Badanie zależności natężenia wiązki promieniowania od odległości

Transkrypt

1 Ćwiczni 29a. Badani zalżności natężnia wiązki pominiowania od odlgłości 29a.. asada ćwicznia W ćwiczniu badana jst zalżność liczby impulsów pominiowania α, β i γ w funkcji odlgłości od źódła pominiotwóczgo oaz ozkład kątowy wiązki pominiowania. Pzy użyciu izotopów β- i γ-pominiotwóczych (odpowidnio: S-9 i Na-22) możliw będzi spawdzni pawa odwotności kwadatu odlgłości, natomiast dla α- pominiotwóczgo izotopu m-2 badana jst zalżność natężnia wiązki dla óżnych gubości wastwy matiału absobującgo (powitza). Na podstawi otzymanj zalżności wyznaczony zostani maksymalny zasięg cząstk α w powitzu. 29a.2. Wiadomości totyczn Pominiowani α, β lub γ to pominiowani mitowan pzz jądo atomow w sposób samozutny, bz ingncji czynników zwnętznych. Wszystki 3 odzaj pominiowania óżnią się jdnak między sobą zaówno pod względm ich powstawania jak i oddziaływania z ośodkim, pzz któy pzchodzą. stawini najważnijszych wiadomości pzdstawia tabla. Tabla. stawini typów pominiowania jonizującgo i ich oddziaływania z matią. Rodzaj pominiowania Chaaktystyka cząstki Schmat ozpadu α β γ Jądo hlu = 2potony + 2nutony X 2 Y + 2 H Elkton - lub pozyton + Rozpad β - : X + Y + + ~ ν Kwant pominiowania o ngii zędu MV X * X + γ n p + + ~ ν Rozpad β + : X Y υ

2 Ćwiczni 29a p n + + ν Chaakt widma ngtyczngo Pocsy odpowidzialn za oddziaływani z matią Własności pominiowania Widmo dysktn, ost pojdyncz piki Wzbudzni i jonizacja cząstczk i atomów ośodka - badzo silni jonizując w bzpośdnim kontakci (nibzpiczn pzy wchłonięciu do oganizmu); - słabo pznikliw, max. zasięg w powitzu do cm; Widmo ciągł z pzdziału -kilka MV. Jonizacja cząstczk i atomów ośodka (dominuj dla E<5MV), 2. Emisja pominiowania hamowania (dominuj dla E>5MV) - jonizując bzpośdnio; - pznikliw, max. zasięg w powitzu do kilkunastu mtów; - skutczni pochłanian pzz matiały lkki: aluminium, mat. synttyczn Widmo dysktn, ost pojdyncz piki. Efkt Comptona (dominuj dla E<MV), 2. Efkt fotolktyczny (dominuj dla E = -5MV), 3. jawisko twoznia pa lkton-pozyton (dominuj dla E>5MV) - jonizując pośdnio; - badzo pznikliw; - skutczni pochłanian pzz matiały ciężki: ołów, uan Wiązka pominiowania α, β lub γ pzchodząc pzz ośodk doznaj osłabinia na skutk oddziaływania z atomami ośodka. Osłabini natężnia wiązki di jakigo doznaj jst popocjonaln do natężnia wiązki I oaz gubości wastwy dx matiału, zatm: co powadzi do zalżności: di = µidx (29a.) I µ x ( x) = I (29a.2) gdzi I jst natężnim wiązki padającj na powizchnię matiału, a µ - liniowym współczynnikim pochłaniania (osłabinia) wiązki. Jst to wilkość zalżna od odzaju matiału oaz odzaju i ngii pominiowania. Masowy współczynnik pochłaniania µ m jst nizalżny od liczby atomowj i masowj ośodka i wynosi: µ µ = ρ m (29a.3) gdzi ρ oznacza gęstość absobntu. Dla dango odzaju pominiowania i stałj watości ngii jst on wilkością stałą.

3 Badani ozkładu kątowgo oaz zalżności natężnia wiązki pominiowania od odlgłości. W pzypadku ośodka o małj gęstości jakim jst powitz (ρ pow =.85* -3 g/cm 3 ), w pzdzial odlgłości poniżj m fkt pochłaniania wiązki pominiowania α jst najlpij zauważalny podczas gdy cząstki β i γ wymagają obcności znaczni gubszych wastw powitza lub ośodków o większj gęstości. atm w pzypadku cząstk α osłabini wiązki pzy wzości odlgłości dtktoa od źódła wynika pzd wszystkim z obcności pocsów jonizacji cząstczk ośodka. Śdnia ngia tacona pzz cząstkę wytwozni w powitzu pay jon-lkton wynosi ok. 35V. Po pzbyciu odpowidnio gubj wastwy powitza cząstka wytaca swoją ngię i jj zdolność jonizacyjna w ośodku spada do. Gubość tj wastwy absobntu nazywamy zasięgim maksymalnym R.. Dla cząstk β i γ fkt absopcji w ośodkach zadkich (gazy) zauważalny jst dopio na pzstzni kilku mtów, natomiast obswowany fkt zmiany natężnia wiązki waz z odlgłością w obszaz już poniżj mta związany jst z pawm odwotności kwadatu odlgłości (ys. 29a.). Rys. 29a.. Ilustacja pawa odwotności kwadatu odlgłości. akładając, ż pominiowani w danym ośodku ni ulga ozposzniu i ozchodzi się postoliniowo, liczba impulsów w jdnostc czasu dn/dt na lmnt powizchni znajdującj się w pwnj odlgłości od punktowgo źódła pominiotwóczgo jst odwotni popocjonalna do kwadatu odlgłości od źódła gdzi wykładnik b=2. dn dt b ( ) = (29a.) a

4 Ćwiczni 29a 29a.3. paatua pomiaowa 3 2. Izotop pominiotwóczy: Na-22 (7kBq), S-9 (7kBq) lub m-2 (7kBq); 2. Dtkto pominiowania (licznik Giga-Mulla); 3. Licznik impulsów;. Statyw z podziałką liniową i kątową. Rys. 29a.2. Widok apaatuy pomiaowj 29a.. adania. mizyć poziom tła pominiotwóczgo w czasi min. 6 skund w niobcności izotopu pominiotwóczgo. 2. Umiścić źódło pominiotwócz m-2 w statywi napzciwko okinka wlotowgo licznika i wykonać się pomiaów aktywności pominiotwóczj w funkcji odlgłości od źódła i wyznaczyć watość współczynnika pochłaniania, zasięgu maksymalngo oaz ngii cząstk α. 3. badać ozkład kątowy wiązki pominiowania.. badać słuszność pawa kwadatu odwotności odlgłości dla źódła β- i γ- pominiotwóczgo. 5. badać ozkłady kątow wiązk pominiowania β i γ. 29a.5. Pzbig pomiaów i opacowani wyników d 2. Pomia aktywności źódła pominiotwóczgo pzpowadza się w czasi min. 6 skund (powadzący podaj watość z pzdziału 6-9 skund). Pzpowadzić się pomiaów w tym samym pzdzial czasu zwiększając odlgłość w pzdzial.5-5cm., tak aby w zadanym pzdzial odlgłości uzyskać min. punktów pomiaowych. Na podstawi otzymanych wyników wykonać wyksy zalżności logaytmu aktywności (skoygowanj o watość tła) w funkcji odlgłości od źódła Ln(dN/dt) = f(d). Na wyksi zaznaczyć błędy standadow dla otzymanych punktów pomiaowych. Kozystając z mtody gsji liniowj wyznaczyć watość współczynnika absopcji oaz zasięgu maksymalngo cząstk α w powitzu. Kozystając z wyksu pzdstawiongo na ys. 29a.3. odczytać watość ngii cząstk α i jj błąd.

5 Badani ozkładu kątowgo oaz zalżności natężnia wiązki pominiowania od odlgłości. 8 6 E [MV] asięg [cm] Rys. 29a.3. alżność zasięgu cząstk α w powitzu od ich ngii początkowj d 3. Pomia ozkładu kątowgo pzpowadzany jst pzy stałj odlgłości od źódła i óżnych watościach kąta między osią wiązki i osią dtktoa, jak to pokazuj ys. 29a.2. Dla źódła α- pominiotwóczgo pomiay wykonać dla odlgłości 2cm i pzdziału kąta Rys. 29a.. Gomtia pomiaów do badania ozkładu kątowgo wiązki pominiowania. d.. Umiścić źódło pominiotwócz S-9 w statywi napzciwko okinka wlotowgo licznika i wykonać się pomiaów aktywności pominiotwóczj w funkcji odlgłości od źódła w pzdzial odlgłości 2-2cm. Wykonać wyksy zalżności Ln(dN/dt) = f() Na wyksi zaznaczyć błędy standadow dla otzymanych punktów pomiaowych. Kozystając z mtody gsji liniowj wyznaczyć watość wykładnika b i ocnić słuszność pawa odwotności odlgłości. d 5. Pzpowadzić pomiay jak w punkci 3. Otzyman zalżności aktywności (skoygowanj o watość tła) od kąta między osią źódła a osią dtktoa pzdstawić na

6 Ćwiczni 29a wspólnym wyksi dla wszystkich źódł pominiotwóczych. Na wyksi zaznaczyć błędy standadow dla otzymanych punktów pomiaowych. 29a.6. Wymagan wiadomości - ozpady pominiotwócz α, β i γ, chaaktystyka pominiowania, - osłabiani wiązki pominiowania w ośodku matialnym, - zasada działania licznika Giga-Mulla, - błędy pomiaów w zjawiskach statystycznych. 29a.7. Litatua - ubk M., Kuczkowski.: II Pacownia Fizyczna. Wydawnictwo Politchniki Gdańskij. - Bobowski Cz., Fizyka kótki kus. WNT Halliday D, Rsnick R., Walk J.: Podstawy fizyki, t.5. PWN 23.