Badanie przydatności różnych materiałów dla osłony przed
advertisement
Badanie przydatności różnych materiałów dla osłony przed promieniowaniem γ Promieniowanie γ to wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne o energii kwantów rzędu MeV. Dla porównania, kwanty światła emitowanego przez żarówkę niosą energie rzędu eV. Przy przechodzeniu przez materię natężenie promieniowania γ ulega osłabieniu na skutek trzech zasadniczych procesów: - zjawiska fotoelektrycznego (dominuje w zakresie niskich energii < 0.5 MeV), - efektu Comptona (największy wkład przy energiach od 0.5 do 10 MeV), - tworzenia się par pozyton-elektron (wartość progowa energii 1.02 MeV, dominuje przy energii kwantów > 5 MeV). Dla promieniowania monochromatycznego osłabienie natężenia opisuje zależność: I I 0 e d , (1) gdzie I0 oznacza natężenie promieniowania padającego, I – natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent o grubości d, a μ jest liniowym współczynnikiem absorpcji. Współczynnik absorpcji jest podstawowym parametrem charakteryzującym własności ośrodka pochłaniającego. Przekształcając i logarytmując obustronnie równanie (1) otrzymujemy: 1 I0 ln . d I (2) Wykonując pomiary I0, I oraz d możemy w prosty sposób wyznaczyć wartość μ. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z techniką rejestracji promieniowania γ oraz z metodyką wyznaczania współczynnika absorpcji. Pomiary wykonane dla różnych materiałów (aluminium, żelazo, miedź, ołów) pozwalają na porównanie ich parametrów takich jak liniowy i masowy współczynnik absorpcji, czy grubość połówkowa, a tym samym na określenie przydatności tych materiałów do wykonania osłon zabezpieczających przed promieniowaniem γ. Identyfikacja izotopów promieniotwórczych metodą analizy widm promieniowania γ Emisja kwantu promieniowania γ następuje w wyniku przejścia jądra atomowego z niestabilnego stanu o wyższej energii do stanu o energii niższej. Ponieważ stany energetyczne jądra są dla danego izotopu ściśle określone, podobnie jak stany elektronowe atomu, więc jądrowe widmo emisyjne promieniowania γ stanowi „wizytówkę”, która pozwala na jednoznaczną identyfikację izotopu. W technice laboratoryjnej do analizy spektralnej promieniowania γ najczęściej stosuje się spektrometry scyntylacyjne, w których zasadniczymi elementami są detektor scyntylacyjny i wielokanałowy analizator amplitudy. Detektor scyntylacyjny ma tą cenną zaletę, że amplituda sygnału wyjściowego jest proporcjonalna do energii padającego kwantu promieniowania. Zastosowanie analizatora amplitudy pozwala posegregować rejestrowane impulsy w zależności od wielkości ich amplitudy. W ten sposób otrzymujemy liczbę zliczeń impulsów w funkcji numeru kanału (lub napięcia). Po wyskalowaniu (kalibracji) spektrometru przy użyciu znanych izotopów emitujących kwanty promieniowania γ można poszczególnym kanałom przypisać wartości energii. Pozwala to posegregowane impulsy, zarejestrowane dla dowolnego izotopu, przetransponować na widmo energetyczne. Analiza takiego widma i porównanie wartości zmierzonych energii z danymi tablicowymi umożliwia identyfikację badanego preparatu. Celem tego ćwiczenia jest poznanie budowy i zasady działania scyntylacyjnego spektrometru promieniowania γ oraz praktyczna identyfikacja nieznanych źródeł promieniowania γ. Doświadczenie składa się z trzech etapów: - ustalenie parametrów pracy spektrometru (napięcia pracy licznika i wzmocnienia), - kalibracja spektrometru przy użyciu izotopów: Na-22 (0.511 MeV, 1.274 MeV), Cs-137 (0.662 MeV), Co-60 (1.173 MeV, 1.333 MeV), - identyfikacja nieznanego źródła na podstawie analizy jego widma.
