Sprawozdanie ocenione na 4,5 (Wosińska)

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przechodzeniu przez materię.

W przyrodzie znane są trzy podstawowe przemiany promieniotwórcze:

• rozpad
  

• rozpad
  

• rozpad
  

Celem niniejszego ćwiczenia było zbadanie osłabienia promieniowania
przy przechodzeniu przez materię. Promieniowanie
jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali poniżej 0,1 nm. towarzyszącym przemianom
i
. Emitowane jest przez wzbudzone jądra atomowe, natomiast przechodząc przez ośrodek materialny oddziaływuje z elektronami. Podczas tej przemiany liczba nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze nie zmienia się, następuje też wyzbycie się przez jądro atomu nadmiaru energii. Osłabieniu wiązki promieniowaniu przy przechodzeniu przez ośrodek materialny towarzyszą trzy podstawowe procesy:

• zjawisko Comptona (rozpraszanie komptonowskie),

• zjawisko fotoelektryczne,

• zjawisko tworzenia się par elektron - pozyton.

Zjawisko Comptona polega na zmianie kierunku ruchu kwantu
, który oddaje część energii elektronowi traktowanemu jako elektron swobodny.

W zjawisku fotoelektrycznym kwant
oddziaływuje z elektronami położonymi na powłokach najbliższych jądru atomu. Podczas tego zjawiska cała energia kwantu
zużyta zostaje do wybicia elektronu z orbity, na której się znajduje.

Zjawisko tworzenia się par elektron - pozyton zachodzi przy dostatecznie wysokich energiach promieniowania (przynajmniej 1,02 MeV). Dodatkowymi warunkami jest nie możność zajścia tego procesu w próżni oraz obecność innego ciała(np. jądra atomu). To trzecie ciało odbiera część pędu, a kwant
ulega przemianie na parę elektron - pozyton.

Wykonaliśmy pomiary osłabienia natężenia promieniowania
, umieszczając między detektorem, a preparatem promieniotwórczym 137 Cs kolejno przesłony wykonane z ołowiu, aluminium i miedzi o różnej grubości.

W tablicy zamieściliśmy wyniki pomiarów, po uwzględnieniu przez program komputerowy najpierw zmierzonego promieniowania tła.

Grubość absorbenta (mm)	1	2	3	5	7	10	12	15	17	20
Ilość zliczeń dla Pb	-	5703	-	3986	3191	2280	1852	1342	1081	798
Ilość zliczeń dla Al	6810	-	-	6484	6063	5939	5636	5566	5064	5029
Ilość zliczeń dla Cu	6313	5990	5999	5340	4612	3905	3486	2952	2708	2420

Zależność liczby zliczeń N, proporcjonalna do ilości kwantów
wysyłanych przez źródło, od grubości absorbentu wyraża się następującym wzorem

gdzie: N - liczba zliczeń pochodząca od kwantów gamma, przy braku materiału osłabiającego

- współczynnik osłabienia promieniowania

x - grubość absorbentu.

Wyniki doświadczenia potwierdziły fakt, że funkcja zależności liczby zliczeń N ma charakter wykładniczy (rys. nr 1)

Celem naszego doświadczenia było wyznaczenie współczynników osłabienia
i liczby zliczeń
. Metodą obraną przez nas w celu uzyskania ww. wielkości była metoda najmniejszych kwadratów, sprowadziwszy f-cje wykładniczą do postaci liniowej.

Po zlogarytmowaniu stronami, ogólne równanie N przyjęło postać:

stosując proste podstawienia otrzymaliśmy:
,
,

Liczyliśmy dwie szukane wielkości korzystając z uproszczeń:

wówczas:

Wprowadzając oznaczenie

Otrzymaliśmy szukane równania prostych:

Współczynnik osłabienia promieniowania gamma przez absorbent wynosi dla:

Pb:
;
;liczba zliczeń
;

Al :
;
; liczba zliczeń
;

Cu:
;
; liczba zliczeń
;

Z polecenia prowadzącego zamieszczamy również wykres w skali logarytmicznej (rys. nr 2)

Wnioski:

Liczba zliczeń jest zdecydowanie najmniejsza dla ołowiu. Oznacza to, że ołów absorbuje najwięcej kwarków promieniowania γ. Możemy też zauważyć, że wraz ze wzrostem grubości maleje liczba zliczeń dla płytek każdego rodzaju.

1

---