3 - elka.pw

czwartek 1100- 1400
Nr zespołu
06.11.2008
14
Ocena z
Ocena z
Ocena
1. Blachowicz Tomasz przygotowania sprawozdania
2. Kaczmarek Daniel
3. Kaczorek Piotr
Wydział
GIK
Prowadzący:
dr Janusz Oleniacz
Podpis
prowadzącego
Badanie osłabienia promieniowania gamma przy
przechodzeniu przez materię.
Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania
elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii
kwantu większej od 10 keV, co odpowiada częstotliwości większej od 2,42 EHz, a długości
fali mniejszej od 124 pm. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania
rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz
promieniowania X opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma
wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek
subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie, w wyniku zderzeń elektronów z atomami.
Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Nazwa
promieniowania gamma pochodzi od greckiej litery γ.
Cel ćwiczenia:
Wyznaczanie współczynnika absorpcji promieniowania gamma dla ołowiu, miedzi i aluminium.
Wykonanie ćwiczenia:
Aby wyznaczyć współczynnik osłabienia promieniowania gamma należało zmierzyć jego natężenie.
W tym celu posłużyliśmy się licznikiem scyntylacyjnym. Najpierw wykonaliśmy pomiar tła (bez
źródełka promieniotwórczego. Otrzymaliśmy wynik:
-Parametry pomiaru




Źródło promieniowania gamma : 60Co
Dostępna grubość absorbentów : 1-20 mm
Wykorzystywany czas pomiaru : 60 s
Napięcie zasilania detektora : 860V
- Przyrządy użyte do wykonania ćwiczenia:
 detektor scyntylacyjny wraz z domkiem osłonowym
 komputer klasy IBM PC z oprogramowaniem Gamma
 próbka 60Co
 kolimator
 płytki absorbentów o różnej grubości z Al, Cu, Pb
 zasilacz
Detektor
Licznik scyntylacyjny
Zasilacz wysokiego
napięcia
Wzmacniacz
Analizator
jednokanałowy
Komputer PC z
kartą licznikową
Rys. 1 Schemat połączenia aparatury pomiarowej
Wyniki pomiarów:
Nr
pomiaru
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ilość
zliczeń
47
42
44
45
47
43
45
48
43
50
Zatem średnie tło wynosi 45
Kolejne pomiary będą automatycznie skorygowane o wartość tła.
Wykonując kolejne pomiary z użyciem materiału promieniotwórczego umieszczonego w
domku otrzymujemy ilości zliczeń odpowiadające poszczególnym grubościom i rodzajom
absorbentów. Pojedynczy pomiar trwał 60 sekund.
1
2
3
5
7
10
12
15
17
20
977
904
918
880
879
778
748
734
705
717
6,8845
6,8068
6,8222
6,7799
6,7788
6,6567
6,6174
6,5985
6,5582
6,5751
0,0320
0,0333
0,0330
0,0337
0,0337
0,0359
0,0366
0,0369
0,0377
0,0373
ln z liczby zliczeń
0,0336
0,0351
0,0366
0,0390
0,0422
0,0450
0,0516
0,0548
0,0591
Liczba zliczeń
[Up]
6,789
6,7007
6,6134
6,4907
6,3315
6,2005
5,9296
5,8081
5,656
1
N
Grubość
absorbentu Cu
[mm]
ln z liczby zliczeń
888
813
745
659
562
493
376
333
286
ln z liczby zliczeń
Liczba zliczeń
[Up]
2
3
5
7
10
12
15
17
20
Liczba zliczeń
[Up]
Grubość
absorbentu Pb
[mm]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Grubość
absorbentu Al
[mm]
Numer pomiaru
1
N
1
N
1
2
3
5
7
10
12
15
17
20
1087
990
899
905
765
742
582
564
440
410
6,9912
6,8977
6,8013
6,8079
6,6399
6,6093
6,3665
6,3351
6,0868
6,0162
0,0303
0,0318
0,0334
0,0332
0,0362
0,0367
0,0415
0,0421
0,0477
0,0494
Program „Gamma” dostępny na komputerze w laboratorium korzystając z wyżej
zestawionych danych podał nam poniższe wartości parametru γ:

Dla ołowiu: γ=0,0631 ± 0,0025 [1/mm]; N0=1011

Dla miedzi: γ=0,0496 ± 0,0020 [1/mm]; N0=1112

Dla aluminium: γ=0,0174 ± 0,0018 [1/mm]; N0=960
Zależność pomiędzy współczynnikiem absorpcji, natężeniem promieniowania przed i po przejściu przez
absorbent oraz grubością absorbentu opisywana jest wzorem:
I = I0 e- x
czyli wzorem:
N = N0 e- x
gdzie N0 i N oznaczają odpowiednie wartości zliczeń.
Logarytmujemy obie strony i otrzymujemy:
ln N = ln N0 - x
co możemy wyrazić jako:
y=ax+b
przy czym
a=-
b = ln N0
y = ln N
Następnie stosujemy metodę najmniejszych kwadratów:
N i

Ni
i 
8
1

S 
i 1
8
Sy 

S
xx 
S xy 
2
i
i 1
8
yi
2
i
i 1
xi2
8

i 1
8

i 1
2
i
N


i
8
x
i
* Ni
y
* Ni
i 1
8
i 1

xi y i
 i2
Ni
8
i 1
xi

1

Ni

2
Sx 
Ni
i
8
x
i 1

2
i
* Ni
8
x
i 1
i
* yi * N i
D  S xx * S  S x2
Sa 
Sxy
D
Sb 
Sxx
D
S xy S  S x S y
a 
b 
S xx S  S x2
S xx S y  S xy S x
S xx S  S x2
  a  S a
N 0  eb
Wyniki naszych pomiarów i obliczeń:
OŁÓW
ALUMINIUM
MIEDŹ
S=
Sx=
Sy=
Sxx=
Sxy=
D=
5155
41110
33072
484214
253917
806091070
8240
70183
55377
919133
466086
2648002431
7384
54188
49110
649316
347923
185210000
a=
b=
-0,063089
6,9196
-0,017364
6,8684
-0,049578
7,0147
μ= 0,0631[1/mm]
Sa=
0,0031
Sb=
0,0060
No=
1011
0,0174[1/mm] 0,0496[1/mm]
0,0018
0,0019
0,0035
0,0035
960
1112
Aby sprawdzić poprawność naszych obliczeń współczynnika absorpcji promieniowania
gamma dla ołowiu metodą najmniejszych kwadratów wykonaliśmy przy pomocy programu
Excel wykresy:
Zależność liczby zliczeń N od grubości absorbentu:
1200
Liczba zliczeń [Up]
1000
800
ołów
aluminium
600
miedź
400
200
0
1
2
5
4
3
6
9
8
7
10
Grubość absorbentu [mm]
Zależność lnN od grubości absorbentu:
8
ln z liczby zliczeń
7,5
7
6,5
6
5,5
5
1
2
3
4
5
6
7
Grubość absorbentu [mm]
8
9
10
Wnioski końcowe:
Odczyty podczas doświadczenia potwierdzają wykładniczy sposób zależności natężenia
promieniowania gamma od grubości absorbentu.
Z otrzymanych obliczeń wynika, że im mniejsza grubość absorbentu zostanie zastosowana,
tym wartość natężenia promieniowania jest większa. Zatem jest ona zależna od grubości
absorbentu i zmniejsza się wraz ze wzrostem jego grubości. Dzięki wykresom możemy
stwierdzić, iż ołów jest najmniej przepuszczalnym absorbentem spośród trzech mierzonych
substancji.
Najlepszym absorbentem z pośród badanych jest ołów, który pochłania dużą część
promieniowania. Dlatego stosowany jest do wykonywania osłon. Wytwarza się z niego
ekrany zabezpieczające przed promieniowaniem rentgenowskim i promieniowaniem gamma.
Ma to ścisły związek z liczbą atomową absorbentu. Pierwiastki o mniejszych liczbach
atomowych znacznie słabiej absorbują promieniowanie.
Wartości parametru μ:
 
μ obliczone 1 mm
Ołów:
Aluminium:
Miedź:
0,0631 ± 0,0031
0,0174 ± 0,0018
0,0496 ± 0,0019
Niestety nie otrzymaliśmy wartości wzorcowych zawartych w tablicach. Jest to spowodowane
tym, że izotop 60Co oraz absorbenty nie są laboratoryjne doskonałe oraz wpływem błędów
pomiarowych.
Jednak z pomiarów badanych absorbentów: ołowiu, miedzi i aluminium wynika:
PbCuAl