1 = 2,20827

Z wykresu odczytujemy wartość zasięgu liniowego który jest miejscem przecięcia wykresu ln tła z wykresem lnN’=f(d):

z_l = 0,086 cm

oraz niepewność zasięgu liniowego:

u(z_l)=0,001cm

Kolejnym krokiem jest obliczenie zasięgu masowego:

R = mg/cm²

gdzie gęstość aluminium wynosi:

δ_Αl = 2700 mg/cm³

R= 232,2 mg/cm²

u(R)=4,94 mg/cm²

Korzystając z wykresu zależności zasięgu cząsteczek w aluminium wyliczamy

wartość energii maksymalnej dla zasięgu cząsteczek o wartości 232,2 mg/cm²

(y = 232,2)

Wykres zależności zasięgu masowego promieni beta w aluminium do ich energii maksymalnej.

Emax,keV

Punkt przecięcia prostej zasięgu masowego z wykresem zasięgu cząsteczek beta w aluminium wyznacza energię maksymalną promieniowania beta badanej próbki.

E= 640 keV

u(E)= 14 keV

Wyniki końcowe.

Energia maksymalna cząsteczek badanej próbki wynosi:

E_max= 640 keV

Wnioski.

Wykonane ćwiczenie wykazało, że pochłanianie energii promieniowania β jest zależne od grubości absorbenta, którym jest w naszym przypadku aluminium. Poprzez zwiększanie grubości absorbenta liczba przenikających przez absorbent cząstek β maleje.