Главная страница
Навигация по странице:

  • ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ

  • I = I

  • лалала. Лабораторная работа 4 изучение закона ослабления гаммалучей


    Скачать 0.93 Mb.
    НазваниеЛабораторная работа 4 изучение закона ослабления гаммалучей
    Анкорлалала
    Дата22.10.2020
    Размер0.93 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаlb-6_4_ispravil_vyvod_i_grafik.docx
    ТипЛабораторная работа
    #144806

    Подборка по базе: АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА 44 223_август 2020.docx, Лабораторная работа 1.02.pdf, АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА 44 223.docx, Практическая работа 6 информатика.docx, Практическая работа.docx, Курсовая работа.pptx, Практическая работа № 1.docx, практическая работа по дисциплине наследственное право.docx, Практическая работа № 1.docx, Контрольная работа по безопасности жизнедеятельности.docx

    Федеральное агентство связи


    ФГБОУ ВО «СибГУТИ»

    Кафедра физики Лабораторная работа 6.4




    ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ

    Выполнил студент группы: РИ-92

    Панченко Л.К. Проверил преподаватель:

    Грищенко И. В.

    Измерения сняты
    Отчет принят
    Работа зачтена



    НОВОСИБИРСК 2020

    ЦЕЛЬ РАБОТЫ


    Проверить закон ослабления интенсивности гамма лучей при прохождении через поглощающее вещество и определить линейный коэффициент поглощения гамма лучей.

    КРАТКАЯ ТЕОРИЯ


    Гамма-излучением называется электромагнитное излучение на частотах, превышающих 1020 Гц, испускаемое атомными ядрами при их переходе из возбужденного в основное или менее возбужденное состояние, а также при ядерных реакциях. Энергия гамма квантов равна разности энергий конечного и начального состояний ядра. В каждом акте перехода ядро излучает гамма- квант. В связи с дискретностью энергетических уровней ядра гамма-излучение имеет линейчатый спектр, частоты гамма квантов связаны с разностью энергий состояний ядра условием частот Бора, как и для излучения фотонов, атомами:
    W1 W2 . (1)

    При прохождении через вещество гамма-квант может взаимодействовать как с электронной оболочкой атомов или молекул вещества, так и с их ядрами. Это взаимодействие осуществляется несколькими способами.

    1. При поглощении гамма кванта электронной оболочкой атома происходит фотоэффект, при котором вырывается электрон из внутренних слоев электронной оболочки. Электрон покидает атом, происходит ионизация атома. Расчеты показывают, что фотоэлектрическое поглощение гамма-лучей

    существенно при энергиях гамма-квантов W 0,5 МэВ.

    1. По мере увеличения энергии гамма-кванта по сравнению с энергией связи электрона в атоме, молекуле или кристаллической решетке вещества, его взаимодействие с электронами оболочек все более приближается по своему характеру к взаимодействию со свободными электронами, т.е. приближается к комптоновскому рассеянию гамма-квантов на электронах. Часть из этих рассеянных гамма-лучей выходит из вещества.

    2. Гамма-кванты с энергией, превышающей удвоенную энергию покоя электронов, могут образовывать электрон-позитронную пару в силовом поле ядра, особенно в тяжелых веществах.

    3. Гамма-лучи, обладающие энергией порядка нескольких МэВ, могут взаимодействовать с ядрами атомов. Это взаимодействие называется ядерным фотоэффектом и имеет характер фотоядерной реакции.

    Все эти процессы приводят к рассеянию и поглощению гаммаизлучения в веществе и уменьшению его интенсивности. Ослабление интенсивности гамма-лучей в веществе для узкого пучка происходит по закону:

    I = I0 e x, (2)

    где:

    I0- интенсивность гамма-лучей до входа в вещество

    I - их интенсивность после прохождения поглощающего слоя толщиной

    x,

    - линейный коэффициент поглощения, равный величине обратной

    длины, на которой излучение ослабляется в e раз. Ослабление гамма-лучей зависит от плотности поглощающего вещества, поэтому наряду с линейным коэффициентом , вводят массовый коэффициент поглощения:
    (3)
    Для графического представления закона ослабления прологарифмируем выражение (2):
    ln I = ln I0 - x. (4)

    Логарифм интенсивности пучка гамма-излучений на выходе из поглощающего слоя линейно зависит от толщины x поглощающего слоя. Зависимость (4) легко может быть проверена экспериментально построением соответствующего графика, рис. 4.1


    Построив график (4.1), возьмем на нем две любые точки 1 и 2. В точке 1 имеем ln I = ln I1 и x = x1, а в точке 2 соответственно ln I = ln I2 и x = x2. Подставив эти данные в (4), получим два уравнения:

    ln I1 = ln I0 - x1 (5)

    ln I2 = ln I0 - x2 .

    Решим эти уравнения относительно
    . (6)

    Формула (6) позволяет вычислить коэффициент ослабления гаммалучей для исследуемого вещества.

    ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ


    Рис. 4.2. Схема лабораторной установки
    Схема лабораторной установки показана на рис. 4.2. Установка состоит из излучателя гамма-лучей (1), детектора гамма-квантов (3), высоковольтного источника питания детектора (4), счетчика импульсов и часов (5), и пластин из исследуемого вещества (2).



    Рис. 4.3. Схема лабораторной установки в приближении

    В ходе лабораторной работы необходимо будет перемещать излучатель гумма-лучей на рабочее место (6). А также устанавливать пластины поглотителя между источником и детектором гамма-лучей (7).

    Установка регистрирует импульсы даже в том случае, когда излучатель отсутствует. Это объясняется тем, что в атмосфере всегда имеются в некотором количестве ионизирующие частицы. Назовем число импульсов, регистрируемых установкой за единицу времени, скоростью счета - n. Скорость счета, регистрируемую в отсутствии излучателя, назовем фоном излучений – nф.

    Установим излучатель на рабочее место и будем регистрировать скорость счета n0 в отсутствии поглотителя, а затем за поглотителем – nkгде k - число поглощающих пластин.

    Очевидно, что скорость счета nk=nk nфобусловлена ионизирующим

    действием гамма-лучей и пропорциональна интенсивности I гамма-лучей в месте расположения детектора:
    I= n. (7)

    Здесь - коэффициент пропорциональности. Подставив (7) в (2), получим: n = n0 e-x. (8)

    Таким образом, закон ослабления гамма-лучей можно проверить, если построить график зависимости ln n от толщины x поглощающего слоя.

    Для того чтобы вычислить линейный коэффициент поглощения гамма- лучей, достаточно на построенном графике выбрать две любые точки 1 и 2, и тогда, в соответствии с (8), легко получить:
    (9)

    ХОД РАБОТЫ



    Табл. 1

    k

    Nk

    tk, с

    nk

    nk

    lnnk

    Xk, м

    0

    1008

    0,25

    4032

    4026

    8,30

    0

    1

    1005

    0,31

    3242

    3237

    8,08

    0,1

    2

    1002

    0,36

    2783

    2778

    7,92

    0,2

    3

    1000

    0,43

    2325

    2320

    7,74

    0,3

    4

    1001

    0,45

    2224

    2219

    7,70

    0,4

    5

    1000

    0,52

    1923

    1918

    7,55

    0,5

    6

    1001

    0,57

    1756

    1751

    7,46

    0,6

    7

    1003

    0,62

    1617

    1612

    7,38

    0,7

    8

    1002

    0,64

    1565

    1560

    7,35

    0,8

    Толщина каждой пластины 𝑙 = 0,1 мм.

    nф=5,32


    Вывод: В ходе лабораторной работы был проверен закон ослабления интенсивности гамма лучей при прохождении через поглощающее вещество и определен линейный коэффициент поглощения гамма лучей = 3000м-1
    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Под действием магнитного поля лучи отклонялись таким образом, что можно было различить три типа излучения. Резефорд назвал составляющие радиации первыми тремя буквами греческого алфавита альфа-лучи, беталучи

    и гамма-лучи. Поскольку гамма-лучи не отклонялись под действием магнитного поля, было решено, что они подобны свету, а точнее – рентгеновским лучам, но обладают ещё большей энергией.

    1. Пучок гамма-лучей поглощается непрерывно с увеличением толщины слоя поглотителя; его интенсивность не обращается в ноль ни при каких толщинах слоя поглотителя. Это значит, что, какой бы ни была толщина слоя вещества, нельзя полностью поглотить поток гамма-лучей, а можно только ослабить его интенсивность в любое заданное число раз 3. Счётчиком.

    1. Действие счетчика Гейгера основано на возникновении импульсного разряда в газе при его ионизации влетающей частицей или квантом. Возникающие при этом импульсы тока подсчитываются счетчиком импульсов. Число импульсов, зарегистрированных детектором и счетным устройством, пропорционально числу ионизирующих частиц или гаммаквантов, влетевших в детектор.

    2. n=n0e-ux


    Таким образом, закон ослабления гамма-лучей можно проверить, если построить график зависимости ln n от толщины x поглощающего слоя. 6.Установка регистрирует импульсы даже в том случае, когда излучатель отсутствует. Это объясняется тем, что в атмосфере всегда имеются в некотором количестве ионизирующие частицы.

    7.Чтобы дать наиболее точный ответ.

    Задачи

      1. Дано: I0/I=4; x=3 cm; Найти: έ;

    Решение: I0/I=eμx; lnI0/I=μx; μ= (lnI0/I)/x=ln4/3≈0,46(cm-1) έ=1,4 МэВ. 2.4



    написать администратору сайта