Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej

Nazwisko i imię

studenta:

Instytut i symbol grupy

Data wykonania ćwiczenia:

96-11-06

Symbol ćwiczenia:

4.2

Temat zadania: Wyznaczanie współczynnika osłabienia oraz energii maksymalnej promieniowania b.

Zaliczenie:

Ocena:

Data:

Podpis

Tabela pomiarów:

Lp.

1

0

42

3.74

2

0

56

4.03

3

0

57

4.04

1

0

0,005

1328

7.19

2

0.01

0,032

1015

6.92

3

0.02

0,059

571

6.35

4

0.03

0,086

321

5.77

5

0.04

0,113

209

5.34

6

0.05

0,140

134

4.90

7

0.06

0,167

102

4.62

8

0.07

0,194

87

4.47

9

0.08

0,221

55

4.01

Pomiar tła

(bez preparatu)

Pomiar dla próbki

Tl-204

Tło średnie dla wykonanych pomiarów wynosi: lnI=3,94

2. Schemat wykonania ćwiczenia:

ZWN- zasilacz wysokiego napięcia

sonda scyntylacyjna

wzmacniacz

DP- dyskryminator progowy

przelicznik

absorbent

źródło promieniowania

3. Krótka teoria:

Rozpadem promieniotwórczym nazywamy samorzutną przemianę jąder jednego pierwiastka

w jądra innego pierwiastka, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego. W wyniku rozpadania się jąder pierwiastka promieniotwórczego z upływem czasu ich liczba maleje. Pozostała liczba jąder po czasie ilościowo określona jest poprzez prawo rozpadu: ,gdzie N jest liczbą jąder po upłynięciu czasu t, N0 -początkowa liczba jąder,

l-stała rozpadu. Jeśli we wzorze powyższym w miejsce N wstawimy to otrzymamy czas połowicznego rozpadu .

Aktywnością próbki preparatu promieniotwórczego nazywamy szybkość jej rozpadu. Miarą aktywności (B) jest liczba jąder rozpadających się w jednostce czasu: . Miarą aktywności w układzie SI jest bekerel [Bq]=[1/s]. Często używa się jednostki zwanej kiur [Ci]=.

Promieniowanie b przechodząc przez materię doznaje oddziaływań z jądrami i elektronami ośrodka. Oddziaływania te dzielimy następująco:

rozproszenie elastyczne na jądrach i elektronach, prowadzące do zmian pierwotnego kierunku cząstek.

2) rozproszenie nieelastyczne prowadzące do strat energii: jonizacja, wzbudzenie atomów, emisja promieniowania hamowania.

anihilacja polegająca na zaniku pary e+ e- i powstaniu dwóch kwantów promieniowania g.

Promieniowanie b przechodząc przez absorbent traci część swej energii. Strata ta zależy od liczby doznanych rozproszeń nieelastycznych. Osłabienie to określa wykładnicze prawo osłabienia , gdzie I0- natężenie promieniowania padającego na absorbent, I- natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent o grubości x, m- liniowy współczynnik osłabienia. Współczynnik osłabienia wykazuje jaka część strumienia cząstek została usunięta z wiązki po przejściu warstwy absorbentu o grubości jednostkowej. Masowy współczynnik osłabienia otrzymujemy dzieląc liniowy współczynnik osłabienia przez gęstość absorbentu. Rozpadem promieniotwórczym b nazywamy każdy z trzech typów rozpadów przedstawionych pomiarów niżej:

rozpad negatonowy (b-), polegający na przemianie przemianie jądra X o liczbie atomowej Z i masowej Z i masowej A, w jądro Y z emisją elektronu e- i antyneutrina.

rozpad pozytonowy b+, polegający na przemianie jądra X w jądro Y z emisją pozytonu e+ i neutrina .

3)wychwyt elektronu, polegający na wchłonięciu przez jądro X jednego elektronu z powłoki

atomowej i utworzenie nowego jądra Y z emisją nutrina (oraz kwantu promieniowania

rentgenowskiego emitowanego przy przeskoku elektronu z wyższej powłoki na miejsce

elektronu z wyższej powłoki na miejsce elektronu wychwyconego).

4.Opracowanie wyników pomiaru:

Opracowanie wyników polega na wyznaczeniu równania prostoliniowej części krzywej osłabienia promieniowania w półlogarytmicznym układzie współrzędnych.

Równanie wyznaczono metodą najmniejszych kwadratów.

Lp.

1

0

1276

7.15

0.00

0

1

2

0.01

963

6.87

0.07

0.0001

1

3

0.02

519

6.25

0.13

0.0004

1

4

0.03

269

5.59

0.17

0.0009

1

-66

7,5178

1841

5

0.04

157

5.06

0.20

0.0016

1

6

0.05

82

4.41

0.22

0.0025

1

7

0.06

50

3.91

0.23

0.0036

1

8

0.07

35

3.56

0.25

0.0049

1

9

0.08

3

1.10

0.09

0.0064

1

=

=

=

=

=

0.36 (cm)

43.90

1.36 (cm)

0.0204 (cm2)

9

Maksymalna energia promieniowania wynosi:

Masowy współczynnik osłabienia:

Aby oszacować błąd przy wyznaczaniu i N0 należy obliczyć błędy wielkości a i b.

Lp.

b

m

-

-

-

1

0

7.52

7.15

0,3678

0,1353

2

0.01

6.86

6.87

-0,0122

0,0001

3

0.02

6.19

6.25

-0,0622

0,0039

4

0.03

5.54

5.59

-0,0522

0,0027

5

0.04

7,5178

66

4.88

5.06

-0,1822

0,0332

7,0190

0,3342

6

0.05

4.22

4.41

-0,1922

0,0369

7

0.06

3.56

3.91

-0,3522

0,1240

8

0.07

2.90

3.56

-0,6622

0,4385

9

0.08

2.24

1.10

1,1378

1,2946

=

2,0692

Podstawiając wartości otrzymujemy:

Równanie wyznaczonej prostej zapiszemy w postaci: . Zatem , natomiast liczba zliczeń N0 wynosi:

Błąd względny wyznaczania współczynnika osłabienia ma wartość: .

Błąd względny wyznaczania liczby zliczeń wynosi: .