Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię




Pobierz 91.49 Kb.
NazwaBadanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię
Data konwersji15.10.2012
Rozmiar91.49 Kb.
TypDokumentacja

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.



Dodaj dokument na swoim blogu lub stronie

Powiązany:

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie osłabienia promieniowania gamma przy przechodzeniu przez materię

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconPomiar zaniku promieniowania gamma dla betonu o gęstości 2,1g/cm

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconTemat: Wyznaczanie energii promieniowania gamma za pomocą spektrometru scyntylacyjnego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie własności promieniowania roentgenowskiego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie charakterystyki spektralnej półprzewodnikowego detektora promieniowania elektromagnetycznego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie promieniowania ciała doskonale czarnego opis układu pomiarowego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw słonecznych z wykorzystaniem symulatora promieniowania słonecznego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconSpektroskopia to dziedzina nauki, która obejmuje metody badania materii przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconZastosowania promieniowania synchrotronowego Pawel Zarebski wfiis is rok2 I zalety promieniowania synchrotronowego

Badanie osłabienia promieniowania gamma przy przchodzeniu przez materię iconBadanie substancji optycznie czynnych przy pomocy polarymetru

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom