P59. Badanie pochłaniania promieniowania przez osłony radiacyjne.

Celem mojego ćwiczenia jest absorpcja promieniowania , , γ, przez różne materiały i pomiar współczynnika pochłaniania  .

Promieniowanie  to jądra atomów helu zbudowane z dwóch protonów i dwóch neutronów. Cząstki & są mało przenikliwe, ponieważ podczas przechodzenia przez materię silnie ją jonizują i tracą przy tym energię kinetyczną.

Promieniowanie ⁺ czyli emisja pozytonów (e⁺), towarzyszy rozpadom jądrowym. Od cząstek ⁺ częściej emitowane są jednak elektrony (e^-)- mamy tu do czynienia z promieniowaniem ^. Cząstki  są bardziej przenikliwe od cząstek , ponieważ przechodzą przez materię słabiej ją jonizują.

Natomiast kwanty gamma γ, jako promieniowanie elektromagnetyczne są bardzo przenikliwe, ponieważ słabo reagują z materią (gazu prawie w ogóle nie jonizują).

Do wykonania ćwiczenia potrzebne mi są następujące rzeczy:

• źródło radioaktywne

• detektor promieniowania (licznik Geigera-Müllera)

• Interfejs Science Workshop 700

• statyw z wyposażeniem

• substancje pochłaniające (płytki absorpcyjne)

Licznik Geigera-Müllera jest to gazowy detektor promieniowania należący do grupy detektorów jonizujących. Służy on do rejestracji liczby cząstek bez rozróżnienia ich energii. Do rejestracji cząstek  stosuje się licznik zaopatrzone w cienkie okienka, przez które cząstki łatwo przenikają do wnętrza detektora, gdzie jonizując zawarty gaz są zarejestrowane i policzone przez układ liczący. Prawdopodobieństwo wykrycia cząstek  sięga ok.100%.

Wykonanie ćwiczenia

1. Przygotowuję swoje stanowisko do ćwiczenia:

• Włączam Science Workshop Interfejs 700

• Podłączam detektor do cyfrowego wejścia

• Włączam komputer, uruchamiam system operacyjny Windows i program Science Workshop, otwieram w katalogu Library/Physics dokument P59_SHIE.SWS.

Przygotowuję licznik Geigera-Müllera.

• Zdejmuję ostrożnie osłonkę z czoła licznika

• Ustawiam detektor na statywie pozycji pionowej i podłączam do sieci

• Podłączam kabel wyjściowy z kablem „stereo”, który podłączam do interfejsu

3. Wykonywanie pomiarów. Pomiary te odbywają się w czasie 60 sekund z podziałem na cztery 15 sekundowe pomiary.

1) Pomiar tła radiacyjnego. W czasie tego pomiaru odsunęłam wszystkie źródła promieniowania na dostatecznie dużą odległość od detektora i dokonałam pomiaru dla każdego 15 sekundowego podziału.

Pomiary dla tła radiacyjnego:

- wartość średnia promieniowania tła (Mean) - 5,333

-odchylenie standardowe tła (Std.Dev.) - 2,082

-średnia liczba zliczeń T T=5+/-2

2) Obliczam aktywność źródła promieniowania  (przed czołem licznika umieszczam źródło promieniowania 

Uzyskane pomiary:

-wartość średnia promieniowania tła (Mean) - 503,500

-odchylenie standardowe tła (Std.Dev.) - 29,172

-średnia liczba zliczeń N N=504+/-29

3) Następnie pomiędzy źródłem promieniowania a czołem detektora umieszczam kolejno:

KAWAŁKI PAPIERU

Dokonuję pomiarów:

• Pomiar pierwszy (dla jednej warstwy papieru)

Mean - 463,500

Std.Dev.- 16,583

Średnia liczba zliczeń N=464+/-17

• Pomiar drugi (dla dwóch warstw papieru)

Mean - 429,500

Std.Dev.- 37,784

Średnia liczba zliczeń N=430+/-38

• Pomiar trzeci (dla trzech warstw papieru)

Mean - 418,750

Std.Dev. - 23,656

Średnia liczba zliczeń N=420+/-24

• Pomiar czwarty (dla czterech warstw papieru)

Mean - 404,750

Std.Dev. - 16,978

Średnia liczba zliczeń N=405+/-17

• Pomiar piąty (dla pięciu warstw papieru)

Mean - 383,500

Std.Dev. - 10,149

Średnia liczba zliczeń N=384+/-10

PŁYTKI ALUMINIOWE

Dokonuję pomiarów:

• Pomiar pierwszy (jedna płytka aluminiowa)

Mean - 398,500

Std.Dev.- 19,570

Średnia liczba zliczeń N=340+/20

• Pomiar drugi (dwie płytki)

Mean - 325,750

Std.Dev. - 16,070

Średnia liczba zliczeń N=326+/-16

• Pomiar trzeci (trzy płytki)

Mean - 276,250

Std.Dev. - 15,130

Średnia liczba zliczeń N=276+/-15

• Pomiar czwarty (cztery płytki)

Mean - 235,750

Std.Dev. - 18,927

Średnia liczba zliczeń N=236+/-19

• Pomiar piąty (pięć płytek)

Mean - 202,250

Std.Dev. - 12,764

Średnia liczba zliczeń N=202+/-13

4. Wyznaczanie liniowego współczynnika pochłaniania.

Korzystam z programu Science Workshop, wyznaczam współczynnik pochłaniania k i rysuję wykres (przedstawiający zależność ln(N-T) od grubości x warstwy pochłaniającej).

Współczynnik pochłaniania k wyznaczam dla płytki aluminiowej. Zapisuję grubość płytek aluminiowych przy kolejnym zwiększeniu warstwy.

Liczba płytek grubość x(m)

• 0,00000

• 0,00007

• 0,00014

• 0,00021

• 0,00028

• 0,00035

Zapisuję wartość lnN

• 5,00

• 5,99

• 5,78

• 5,62

• 5,45

• 5,30

Po wykonaniu wykresu komputer wyświetla funkcję y=a₁+a₂x , która najlepiej jest dopasowana do punktów doświadczalnych. Wartość bezwzględna a₂ jest równa współczynnikowi pochłaniania k:

a₁=5,970000

a₂=-2442,856201

a₂=k=+2442,86

WNIOSKI:

Na podstawie wyników mogę stwierdzić, że zwiększając grubość absorbenta zdolność pochłaniania spada jak i również im większa gęstość substancji tym mniejsza przenikliwość.




---