WTŻ gr.10

P59. Badanie pochłaniania promieniowania przez osłony radiacyjne.

Celem ćwiczenia jest zbadanie pochłaniania (absorpcji) promieniowania α, β, γ (ja zajmę się zbadaniem pochłaniania promieniowania β) przez różnego rodzaju materiały oraz pomiar współczynnika pochłaniania promieniowania β.

Cząstki α (jądra atomów helu) przechodząc przez materię silnie ją jonizują przez co tracą energię kinetyczną, dlatego są mało przenikliwe.

Promieniowanie β⁺ -emisja pozytonów (e⁺), towarzyszy rozpadom jądrowym. Częściej jednak mamy do czynienia z rozpadem β^--wówczas emitowane są elektrony (e^-). Cząstki beta (β) słabiej jonizują materię dlatego też są bardziej przenikliwe niż cząsteczki α .

Kwanty γ natomiast prawie w ogóle nie jonizują gazu-przez co są bardzo przenikliwe.

Do wykonania ćwiczenia potrzebne jest następujące wyposażenie:

• Źródło promieniowania

• Interfejs Science Workshop 700

• Statyw z wyposażeniem

• Absorbenty (substancje pochłaniające)-do badania absorpcji wykorzystam kawałki papieru i płytki aluminiowe.

• Detektor promieniowania jądrowego (Licznik Geigera-Müllera).

Licznik Geigera-Müllera to gazowy detektor promieniowania, który należy do grupy detektorów jonizacyjnych. Służy on do rejestracji liczby cząstek bez rozróżnienia ich energii. Chcący rejestrować cząstki β stosuje się liczniki G-M, które zaopatrzone są w cienkie okienka, przez które cząstki mogą łatwo przenikać do wnętrza detektora, gdzie poprzez jonizację zawartego tam gazu są zarejestrowane i policzone przez układ liczący.

WYKONANIE ĆWICZENIA

1. Przygotowuję stanowisko pracy:

1). Włączam Science Workshop Interfejs 700.

2). Podłączam detektor do cyfrowego wejścia 1 interfejsu.

3). Włączam komputer i uruchamiam program Science Workshop. Następnie otwieram w katalogu Library\Physics dokument P59_SHIE.SWS.

4). Przygotowuję licznik Geigera-Müllera: zdejmuję plastykową osłonkę z czoła licznika; następnie ustawiam detektor na statywie w pozycji pionowej; podłączam detektor do sieci 220 V; kabel wyjściowy łączę z kablem „stereo”, który następnie podłączam do interfejsu.

2. Dokonuję pomiarów (łączny czas każdego pomiaru wynosi 60s- składa się on z czterech piętnastosekundowych przedziałów).

1. Wykonuję pomiar tła radiacyjnego- w tym celu źródła promieniotwórcze odsunęłam od detektora, a następnie dokonałam za pomocą programu komputerowego obliczenia liczby zliczeń dla każdego piętnastosekundowego przedziału.

Wartość średnia (Mean) promieniowania tła - 5,333

Odchylenie standardowe (Std.Dev.) - 2,082

ŚREDNIA LICZBA ZLICZEŃ T=5±2

2. Obliczam aktywność źródła promieniowania (ustawiam źródło promieniowania β przed czołem licznika).

Wartość średnia aktywności źródła (Mean)- 503,500

Odchylenie standardowe (Std.Dev.) - 29,172

Średnia liczba zliczeń N N=504±29

3. Źródło promieniowania przykrywam kolejnymi warstwami absorbenta:

KAWAŁKI PAPIERU

• 1 pomiar - jedna warstwa papieru:

Wartość średnia liczby zliczeń (Mean)- 463,500

Odchylenie standardowe (Std.Dev.) - 16,583

Średnia liczba zliczeń N N=464±17

• 2 pomiar - dwie warstwy papieru:

Mean- 429,500

Std.Dev.- 37,784

Średnia liczba zliczeń N=430±38

• 3 pomiar - trzy warstwy papieru:

Mean - 418,750

Std.Dev.- 23,656

Średnia liczba zliczeń N=420±24

• 4 pomiar - cztery warstwy papieru:

Mean - 404,750

Std.Dev.- 16,978

Średnia liczba zliczeń N=405±17

• 5 pomiar - pięć warstw papieru:

Mean - 383,500

Std.Dev.- 10,149

Średnia liczba zliczeń N=384±10

PŁYTKI ALUMINIOWE

• 1 pomiar - jedna płytka:

Mean - 398,500

Std.Dev.- 19,570

Średnia liczba zliczeń N=400±20

• 2 pomiar - dwie płytki:

Mean - 325,750

Std.Dev.- 16,070

Średnia liczba zliczeń N=326±16

• 3 pomiar - trzy płytki:

Mean - 276,250

Std.Dev.- 15,130

Średnia liczba zliczeń N=276±15

• 4 pomiar - cztery płytki:

Mean - 235,750

Std.Dev.- 18,927

Średnia liczba zliczeń N=236±19

• 5 pomiar - pięć płytek:

Mean - 202,250

Std.Dev.- 12,764

Średnia liczba zliczeń N=202±13

3. WYZNACZANIE LINIOWEGO WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA

Współczynnik ten wyznaczam korzystając z programu Science Workshop, a następnie rysuję wykres (wykres zależności ln(N-T) od grubości x warstwy pochłaniającej).

Współczynnik ten wyznaczam dla płytki aluminiowej.

1. Zapisuję grubość warstwy płytek aluminiowych przy każdym pomiarze:

Liczba płytek grubość x(m)

• 0,00000

• 0,00007

• 0,00014

• 0,00021

• 0,00028

• 0,00035

2. Zapisuję wartości lnN

• 5,00

• 5,99

• 5,78

• 5,62

• 5,45

• 5,30

Po wykonaniu wykresu program wyświetla funkcję y=a₁+a₂x , gdzie wartość bezwzględna a₂ równa jest współczynnikowi pochłaniania k.

a₁=5,970000

a₂=-2442,856201

a₂=k=+2442,86

k=+2442,86

WNIOSKI:

Pochłanianie promieniowania β zależy od grubości absorbenta. Im większa grubość substancji pochłaniającej tym zdolność pochłaniania spada. Na zdolność pochłaniania ma również wpływ gęstość absorbenta, a mianowicie im większa gęstość absorbenta tym mniejsza przenikliwość.

1