85, ATH, Fizyka, od sylwi, Fizyka, laborki, Fizyka, Fizyka

Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej

Informatyka sem.II

Łukasz Michałek

Przemysław Krummel

Piotr Chorążyczewski

ĆWICZENIE 85

Temat: Wyznaczanie górnej granicy promieniowania

Promieniowanie
powstaje w wyniku rozpadu promienia twórczego jądra, z którego emitowany jest elektron.

Jeśli zaniedba się różnicę energii wiązania elektronów w atomach początkowym i końcowym bilans energetyczny dla przemian jądrowych w ogólności można zapisać wzorem:

gdzie:

-masa atomu rozpadającego się

-masa atomu końcowego

-liczby atomowe rozpadającego się i końcowego nuklidu

-energia wzbudzenia jądra rozpadającego się i końcowego

-suma mas produktów rozpadu(emitowanych cząsteczek)

Q- energia rozpadu, na którą składają się energia kinetyczna produktów

rozpadu oraz energia kwantowa.

Energia rozpadu
przy
=0 jest zatem równa:

Cząstka naładowana przechodząc przez materię oddziaływuje z atomami ośrodka, przy czym oddziaływanie to może być sprężyste lub niesprężyste, w zależności od tego, czy suma energii kinetycznych cząstki bombardującej i atomu pozostaje stała czy ulega zmianie. Cząstka naładowana może oddziaływać bądź z elektronami atomu bądź z jądrem, co może prowadzić do reakcji jądrowych lub tzw. rozproszenia potencjalnego zarówno przez siły Coulombowskie jak i siły jądrowe. W przypadku elektronów o energiach, które uzyskuje się w rozpadach promieniotwórczych, prawdopodobieństwo zajścia reakcji jądrowej oraz rozproszenia przez siły jądrowe jest znikomo małe. Rozchodzenie cząstek pochodzących z naturalnych źródeł promieniotwórczych, ze względu na wartość energii tych cząstek zachodzi głównie w polu Coulombowskim jądra, o potencjale V(r)=Ze/r, lub elektronów powłoki elektronowej. Po rozproszeniu niesprężystym cząstki naładowanej przez atom, wyemitowany zostaje foton, a powstające w ten sposób promieniowanie nazwane jest promieniowaniem hamowania.

W zderzeniach z elektronem z powłoki elektronowej cząstka naładowana może wywołać jonizację, bądź wzbudzenie atomu. Prawdopodobieństwo tych dwóch procesów jest tak małe, że możemy promieniowanie hamowania praktycznie pominąć. Liczba par jonów wytworzonych przez cząsteczkę naładowaną na jednostkowej drodze w danym ośrodku nazywa się jonizacją właściwą. Zależy ona od rodzaju cząstki, rodzaju ośrodka i energii cząstki. Z jonizacją właściwą wiąże się tzw. wolność hamowania ośrodka, równa liczbowo stanie energii cząstki na drodze jednostkowej. Zdolność hamowania jest proporcjonalna do jonizacji właściwej, a dla danego ośrodka jest tym większa im większy jest ładunek cząstki i im mniejsza jest jej prędkość.

Wśród wielu metod wyznaczania maksymalnej energii cząstek, metoda absorbcyjna jest niewątpliwie metoda najprostszą. Wyznaczanie
oparte jest o odpowiednio dobraną zależność:

W ćwiczeniu należy wykorzystać obie te możliwości. W tym celu należy dokonać pomiarów liczby N cząstek, które docierają do dekodera po przejściu przez absorbent o grubości X [mg/
] przy ustalonym czasie rejestracji. Jeżeli
to czas rejestracji cząstek docierających do dekodera to:

gdzie:

N=
liczba cząstek zarejestrowanych w czasie
przy

-liczba cząstek zarejestrowanych w czasie
przy X=0

Zatem:

gdzie
to tzw. tło pomiarów

TABELA POMIAROWA:

Nr	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
X	2,45	5,89	9,32	12,76	16,2	19,64	23,08	26,51	29,96	33,39	36,83	40,26	43,7	47,14	50,58
N	748	691	540	537	459	442	392	364	343	312	306	287	252	218	225
LnN	6,62	6,54	6,29	6,29	6,13	6,09	5,97	5,90	5,84	5,74	5,72	5,66	5,53	5,38	5,42

Nr Nr	16	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40	TŁO
X	57,45	64,32	71,2	78,08	84,95	91,83	98,7	105,58	112,45	119,33	126,2	133,08	139,95	0
N	193	167	133	138	131	107	94	107	67	28	21	29	26	35
lnN	5,26	5,12	4,89	4,93	4,88	4,67	4,54	4,67	4,20	3,33	3,04	3,37	3,26	3,55