Wydział Inżynieria Środowiska	Dzień Środa 14^00			Nr zespołu
		Data 9.04.2003r.			6
	Nazwisko i Imię Kamila Piecewicz Paweł Pawlak Marcin Rokicki	Ocena z przygotowania		Ocena ze sprawozdania	Ocena
Prowadzący: Dr A.Jaworski		Podpis Prowadzącego

Temat: „Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przechodzeniu przez materię”

Część teoretyczna

W części teoretycznej sprawozdania postaram się w sposób zwięzły przedstawić najważniejsze zagadnienia dotyczące promieniowania gamma bez których ciężko byłoby nam zrozumieć nasze doświadczenie.

W przyrodzie znane są trzy promieniowania: alfa, beta i gamma. Promieniowanie gamma towarzyszy przemianom alfa i beta. W czasie przemiany gamma następuje wyzbycie się przez jądro nadmiaru energii.

Promieniowanie gamma przechodząc przez ośrodek materialny oddziaływuje zarówno z elektronami jak i jądrami ośrodka. Podstawowe procesy, które powodują osłabienie wiązki kwantów gamma to: rozpraszanie komptonowskie, zjawisko fotoelektryczne oraz zjawisko tworzenia się par pozyton-elektron.

Rozpraszanie komptonowskie - polega na oddziaływaniu kwantów gamma z elektronami. W wyniku takiego oddziaływania kwant gamma zmienia kierunek ruchu oddając część energii elektronowi.

Zjawisko fotoelektryczne - polega na oddziaływaniu kwantów gamma z elektronami silnie związanymi w atomie. W zjawisku tym cała energia kwantów gamma zostaje zużyta na oderwanie elektronu od atomu i nadaniu mu pewnej energii kinetycznej.

Tworzenie się par pozyton-elektron - przy dostatecznie dużych energiach kwantów gamma, może on ulec przemianie na parę pozyton-elektron. Zjawisko to nie może zachodzić w próżni (potrzebna jest obecność trzeciego ciała - najczęściej jest to jądro atomowe), które mogłoby odebrać część pędu (zapewniając spełnienie prawa zachowania energii i pędu).

Wszystkie z omawianych zjawisk powodują usunięcie danego kwantu gamma z wiązki. Zajście tego zjawiska ma charakter przypadkowy. Możemy powiedzieć, że ubytek fotonów -dI jest wprost proporcjonalny do liczby fotonów i grubości absorbenta dx: -dI = B I dx

Wykonanie ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia jest wykonanie pomiarów osłabienia promieniowania gamma po przejściu przez różne grubości 3 użytych w doświadczeniu metali, oraz opracowanie i interpretacja wyników.

Absorbentami w doświadczeniu będą Al, Cu, Pb, a żródłem promieniowania Co

Wykonanie naszego ćwiczenia zaczęliśmy od pomiaru tła, które później, w toku dalszych pomiarów, było automatycznie odejmowane przez program. Wyliczone tło wyniosło 48 (dokonaliśmy 3 pomiarów i wyciągnęliśmy średnią.) Wszystkich pomiarów dokonywaliśmy w czasie 60s.

Poniższa tabela przedstawia nam zaobserwowane wyniki pomiarów absorpcji dla wszystkich 3 absorbentów (pokazuje jak zmienia się liczba zliczeń przy zmianie grubości absorbentu).Wielkość grubości absorbentu zwiększaliśmy w miarę możliwości geometrycznie, aby przy wyznaczaniu logarytmu naturalnego z liczby zliczeń wartości nie pokrywały się.

	Grubość absorbentu [mm]	liczba zliczeń
Al	3	4653
	5	4547
	7	4484
	10	4295
	12	4293
	15	4153
	17	4120
	20	4056
Cu	10	3223
	12	2818
	17	2414
Pb	12	2466
	20	1545

Przy wyznaczaniu szukanej wartości współczynnika osłabiania korzystamy ze wzoru:

ln ( I ) = ln (I₀ ) -  x

gdzie: ln (I) - natężenie wiązki po przejściu przez materię - wartość zlogarytmowana

ln (I₀ ) - natężenie początkowe wiązki (bez absorbentu) - wartość zlogarytmowana

x - grubość absorbentu.

I₀₌4976

W oparciu o podany wyżej wzór otrzymaliśmy następujące wyniki(w tabelce umieściliśmy wartości współczynnika osłabienia dla absorbentu o grubości 12mm)

	 (mm^	 (mm^
Al	0,012	0,001
Cu	0,047	0,002
Pb	0,058	0,007

Wyniki naszych badań przedstawimy w postaci dwóch wykresów, jednym z nich będzie wykres przedstawiający zależność liczby zliczeń do grubości absorbentu, a drugim wykres pokazujący zależność logarytmu naturalnego z liczby zliczeń do grubości absorbentu.

Podsumowanie i wnioski

Wyniki naszych pomiarów nie są obarczone zbyt dużym błędem, ponieważ ograniczyliśmy je w znacznym stopniu przez zastosowanie kolimatora, oraz przez pomiar tła dzięki któremu wyznaczyliśmy liczbę zliczeń kwantów z promieniowania kosmicznego którą następnie odejmowaliśmy od naszych pomiarów. Można więc przyjąć nasze wyniki za dość wiarygodne.

Z naszych obserwacji wynika, żę liczba zliczeń jest zdecydowanie najmniejsza dla ołowiu, co oznacza, że ołów absorbuje najwięcej promieniowania gamma,.widać też, że najgorszym z badanych absorbentów jest aluminium.

Warto na koniec dodać też, że o ile przy małej grubości absorbentów liczby zliczeń można uznać za zbliżone tak przy grubości 20mm różnice są już bardzo duże-ołów pochłania ponad trzy razy więcej promieniowania niż aluminium.

Na wielkość uzyskanych błedów wplyneła mała ilość wykonanych pomiarów.

3

---