|
|
|
|
Temat: Wyznaczanie współczynnika absorpcji promieni gamma
|
|
Promieniowanie gamma zazwyczaj towarzyszy promieniowaniu α i β. Powstaje ono w wyniku przejścia atomu ze stanu wzbudzonego do mniej wzbudzonego lub podstawowego. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektronowym o długości fali
do
m Posiada duże zdolności przenikania przez materię, może oddziaływać z elektronami, jądrami atomów, polem elektromagnetycznym oraz polem magnetycznym. Oddziaływania te mogą prowadzić do całkowitej absorpcji lub rozproszenia promieniowania gamma z wyżej wymienionych procesów w praktyce obserwujemy tylko trzy:
Zjawisko fotoelektryczne. Pochłanianie fotoelektryczne polega na całkowitym przekazaniu energii jednego z elektronów i oderwanie go od atomu. Zjawisko to jest możliwe, gdy kwant gamma posiada energię mniejszą od 1 MeV.
Efekt Camptona zachodzi wówczas, gdy energia kwantów gamma jest większa od energii wiązania elektronów z atomem. Wówczas foton traci tylko część swej energii, a w miejsce pierwotnego kwantu gamma pojawia się foton rozproszony o mniejszej energii oraz wybity elektron orbitalny.
Tworzenie par. Zjawisko to występuje gdy kwanty promieniowania gamma posiadają w polu elektrycznym jąder atomów absorbentu energię większą od 1,02 MeV. W wyniku tego oddziaływania powstaje para cząstek elektron i pozyton. Masy spoczynkowe tych cząstek są sobie równe, zatem energia kwantu gamma zostaje zamieniona na utworzenie tych mas i oddanie im energii kinetycznej.
Wykonanie ćwiczenia.
Połączenie układu pomiarowego i zapoznanie się z układem.
Nastawienie odpowiedniej wartości wysokiego napięcia .
Wyznaczenie bieg własny bez preparatu:
Wyznaczenie ilości zliczeń z preparatem gamma promieniotwórczym bez absorbenta
Zmierzyć grubość absorbenta (x) i umieszczać kolejne płytki między licznikiem a preparatem.
Zmierzyć liczbę imp/s dla każdej grubości (x) absorbenta.
Wykonać dwa wykresy:
Dla natężenia promieniowania od grubości warstwy absorbenta
Dla logarytmu natężenia promieniowania od grubości warstwy absorbenta.
Obliczyć współczynnik pochłaniania absorbenta (μ) i wyznaczyć go posługując się wykresem w skali pół logarytmicznej.
Tabela pomiarów:
Lp. |
Grubość absorbenta x [mm] |
Ilość zliczeń N [imp.] |
Czas t [s] |
Ix = N/t [imp./s] |
Ix - Itła [imp./s] |
μ [1/mm] |
|
0. |
_ |
37374 |
180 |
208 |
198 |
_ |
_ |
0,14 |
25250 |
180 |
140 |
130 |
3 |
1,52 |
|
0,28 |
18705 |
180 |
104 |
94 |
7,14 |
2,1 |
|
0,42 |
14714 |
180 |
82 |
72 |
6,05 |
2,75 |
|
0,56 |
11846 |
180 |
66 |
56 |
5,64 |
3,54 |
|
0,7 |
9887 |
180 |
55 |
45 |
5,40 |
4,4 |
|
0,84 |
8442 |
180 |
47 |
37 |
5,27 |
5,35 |
|
0,98 |
7256 |
180 |
40 |
30 |
5,26 |
6,6 |
|
1,12 |
6394 |
180 |
36 |
26 |
5,22 |
7,61 |
|
1,26 |
5665 |
180 |
32 |
22 |
5,24 |
9 |
|
1,4 |
5079 |
180 |
28 |
18 |
5,26 |
11 |
Dokładności pomiarowe:
Obliczenia:
Błędy:
Błąd dla ilości zliczeń:
N |
37374 |
25250 |
18705 |
14714 |
11846 |
9887 |
8442 |
7256 |
6394 |
5665 |
5079 |
|
193,3 |
158,9 |
136,8 |
121,3 |
108,8 |
99,4 |
91,9 |
85,2 |
78,0 |
75,3 |
71,3 |
Błąd dla grubości płytki:
X |
0,14 |
0,28 |
0,42 |
0,56 |
0,7 |
0,84 |
0,98 |
1,12 |
1,26 |
1,4 |
|
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
Błąd bezwzględny dla μ oblicza się według zależności :
gdzie
Ntło / t = 10 [imp./s]
x [mm] |
0,0 |
0,14 |
0,28 |
0,42 |
0,56 |
0,7 |
0,84 |
0,98 |
1,12 |
1,26 |
|
1,4 |
ΔNx / Nx 10-4 |
2,6 |
3,2 |
3,7 |
4,2 |
4,6 |
5,1 |
5,5 |
5,9 |
6,3 |
6,7 |
|
7,1 |
Wartości błędu bezwzględnego μ dla badanych grubości absorbentu :
x [mm] |
0,14 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
Δμ [1/mm] |
0,04 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
Błąd przy wyznaczeniu natężenia promieniowania obliczono metodą różniczki zupełnej przyjmując, że Nt /t = 10 [imp./s] :
I |
208 |
140 |
104 |
82 |
66 |
55 |
47 |
40 |
36 |
32 |
28 |
|
1,5 |
1,3 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,5 |
Błąd przy obliczaniu logarytmu natężenia obliczmy ze wzoru:
ln |
1,52 |
2,1 |
2,75 |
3,54 |
4,4 |
5,53 |
6,6 |
7,61 |
9 |
11 |
Błąd |
0,78 |
0,44 |
0,3 |
0,21 |
0,15 |
0,1 |
0,09 |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
Wnioski:
Błędy pomiarów wynikają z niedokładności pomiaru czasu, ilości impulsów zliczanych w czasie pomiarów, która zależy od ilości rozpadów jąder pierwiastka, charakteru promieniowania i gubienia impulsów zliczanych przez licznik.
Współczynnik pochłaniania promieniowania zmienia się wraz ze zmianą grubości płytki absorbenta. Im większa grubość płytki tym mniejszy współczynnik , co pokazuje charakterystyka zależności promieniowania od grubości warstwy absorbenta.
Z przeprowadzonego ćwiczenia wynika, że przenikalność promieniowania gamma μ, ilość impulsów oraz natężenie promieniowania jest zależne od grubości absorbenta zmniejszając się wraz ze wzrostem grubości absorbenta.
1