Ćw.nr.12		Temat: Wyznaczanie współczynnika absorpcji promieni gamma.		06.04.2011
IWB		Michalina Błońska

Uwagi:

WSTĘP TEORETYCZNY

Absorpcja to pochłanianie fal przez cząsteczki i atomy. Zjawisko to prowadzi do zmian poziomów energetycznych: rotacyjnych i wibracyjnych cząsteczek, przeskoku elektronów w atomach, jonizacji atomów.

Przemiana γ jest przejściem jądra od stanu wzbudzonego do stanu o niższej energii, która polega na emisji kwantu promieniowania elektromagnetycznego (fotonu), nazywanego kwantem γ dla podkreślenia jego jądrowego pochodzenia.

(*)-stan wzbudzony jądra X

Promieniowanie γ jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali z przedziału 10^-10 ÷ 10^-15 m. Posiada dużą zdolność przenikania przez materię, a oddziaływać może z elektronami, jadrami, polem magnetycznym elektronów, jak również polem elektrycznym jąder. Wymienione oddziaływania mogą prowadzić do całkowitej absorpcji lub też do rozproszenia promieniowania γ. W praktyce trzy zjawiska odgrywają istotną rolę, a mianowicie :

• Absorpcja fotoelektryczna polegająca na całkowitym przekazaniu energii kwantu γ jednemu z elektronów powłoki elektronowej atomu i oderwaniu go od atomu.

• Rozproszenie komptonowskie, które zachodzi wówczas, gdy kwant γ zderzy się sprężyście z jednym z elektronów swobodnych względnie z elektronem związanym, o energii wiązania dużo mniejszej od energii kwantu, tak ze można go uważać za elektron swobodny. W wyniku tego procesu w miejsce pierwotnego kwantu pojawia się kwant rozproszony o mniejszej energii.

• Zjawisko tworzenia par występuje, gdy kwant γ posiada w polu elektrycznym jąder atomów absorbentu energie większą od 1,02 MeV. W wyniku tego oddziaływania powstaje para cząsteczek: elektron i pozyton.

Obliczenia

Obliczanie natężenia Ix ze wzoru Ix =N_x /t

Od otrzymanych wartości odejmujemy wartość tła It=20[imp/s]

Grubość absorbenta [m]	Ix [imp/s]	Ix-It [imp/s]
0	193	173
0,00009	141	121
0,00018	115	95
0,00027	98	78
0,00036	85	65
0,00045	74	54
0,00054	67	47
0,00063	58	38
0,00072	52	32
0,00081	48	28
0,0009	44	24

Obliczanie wartości logarytmu naturalnego dla każdego Ix-It

Grubość absorbenta x[m]	Ix-It [imp/s]	ln(Ix-It)
0	173	5,15
0,00009	121	4,78
0,00018	95	4,55
0,00027	78	4,36
0,00036	65	4,17
0,00045	54	3,99
0,00054	47	3,85
0,00063	38	3,64
0,00072	32	3,47
0,00081	28	3,33
0,0009	24	3,18

Liniowy współczynnik pochłaniania wynosi µ= -2085,9 +/- 78,69

Obliczanie grubości powłoki osłabienia ze wzoru X_1/2 = ln2/µ

X_1/2 = ln2/-2085,9 = 0,693147/-2085,9 = -0,00033

Oszacowanie niepewności standardowej grubości warstwy absorbentu;

u(x)=0,004 * n

u(x)=0,004 * 1= 0,004

x(x)=0,004 * 2 = 0,008

u(x)=0,004 * 3 = 0,012

u(x)=0,004 * 4 = 0,016

u(x)=0,004 * 5 = 0,02

u(x)=0,004 * 6 = 0,024

u(x)=0,004 * 7 = 0,028

u(x)=0,004 * 8 = 0,032

u(x)=0,004 * 9 = 0,036

u(x)=0,004 * 10 = 0,04

Obliczanie niepewności standardowej natężenia promieniowania γ;

u(Ix-It) = √(Ix-It)

Obliczanie niepewności ilości zliczeń:

u(Nx)= √Nx

Wyniki:

Grubość absorbenta [m]	Ix-It [imp/s]	u(Ix-It)=√(Ix-It)	Nx	√Nx
0	173	13,15	17296	131,51
0,00009	121	11,00	12140	110,18
0,00018	95	9,75	9543	97,67
0,00027	78	8,83	7805	88,35
0,00036	64	8,00	6505	80,65
0,00045	54	7,35	5406	73,52
0,00054	47	6,86	4662	68,28
0,00063	38	6,16	3836	61,93
0,00072	32	5,66	3240	56,92
0,00081	28	5,29	2776	52,69
0,0009	24	4,90	2367	48,65

Niepewność grubości połowicznego osłabienia x_1/2 z prawa przenoszenia niepewności;

=9,2 * 10^-8 [1/m]

Niepewność u(ln(I_x)) z prawa przenoszenia niepewności:

u(ln(I_x))=

Pozostałe wyniki:

u(ln(I₀)) =0,08

u(ln(I₁)) =0,09

u(ln(I₂)) =0,10

u(ln(I₃)) =0,11

u(ln(I₄)) =0,13

u(ln(I₅)) =0,14

u(ln(I₆)) =0,15

u(ln(I₇)) =0,16

u(ln(I₈)) =0,18

u(ln(I₉)) =0,19

u(ln(I₁₀)) =0,20

7. Wnioski

W ćwiczeniu wyznaczyliśmy zależność logarytmu natężenia promieniowania od grubości warstwy absorbenta oraz zależność wartości natężenia promieniowania od grubości warstwy absorbenta.

Im większa grubość absorbenta tym współczynnik pochłaniania jest mniejszy.

Powodem niedokładności i błędów było zużycie absorbentów, wolne przestrzenie między nimi, powodowało to rozproszenie promieniowania.

Zestawienie wyników:

Wartość współczynnika pochłaniania µ = -2085,9 +/- 78,69

Grubość powłoki osłabienia x_1/2 = -3,3 * 10^—4 +/- 9,2 * 10^-8

---