Osłabienie promieniowania γ

A. Krótki opis przeprowadzonego doświadczenia

Doświadczenie polegało na badaniu zdolności tłumienia promieniowania γ przez trzy materiały. W tym celu umieszczono w urządzeniu próbkę promieniotwórczego cezu. Emitowane przez ten pierwiastek promieniowanie, przechodząc przez badany materiał ulegało osłabieniu a następnie było rejestrowane za pomocą licznika Geigera-Mullera.

B. Dane

gęstość żelaza = 7,9 g/cm³

gęstość miedzi = 8,9 g/cm³

gęstość mosiądzu = 8,5 g/cm³

C. Wyniki pomiarów i obliczenia

• promieniowanie tła

Nr pomiaru	Czas pomiaru T [min]	Grubość warstwy x [mm]	Ilość impulsów N [imp]	Częstość impulsów	Odchylenie średnie	Błąd względny [%]
1	16,667	0	2163	129,78	2,790	2,150

• promieniowanie źródła bez osłon

Nr pomiaru	Czas pomiaru T [min]	Grubość warstwy x [mm]	Ilość impulsów N [imp]	Częstość impulsów	Odchylenie średnie	Błąd względny [%]
1	1,667	0	6135	3681	46,996	1,277

• promieniowanie zmierzone za osłonami z żelaza

Nr pomiaru	Czas pomiaru T [min]	Grubość warstwy x [mm]	Ilość impulsów N [imp]	Częstość impulsów	Odchylenie średnie	Błąd względny [%]
1	1,667	5,01	5000	3000	42,426	1,414
2	1,667	10,01	4097	2458,2	38,405	1,562
3	1,667	15,02	3368	2020,8	34,821	1,723
4	1,667	20,02	2791	1674,6	31,698	1,893
5	1,667	25,02	2322	1393,2	28,912	2,075
6	1,667	30,03	2001	1200,6	26,840	2,236
7	1,667	35,02	1616	969,6	24,120	2,488
8	1,667	40,01	1332	799,2	21,898	2,740
9	1,667	45	1104	662,4	19,936	3,010
10	1,667	49,99	1013	607,8	19,097	3,142

Rys.1. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy dla żelaza.

Rys.2. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy w skali półlogarytmicznej dla żelaza.

• promieniowanie zmierzone za osłonami z miedzi

Nr pomiaru	Czas pomiaru T [min]	Grubość warstwy x [mm]	Ilość impulsów N [imp]	Częstość impulsów	Odchylenie średnie	Błąd względny [%]
1	1,667	4,95	5113	3067,8	42,903	1,398
2	1,667	9,91	4016	2409,6	38,023	1,578
3	1,667	14,88	3346	2007,6	34,707	1,729
4	1,667	19,8	2663	1597,8	30,963	1,938
5	1,667	24,73	2168	1300,8	27,937	2,148
6	1,667	29,69	1829	1097,4	25,660	2,338
7	1,667	34,59	1610	966	24,075	2,492
8	1,667	39,52	1301	780,6	21,642	2,772
9	1,667	44,42	1043	625,8	19,377	3,096
10	1,667	49,36	916	549,6	18,159	3,304

Rys.3. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy dla miedzi.

Rys.4. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy w skali półlogarytmicznej dla miedzi.

• promieniowanie zmierzone za osłonami z mosiądzu

Nr pomiaru	Czas pomiaru T [min]	Grubość warstwy x [mm]	Ilość impulsów N [imp]	Częstość impulsów	Odchylenie średnie	Błąd względny [%]
1	1,667	4,93	5153	3091,8	43,071	1,393
2	1,667	9,78	4141	2484,6	38,610	1,554
3	1,667	14,6	3417	2050,2	35,073	1,711
4	1,667	19,36	2759	1655,4	31,516	1,904
5	1,667	24,13	2338	1402,8	29,012	2,068
6	1,667	28,87	1857	1114,2	25,856	2,321
7	1,667	33,63	1602	961,2	24,015	2,498
8	1,667	38,38	1371	822,6	22,216	2,701
9	1,667	43,09	1079	647,4	19,709	3,044
10	1,667	47,69	995	597	18,926	3,170

Rys.5. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy dla mosiądzu.

Rys.6. Charakterystyka ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy w skali półlogarytmicznej dla mosiądzu.

• wyznaczenie grubości połówkowej d_1/2

dla żelaza = 16,1 mm

dla miedzi = 15,6 mm

dla mosiądzu = 15,9 mm

• wyznaczenie liniowego współczynnika absorpcji 

dla żelaza = 0,04304 1/cm

dla miedzi = 0,04442 1/cm

dla mosiądzu = 0,04358 1/cm

• wyznaczenie masowego współczynnika absorpcji _m

dla żelaza = 0,005449 cm²/g

dla miedzi = 0,004991 cm²/g

dla mosiądzu = 0,005128 cm²/g

D. Wnioski

• Z pomiarów wynika, że im większa grubość warstwy materiału badanego, tym coraz mniejsze natężenie promieniowania γ przez nie przenikające.

• Dla badanych materiałów, charakterystyki ilości zliczeń promieniotwórczych w zależności od grubości warstwy są niemal identyczne, podobnie jak liniowe współczynniki absorpcji i grubości połówkowe. Wynika z tego, że wszystkie badane materiały mają bardzo zbliżone właściwości osłabiania promieniowania γ.

• Z charakterystyk wynika, że promieniowanie γ jest bardzo przenikliwe i nawet grube warstwy materiału nie są w stanie całkowicie go zatrzymać. Dla wszystkich tych materiałów warstwa grubości około 5 cm, 6-krotnie osłabia to promieniowanie, ale dalej jest ono około 5-krotnie silniejsze niż promieniowanie tła.

---