WSTĘP TEORETYCZNY

Promieniowanie g jest to promieniowanie towarzyszące przemianom promieniotwórczym a i b. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne pochodzenia jądrowego. Źródłem promieniowania g są procesy zachodzące wewnątrz jądra atomu. Przykładem jest wypromieniowywanie nadmiaru energii między stanem wzbudzonym a podstawowym po emisji cząstki a lub b. Promieniowanie g posiada podobną naturę do promieniowania X lecz jest pochodzenia jądrowego i kwant g niesie większą energię - 0.05 MeV - 5 MeV. Tym energiom odpowiadają długości fali od 10^-11m do 10^-13m. Promieniowanie g wykazuje silny charakter korpuskularny, oddziaływuje słabo z materią. Energia kwantów g związana jest ściśle z rodzajem pierwiastka promieniotwórczego. Z powodu słabego oddziaływania kwantów g z materią absorpcja tego promieniowania zauważalna jest dopiero na metalach. Przy przejściu skolimowanej wiązki monochromatycznej przez absorber o grubości x natężenie wiązki ulega zmniejszeniu zgodnie ze wzorem :

I₀ - natężenie wiązki padającej

I - natężenie wiązki po przejściu przez absorber

κ - całkowity liniowy współczynnik pochłaniania

Współczynnik k pokazuje jaka część promieniowania dx zostaje pochłonięta przez 1 cm absorbera w stosunku do wiązki padającej i wyraża się wzorem :

Jego wartość zależy zarówno od rodzaju substancji absorbującej jak i od energii promieniowania. Przy przejściu przez dowolną substancję promieniowanie g traci energię całkowicie lub częściowo i zmienia kierunek rozchodzenia się w wyniku procesów :

a) fotoefektu polegającego na oddziaływaniu kwantów g z elektronami związanymi gdzie nadmiar pędu przejmuje jądro.

g + e_z --> e_s

Prawdopodobieństwo zajścia zjawiska fotoefektu jest proporcjonalne do piątej potęgi liczby atomowej absorbera a odwrotnie proporcjonalne do E-3.5. Wynika z tego, że najlepszym absorberem promieniowania g jest ołów.

b) zjawiska Comptona polegającego na rozproszeniu kwantów g na

swobodnych elektronach (najlepiej na elektronach walencyjnych)

g + e_s --> e_r

e_s - elektron swobodny

er - elektron rozproszony

Prawdopodobieństwo zajścia tego zjawiska jest proporcjonalne do Z/Eg . W zakresie energii kwantów g 0.5 - 5 MeV udział zjawiska comptona jest dominujący.

c) zjawiska tworzenia par - przemiana kwantu promieniowania g w elektron i pozyton

g --> e^- + e⁺

Aby zachowane zostały prawa zachowania energii i pędu proces ten zachodzi w silnym polu elektrycznym jądra przejmującego nadmiar pędu. Warunkiem zajścia tego zjawiska jest dostatecznie duża energia kwantów g

Eg > 2mc²

Zamiast całkowitego współczynnika absorpcji k stosuje się w fizyce pojęcie warstwy półchłonnej d1/2. Po przejściu przez warstwę o takiej grubości natężenie promieniowania dwukrotnie maleje

z tego mamy

Przebieg pomiaru współczynnika pochłaniania k

Na drodze wiązki promieniowania ustawia się płytki z materiału osłabiającego intensywność padającej wiązki. Intensywność wiązki przechodzącej mierzona jest za pomocą specjalnego licznika kwantów umieszczonego w stałej odległości od źródła.

---