2 Data: 12. 2010 Dzięgielewski Przemysław



Pobieranie 44.31 Kb.
Data06.05.2016
Rozmiar44.31 Kb.

Wydział Fizyki

Środa 8:00-11:00

Nr zespołu 2

Data: 8.12.2010




  1. Dzięgielewski Przemysław

  2. Wojcieszkiewicz Klaudia

Ocena z przygotowania:
1.5

Ocena ze sprawozdania:

Ocena końcowa:

Prowadzący:

Wiesław Tłaczała



Podpis prowadzącego

BADANIE OSŁABIENIA PROMIENIOWANIA GAMMA PRZY PRZCHODZENIU PRZEZ MATERIĘ


  1. Wstęp

Rozróżniamy 3 rodzaje promieniowania: alfa, beta i gamma.

Promieniowanie α polega na emisji cząstki alfa czyli zjonizowanego podwójnie jądra helu. Przemiana β polega na emisji z jądra elektronu i antyneutrina lub pozytonu i neutrina elektronowego. W czasie przemian promieniotwórczych α i β jądro atomowe uzyskuje nadmiar energii. Tym przemianom towarzyszy promieniowanie elektromagnetyczne czyli promieniowanie γ. Polega ono na wyzbyciu się nadmiaru energii (czyli energii wzbudzenia) z jądra. Wyemitowany kwant gamma może podlegać 3 zjawiskom: Comptona, fotoelektrycznemu i tworzenia się par elektron-pozyton. Zachodzą one w obecności materii (innych atomów), na które trafia wyemitowany kwant gamma.
Zjawisko Comptona:

Polega na oddziaływaniu kwantów gamma ze swobodnymi elektronami. Kwant gamma po natrafieniu na elektron oddaje mu część energii i zmienia kierunek ruchu.


Zjawisko fotoelektryczne:

Kwant gamma oddziaływuje z elektronami, które są silnie związane w atomie i poruszają się po orbicie położonej najbliżej jądra. Energia przekazana przez kwant gamma nadaję elektronowi energię kinetyczną i pozwala na opuszczenie jądra (minimalna energia potrzebna do opuszczenia atomu nazywana jest pracą wyjścia).


Zjawisko tworzenia par elektron-pozyton:
Jeżeli energia kwantu gamma jest wystarczająco duża może zajść zjawisko tworzenia pary elektron-pozyton, wówczas kwant γ zanika. Do zajścia tego procesu potrzebne jest dodatkowe ciało, które odbierze nadmiar energii tego procesu. Wartością progową dla tego zjawiska jest 1.02 MeV co jest sumaryczną wartością energii elektronu i pozytonu.
Osłabienie gamma zależy od energii kwantu oraz materiału który napotka na swojej drodze.
Prawo osłabienia promieniowania gamma

I(x)=I0exp(-μx)

μ – liniowy współczynnik absorbcji (suma liniowych współczynników osłabienia dla zjawisk: fotoelektrycznego, Comptona i tworzenia par)

x – grubość absorbentu

I – natężenie wiązki po przejściu przez absorbent

I0 - natężenie wiązki przed przejściem przez absorbent


Jeżeli przez oznaczymy wkład do natężenia wiązki pochodzący od jednego kwantu, to możemy przejść od I do liczby kwantów promieniowania w wiązce:

N=N0exp(-μx) po skróceniu : N=N0exp(-μx)





  1. Cel ćwiczenia, schemat blokowy i opis aparatury.

Celem ćwiczenia było zbadanie osłabienia promieniowania gamma przy przechodzeniu przez materię. Polegało ono na wyznaczeniu współczynnika osłabienia dla konkretnego metalu (w załączniku dokładne rachunki dla absorbentu Pb) i udowodnieniu liniowej zależności osłabienia od grubości absorbentu.

W pierwszej części ćwiczenia zanalizowaliśmy widmo 60Co, które było źródłem promieniowania. Następnie zmierzyliśmy widmo tła. Ostatecznie wykonaliśmy pomiar liczby kwantów gamma dla różnych grubości absorbentu w takiej samej jednostce czasu (55s).
Schemat blokowy aparatury:

Do pomiaru używaliśmy licznika scyntylacyjnego. Wyemitowany kwant gamma trafiając na powierzchnię powielacza powoduje powstanie niewielkiego prądu elektrycznego, który „powielony” i wzmocniony trafia poprzez analizator jednokanałowy do komputera ze specjalną kartą licznikową.





  1. Wyniki pomiarów

Do pomiaru użyliśmy izotopu 60Co. Napięcie licznika scyntylacyjnego U=860 V, bramka 55 s dla wszystkich pomiarów.


Widmo:
Pomiar widma dla napięć 4 V – 7,6 V.


U [V]

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,2

6,4

6,6

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

N

237

221

210

335

329

308

184

143

189

213

95

8

2



Na wykresie widać krawędź comptonowską(pierwsze minimum) oraz dwa maksima – pierwsze odpowiadające energii 1,17 MeV, drugie 1,33MeV.
Pomiar tła

Bramka 55 s, LL=6,6 V


Wartość kwantów gamma w tle: 38; 43.
Pomiar osłabienia

Bramka 55 s




Grubość absorbentu [mm]

Zliczenia Pb

Zliczenia Cu

Zliczenia Al

2

975

1053




5

768

760

933

7

663

698




10

599

622

873

12

532

583




15

454

510

878

17

371

496




20

322

432

824

Wykres liniowy osłabienia



Wykres logarytmiczny

Niepewność bezwzględną wyznaczyłem ze wzoru Δ=
Współczynniki osłabienia wyznaczone przy pomocy programu komputerowego(ręcznie dla ołowiu w załączniku):

Pb: μ=0,0598 [1/mm] +/- 0,0026 [1/mm]

Cu: μ=0,0468 [1/mm] +/- 0,0024 [1/mm]

Al: μ=0,0073 [1/mm] +/- 0,0030 [1/mm]




  1. Wnioski

Najlepszym absorbentem jest ołów, następnie miedź, najsłabszym z badanych jest aluminium. Można zauważyć, że współczynnik absorpcji może zależeć od liczby atomowej pierwiastka, z którego wykonany został absorbent.


Pewne rozbieżności pomiędzy wynikami wykonanego doświadczenia a wartościami tablicowymi mogą wynikać np. ze statystycznego charakteru badanego zjawiska, zastosowanych metod opracowania wyników (metody najmniejszych kwadratów).

Wiązka promieniowana pomimo zastosowania kolimatora nie jest idealnie równoległa i bardzo wąska a takie było ograniczenie stosowalności naszej metody pomiaru. Płytki absorbentów nie zostały wykonane idealnie, ponadto materiały, z których są zrobione nie są idealnie czystymi pierwiastkami.

Uzyskane wyniki są zbliżone do wartości tablicowych (np. dla energii 1,3 MeV

Cu: μ=0,0456 [1/mm] , Pb: μ =0,064 [1/mm]). Nie udało mi się odnaleźć tablicowej wartości μ dla Al.



Różnice pomiędzy wartościami tablicowymi, a wartościami wyznaczonymi doświadczalnie nie przekraczają znacznie 10% a więc prawo osłabienia zostało potwierdzone.




©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna