3

I

270 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

/.

2

/„•

(34.3)

stąd po zlogarytmowaniu obu stron równości:

%

ln2 ,    In 2

lub    —

I

0,693

%

(34.4)

Wyrażenie (34.2) po wstawieniu w miejsce k wyrażenia (34.4) przyjmuje postać:

lal    __i_

(34.5)

Pomiar współczynnika pochłaniania k promieniowania y odbywa się w następujący sposób: na drodze wiązki promieniowania pochodzącego ze źródła promieniotwórczego ustawia się płytki z materiału, który osłabia intensywność przenikającej przez niego wiązki. Intensywność przechodzącej wiązki mierzona jest za pomocą specjalnego licznika kwantów umieszczonego w stałej odległości od źródła. W miarę zwiększania liczby płytek absorbenta, a tym samym grubości absorbenla intensywność przechodzącego strumienia maleje zgodnie ze wzorem (34.5). Wielkości l_a, I we wzorze (34.5) można zastąpić ilością kwantów zarejestrowanych przez licznik w ciągu jednostki czasu bez użycia absorbenta n₀ i z ab-sorbentem n, czyli wzór (34.5) można wyrazić w postaci

n(x)~n₀-2^d'ⁿ    (34.6)

Po zlogarytmowaniu wzoru (34.6) otrzymuje się zależność:

logu = logn„ — —7^ x    (34.7)'

%

Zgodnie z zależnością (34.7) logarytm zmierzonej intensywności promieniowania y powinien zależeć liniowo od grubości warstwy pochłaniającej x. Wystarczy zatem mierzyć za pomocą licznika ilość kwantów przechodzących przez warstwę pochłaniającą w jednostce czasu, stopniowo zwiększając jej grubość, a następnie otrzymane wyniki przedstawić w postaci wykresu log n — f (x). Jeżeli spełnione jest prawo pochłaniania (34.2), to zgodnie z równaniem (34.7) wykres powinien przedstawić

linię prostą. Z otrzymanego wykresu łatwo jest wyznaczyć ——- jako współczynnik

- d,n

nachylenia prostej do osi x, a następnie obliczyć wartość d₁₍₂. która po podstawieniu do wzoru (34.4) pozwoli wyznaczyć wartość współczynnika pochłaniania k.

Każdy licznik promieniowania daje pewną liczbę zliczeń nawet w nieobecności źródła promieniotwórczego. Zliczenia te stanowią tzw. tło licznika, pochodzą

od naturalne) promieniotwórczości wszystkich ciał w otoczeniu, od promieniowania kosmicznego, a także od własnych szumów łicznika. Aby uwzględnić promieniowanie tła należy od n ilości kwantów w jednostce czasu, pochodzących ze źródła promieniotwórczego odjąć n, liczbę zliczeń w jednostce czasu pochodzących od tła. Oznacza to, że przy graficznym przedstawieniu równania (34.7) w rzeczywistości należy zbudować wykres log(n — «,) = /(x).

34.2. Opis układu pomiarowego

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie grubości warstwy półchłonnej i współczynnika pochłaniania dla trzech substancji.

Rys. 34.1. Schemat stanowiska pomiarowego

Źródło promieniowania y, w niniejszym ćwiczeniu Co⁶⁰, umieszczone jest w ołowianej obudowie (w tzw. domku ołowiowym - rys. 34.1) o kształcie walca. Wzdłuż jego osi wywiercony jest kanał spełniający rolę kolimatora. Źródło promieniotwórcze umieszczone jest w dolnej części kanału, zaś bezpośrednio nad górnym końcem kanału znajduje się kryształ scyntylacyjny licznika kwantów y. Z boku obudowy prostopadle do osi walca znajduje się otwór służący do wprowadzania absorbenta wykonanego w postaci płytek. Po wprowadzeniu płytki do otworu znajduje się ona na drodze promieni y podążających w stronę licznika. Do dyspozycji wykonującego ćwiczenie są cztery komplety płytek wykonanych z miedzi, ołowiu, żelaza, aluminium i ebonitu, lako licznik kwantów y zastosowano kryształ scyntylacyjny (Naj) wraz z fotopowie-laczeni. Działanie licznika scyntylacyjnego wykorzystuje luminescenćję występującą w niektórych substancjach pod wpływem działania promieniowania jonizującego.

W tym przypadku rolę promieniowania jonizacyjnego spełniają elektrony powstające

przy oddziaływaniu promieniowania y z substancją scyntylatora wskutek procesów związanych ze zjawiskiem fotoefektu, efektu Comptona i efektu tworzenia pary elektron - pozyton. Rozbłyski świetlne (scyntylacyjne) wywołane promieniowaniem w scyntylatorze są rejestrowane za pomocą fotopowielaczy o bardzo dużej świalloczu-