WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA W CIALACH STAŁYCH

Transkrypt

1 Fzyka jądra, aomu cała sałego WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA W CIALACH STAŁYCH 1. Ops eoreyczy do ćwczea zameszczoy jes a sroe w dzale DYDAKTYKA FIZYKA ĆWICZENIA LABORATORYJNE.. Ops układu pomarowego Źródło promeowaa w ejszym ćwczeu Co 60 o czase połowczego rozpadu 5,3 roku) umeszczoe jes w ołowaej obudowe (w zw. domku ołowowym) o kszałce walca. Rozpad jądra Co 60 uwala dwa kway promeowaa (1, 17 MeV 1,33 MeV używae w ćwczeu). Wzdłuż jego os wywercoy jes kaał spełający rolę kolmaora. Źródło promeowórcze umeszczoe jes w dolej częśc kaału, zaś bezpośredo ad górym końcem kaału zajduje sę kryszał scyylacyjy lczka kwaów promeowaa. Z boku obudowy prosopadle do os walca zajduje sę owór służący do wprowadzaa absorbea wykoaego w posac płyek. Po włożeu płyk do komory pomarowej zajdze sę oa a drodze prome podążających w sroę lczka.

2 Fzyka jądra, aomu cała sałego Emsja promeowaa jes zjawskem losowym. Dokoujemy pojedyczego pomaru lczby zlczeń kwaów promeowaa w określoym czase. Wyk N ego pomaru obarczoy jes epewoścą średą kwadraową rówą N (pojedycza próba). Nepewość względa lośc zlczeń N 1 N N maleje wraz ze wzrosem lośc zlczeń N. Jeśl p. wymagaa jes dokładość pomaru rzędu 3%, o lość zlczeń powa być rówa około Czas pomaru powe być ak usaloy, aby zapewć spełee ego waruku. Do dyspozycj osób wykoujących ćwczee są kompley płyek wykoaych z medz, ołowu, żelaza, alumum ebou. Jako lczk kwaów zasosowao kryszał scyylacyjy (NaJ) wraz z foopowelaczem. Dzałae lczka scyylacyjego wykorzysuje lumescecję wysępującą w ekórych subsacjach pod wpływem dzałaa promeowaa jozującego. W ym przypadku role promeowaa jozacyjego spełają elekroy powsające przy oddzaływau promeowaa z subsacją scyylaora wskuek procesów zwązaych ze zjawskem fooefeku, efeku Compoa efeku worzea pary elekro-pozyo. Rozbłysk śwele (scyylacyje) wywołae promeowaem w scyylaorze są rejesrowae za pomocą foopowelaczy o bardzo dużej śwałoczułośc przekszałcających je w mpulsy elekrycze. Impulsy e po wzmoceu przekazywae są za pomocą kabla do urządzea lczącego, zwaego przelczkem elekroowym. W jedej obudowe z przelczkem elekroowym zajduje sę zaslacz wysokego apęca foopowelacza. Rys. 1. Schema saowska pomarowego.

3 Fzyka jądra, aomu cała sałego 3. Przeprowadzee pomarów 1. Zazajomć sę z rozmeszczeem przezaczeem elemeów zesawu pomarowego.. Włączyć zaslacz wysokego apęca (przycsk czerwoy), a asępe uruchomć a chwlę przelczk (START) w celu sprawdzea poprawośc dzałaa układu. Wyłączyć przelczk (STOP). Wyzerować przelczk (RESET). 3. Zmerzyć aężee promeowaa ła lo wsawając do oworu specjale dopasowaą bryłę ołowaą (moża z dodakowym płykam ołowaym), a asępe merzyć lość mpulsów z dokładoścą e gorszą ż 5%. Prakycze pomar ależy prowadzć w cągu 3 5 mu. 4.Zmerzyć aęzee promeowaa źródła wraz z łem suma przeprowadzając pomar z pusą komorą pomarową w akm czase jak w pukce Zmerzyć klkakroe (p. 5 razy) aężee promeowaa źródła wraz z łem przeprowadzając klka pomarów (p. 5 razy)z pusą komorą pomarową w krókch odckach czasu (p s). 6. Dla płyek ołowu zmerzyć zależość pomędzy loścą zlczeń (aęzeem promeowaa) a gruboścą warswy absorbea pochłaającej promeowae. W ym celu umeścć w komorze pomarowej jedą płykę ołowaą dokoać pomaru N lośc zlczeń. Pomar przeprowadzć z dokładoścą e gorszą ż przy pomarach wsępych, co ozacza pomary przez 1 - muy. 7. Po zapsau wyku dołożyć asępą płykę ołowaą wykoać pomar lośc zlczeń dla zwększoej grubośc warswy pochłaającej. Pomary koyuować dla mmum 6 płyek ołowaych przy jedakowych waroścach czasu pomaru. 8. Powórzyć pomary według puków 6-7 dla mmum dwóch ych rodzajów absorbeów. Wyk zapsać. 9. Zapsać warośc paramerów saowska epewośc pomarowych. 4. Opracowae wyków pomarów Wyzaczee aężea promeowaa źródła 1. Wyzaczyć aężea promeowaa źródła N z suma lo jako różcę mędzy sumą aężea promeowaa źródła ła oraz aężea promeowaa ła dla pomarów realzowaych w pukach N z 3 4. Oblczyć aężea promeowaa źródła w jedosce czasu z jako lość zlczeń a p. z muę.. Wycągąć wosk (1), co do sablośc pracy źródła a podsawe pomarów w krókch odckach czasu realzowaych w pukce 5.

4 Fzyka jądra, aomu cała sałego Wyzaczee sopa pochłaaa promeowaa w zależośc od grubośc absorbea 3. Dla każdej grubośc x każdego badaego absorbeu absorbeu wyzaczyć lość zlczoych mpulsów N w jedosce czasu a p. muę. 4. Oblczyć l suma dla wszyskch rodzajów absorbeów w fukcj ch grubośc x. Uwaga - lośc zlczeń, muszą być przelczoe a ą samą jedosę czasu, p. a muę. suma 5. Wykres-1. Wykoać wykresy zależośc f x) l ( suma dla wszyskch rodzajów badaych absorbeów. Zgode z eorą powa o być prosa f ( x) kx, gdze k współczyk absorpcj, x grubość warswy absorbea. Nepewośc pomarowe aosmy ylko dla grubośc absorbea (x). W zależośc od orzymaych warośc wykresy wykoać a jedej karce paperu mlmerowego lub a oddzelych karkach (Wykres- 1a, Wykres-1b, Wykres-1c), aby zapewć ch przejrzysość. Przez puky pomarowe przeprowadzć prosą wyzaczyć z a 1 x 1 1 x y 1 y ax b, paramery prosej oraz ch epewośc 1 x x y, b y a x 1 1, y a x y b y u a a, x x 1 1 u b 1 b a x. Przy wyzaczau paramerów prosych zaleca sę wykoae abel zawerającym kolumy z poszczególym waroścam: x, y, x, y, x y oraz ch sumy w celu ukęca błędów przy przewarzau warośc zmerzoych. Prosą wraz z wyzaczoym parameram aeś a wykres (1). Wyzaczee współczyka pochłaaa grubośc warswy półchłoej 6. Warość wyrazu wolego rówaa prosej b zwązaa jes ze zmaą akywośc źródła w rakce pomaru każdego z absorbeów. Wycągąc wosk () co do sablośc źródła. 7. Nepewość wyrazu wolego prosej b zwązaa jes z epewoścą sadardową chwlowej akywośc u b e. b źródła c b 8. Warość epewość współczyka kerukowego prosej a odpowadają warośc epewośc sadardowej współczyka absorpcj k daego maerału. Dla każdego maerału warość grubośc l l warswy półchłoej d1 a jej epewość uc( d1 ) a. k ( a)

5 Fzyka jądra, aomu cała sałego 9. Dla wszyskch maerałów wyzaczyć epewośc złożoe względe współczyka absorpcj k uc ( k) uc ( d1 ) uc, r ( k) oraz grubośc warswy półchłoej uc, r ( d1 ). k d 10. Dla wszyskch maerałów wyzaczyć epewośc rozszerzoe współczyka absorpcj k U k uc k oraz grubośc warswy półchłoej U d u. 1/ c d1/ 1 Ocea zależośc współczyka pochłaaa grubośc warswy półchłoej od gęsośc absorbea. 11. Wykres-. Naeść a wykres wyzaczoe warośc współczyka absorpcj k w fukcj gęsośc absorbeów. Ne aosć epewośc pomarowych oraz e dokoywać aproksymacj. Wycągąć wosk (3). 1. Wykres-3. Naeść a wykres wyzaczoe warośc grubośc warsw półchłoych w fukcj gęsośc absorbeów. Ne aosć epewośc pomarowych oraz e dokoywać aproksymacj. Wycągąć wosk (4). 5. Podsumowae (wersja podsawowa) 1. Zgode z regułam prezeacj wyków zesawć wyzaczoe paramery k, u k, u, k Uk oraz warość odesea, d c c r, 1 /, uc d1/, uc, r d1/, Ud1/ oraz warość odesea,. Przeaalzować uzyskae rezulay: a1) czy spełoa jes relacja u c, r k 0, 1, d 0, u c, r 1/, a) czy spełoa jes relacja 1 b1) czy spełoa jes relacja k odese e k U k, b) czy spełoa jes relacja d d U, 1/ 1/ d odesee 1/ c) rozkład puków a Wykrese-1 pod kąem wysępowaa przyczy błędów grubych, sysemayczych przypadkowych. d) rozkład puków a Wykrese- lub Wykrese-3 pod kąem zależośc wyzaczoych paramerów od gęsośc absorbea. 3. Wosk z aalzy rezulaów. a) Wycągąć wosk pod kąem wysępowaa błędów grubych, sysemayczych przypadkowych ch przyczy. Uwzględć u wosk (1) (). b) Zapropoować dzałaa zmerzające do podesea dokładośc wykoywaych pomarów. c) Wyjaść czy cele ćwczea zosały osągęe. Uwzględć u wosk (3) (4).

6 6. Przykładowe pyaa ĆWICZENIE 34 Fzyka jądra, aomu cała sałego Zameszczoe są a sroe w dzale DYDAKTYKA FIZYKA ĆWICZENIA LABORATORYJNE. ************************* Zadaa dodakowe do wyzaczea aalzy: 1. Oblczyć aężee promeowaa źródła (Co 60 ) w du badaa rok emu w oparcu o warość okresu połowczego rozpadu (5,3 roku) oraz lośc jąder promeoórczych podlegających rozpadow w l T czase N N0e. Wyk poddać aalze syeze.. Oblczyć aężee promeowaa źródła (Co 60 ) w du badaa za rok w oparcu o warość okresu połowczego rozpadu (5,3 roku) oraz lośc jąder promeoórczych podlegających rozpadow w l T czase N N0e. Wyk poddać aalze syeze. 3. Usalć czy zmerzoe promeowae ła odbega od średej krajowej. Wycągąć wosk (5). 4. Dokoać aproksymacj lowej wykresów () lub (3). Wyk poddać aalze syeze. x x y y 5. Wyzaczyć współczyk korelacj lowej 1 R dla zapsać go a x x y y 1 1 wykrese. Wyk poddać aalze wycągąć wosk.

7 Fzyka jądra, aomu cała sałego Zespół w składze... cele ćwczea: 1a) wyzaczyć grubość warswy półchłoej badaych maerałów, 1b) sprawdzć, czy grubość warswy półchłoej jes proporcjoala do gęsośc absorbea, a) wyzaczyć współczyk pochłaaa badaych maerałów, b) sprawdzć, czy współczyk pochłaaa jes proporcjoaly do gęsośc absorbea, 3.1 Warośc eoreycze welkośc wyzaczaych lub określaych. Przy emowau skolmowaego promeowaa gamma o eerg 1,33 MeV (, J) przez zoop Co 60 (okres połowczego rozpadu 5,3 la) grubośc perwszej warswy półchłoej wyoszą około: ołów - 1,0 cm, żelazo - 1,6 cm, alumum - 4,6 cm. W du uśredoa warość promeowaa ła w Polsce o około 100 Sv/h (0,878 msv/rok), za bezpeczy próg przyjmuje sę do 1 msv/rok (1 Sv= 1 J/kg). 3. Paramery saowska (warośc epewośc). Ołów: gęsość, grubość płyk epewość.. Żelazo, gęsość..., grubość płyk epewość.. Alumum, gęsość..., grubość płyk epewość.. Teksol, gęsość..., grubość płyk epewość Pomary uwag do ch wykoaa. epewość pomaru czasu. epewość pomaru mpulsów... Karę Pomarów proszę drukować dwusroe

8 Fzyka jądra, aomu cała sałego Lczba mpulsów przy komorze pomarowej całkowce wypełoej ołowem: 0,5 m 1 m. 1,5 m. m.,5 m. 3 m. 3,5 m. 4 m. 4,5 m. 5 m. Lczba mpulsów przy komorze pomarowej całkowce pusej: 0,5 m 1 m. 1,5 m. m.,5 m. 3 m. 3,5 m. 4 m. 4,5 m. 5 m. Lczba mpulsów przy różej lośc płyek absorbeów, wszyske, pomary rwały Absorbe ołów żelazo alumum eksol / lość płyek Daa podps osoby prowadzącej Sroa druga Kary Pomarów