Главная страница
Навигация по странице:

  • Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ Вариант 1 (1 бригада) Выполнил

  • ЦЕЛЬ РАБОТЫ

  • КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

  • ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

  • ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

  • Правила работы с виртуальной лабораторной установкой

  • Ход выполнения задания

  • КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • ЗАДАЧИ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

  • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4. Лабораторная работа 4 изучение закона ослабления гаммалучей вариант 1 (1 бригада) Номер студенческого билета


    Скачать 0.66 Mb.
    НазваниеЛабораторная работа 4 изучение закона ослабления гаммалучей вариант 1 (1 бригада) Номер студенческого билета
    АнкорЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ
    Дата11.09.2020
    Размер0.66 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4.docx
    ТипЛабораторная работа
    #137570

    Подборка по базе: Курсовая работа (2).docx, Практическая работа транспортная задача.docx, КУРСОВАЯ РАБОТА № 2. УЧЕТ И ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ МАТЕРИАЛЬНО ПРОИЗВОДС, Курсовая работа Спахова В.А.docx, Курсовая работа заземление.doc, Курсовая работа, новая .docx, В начале становления своей творческой карьеры Мане начал работат, Дипломная работа Жолдасов Касиет.docx, Дипломная работа - вова.docx, Контролья работа по курсу экология.docx

    Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

    Кафедра физики

    ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.4
    ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОСЛАБЛЕНИЯ ГАММА-ЛУЧЕЙ


    Вариант 1 (1 бригада)

    Выполнил:

    Номер студенческого билета:

    Адрес электронной почты:


    Должность Фамилия Имя Отчество
    Проверил:


    Оценка Дата Подпись Расшифровка
    Защита: _______ _______ _______ _______

    Новосибирск, 2020 г.

    ЦЕЛЬ РАБОТЫ

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

    КРАТКАЯ ТЕОРИЯ


    (1)
    Гамма-излучением называется электромагнитное излучение на частотах, превышающих 1020Гц, 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 гаммаквант. 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:



    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.

    2. 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.

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

    4. 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 гамма-излучения в веществе и уменьшению его интенсивности. Ослабление интенсивности гамма-лучей в веществе для узкого пучка происходит по закону:


    (2) (И



    *прим: исправил знак с разности на произведение
    Где:

    I0 – интенсивность гамма-лучей до входа в вещество (x = 0),

    I – их интенсивность после прохождения поглощающего слоя толщиной x,


    (3)
    µ – линейный коэффициент поглощения, равный величине обратной длины, на которой излучение ослабляется в e раз. Ослабление гамма-лучей зависит от плотности p поглощающего вещества, поэтому наряду с линейным коэффициентом µ вводят массовый коэффициент поглощения:




    (4)
    Для графического представления закона ослабления прологарифмируем выражение (2):


    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



    Рисунок 4.1 – График зависимости логарифма интенсивности ослабленного пучка от толщины поглощающего слоя

    Построив график (4.1), возьмем на нем две любые точки 1 и 2. В точке 1 имеем lnI = lnI1 и x = x1, а в точке 2 соответственно lnI = lnI2 и x = x2.


    (5)
    Подставив эти данные в (4), получим два уравнения:






    (6)
    Решим эти уравнения относительно µ:



    Формула (6) позволяет вычислить коэффициент ослабления гамма-лучей для исследуемого вещества.
    ОПИСАНИЕ 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).



    Рисунок 4.3. Схема лабораторной установки в приближении
    В ходе лабораторной работы необходимо будет перемещать излучатель гамма-лучей на рабочее место (6). А также устанавливать пластины поглотителя между источником и детектором гамма-лучей (7). Данные положения представлены на рисунке 4.3.



    Рисунок 4.3. Схема лабораторной установки в приближении
    В качестве детектора гамма-квантов в работе используется газоразрядный счетчик Гейгера. 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 гамма-квантов, влетевших в детектор.

    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 - nφ.

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


    (7)
    Очевидно, что скорость счета n­k = nk - nφ. Обусловлена ионизирующим действием гамма-лучей и пропорциональна интенсивности I гамма-лучей в месте расположения детектора:




    (8)
    Здесь α – коэффициент пропорциональности. Подставим (7) в (2) получим:




    (9)
    Таким образом, закон ослабления гамма-лучей можно проверить, если построить график зависимости n ln 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:



    ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

    Подготовить Табл. 1 для измеренных экспериментальных данных.
    Табл. 1

    k

    Nk|

    tk, с

    nk|

    nk

    lnnk

    Xk, м

    Фон (без излучателя)

    1109

    215

    5,16

    5,16

    1,64

    0

    0

    1109

    28

    39,60

    34,44

    3,53

    0

    1

    1012

    31

    32,64

    27,48

    3,31

    0,0001

    2

    1005

    36

    27,92

    22,76

    3,13

    0,0002

    3

    1104

    47

    23,49

    18,33

    2,91

    0,0003

    4

    1104

    50

    22,08

    16,92

    2,83

    0,0004

    5

    1103

    58

    19,02

    13,86

    2,63

    0,0005

    6

    1104

    63

    17,52

    12,36

    2,51

    0,0006

    7

    1107

    71

    15,59

    10,43

    2,34

    0,0007

    8

    1109

    74

    14,99

    9,83

    2,29

    0,0008


    Здесь: k - количество пластин,; Nk| - число импульсов зарегистрированных счетчиком при наличии k пластин; 𝑡𝑘 – время регистрации при наличии k пластин; nk| - скорость счета при наличии k пластин без учёта поправки на фон; 𝑛𝑘 - скорость счета при наличии k пластин с учётом поправки на фон; 𝑙𝑛𝑛𝑘 – натуральный логарифм 𝑛𝑘; 𝑋𝑘 = 𝑘𝑙 – толщина поглощающего слоя; в нашей уcтановке толщина каждой пластины 𝑙 = 0,1 мм.
    Правила работы с виртуальной лабораторной установкой

    Для того, чтобы перетаскивать объекты на установке, необходимо зажать левую кнопку мыши и перенести указатель в место, куда вы хотите перенести объект. Только после этого отпустить левую кнопку мыши. Для того, чтобы нажать на кнопку или тумблер, нужно нажать один раз левой кнопкой мыши. Для того, чтобы переместить ваш взгляд, приблизите указатель мыши к границе окна.

    Ход выполнения задания

    1. Откройте файл «Lab6.4»

    2. Если не знаете, какие настройки устанавливать, то для Screen resolution выберите из списка «1024х768» и нажмите кнопку «Play!»

    3. Выбрать вариант в соответствие с номером вашей бригады

    4. Если лабораторная работа работает стабильно, то переходите к пункту 5. Иначе, закройте данное окно и перейдите к пункту 1. После этого в пункте 2 уменьшите значение Graphics quality.

    5. Изучите установку (Рис.4.2). Включите тумблер в высоковольтном источнике питания детектора (4).


    (10)
    6. Измерьте фон nφ. Для этого запустите счетчик импульсов и секундмер кнопкой . Для его остановки нажмите кнопку (II). Для сброса счетчика и таймера нажмите кнопку . Фон вычисляется по формуле:



    Здесь: Nφ – общее число импульсов, зарегистрированных при измерении фона, tφ – время, в течении которого регистрировались импульсы. Общее число Nφ импульсов при измерении фона должно быть не меньше 1000.


    (11)
    7. Установить излучатель гамма-лучей на рабочее место (Рис.4.3). Измерить скорость счета n0 в отсутствие поглотителя:




    (12)
    8. Устанавливая пластины поглотителя между излучателем и детектором гамма-лучей, последовательно измерить скорость счёта nkза одной, двумя и т.д. пластинами, пока пластины не закончатся:



    9. При измерениях счета под действием гамма-лучей счет импульсов нужно продолжать до тех пор, пока общее число импульсов в данном опыте окажется Nk ≈ 1000. Если тысяча импульсов набирается очень быстро, то счет импульсов в таком опыте должен продолжаться не менее одной минуты.


    (13)
    10. Вычислить скорость счета во всех опытах с учетом поправки на фон:



    11. Рассчитайте lnnk и Xk.

    12. Все полученные данные внесите в Табл. 1.

    13. Построить график зависимости lnnk от x. Данную процедуру лучше всего делать средствами Excel. Для этого: 1) нанести все точки на график; 2) провести линейную интерполяцию экспериментальных точек; 3) на полученном графике (см. Рис. 4.1) взять две произвольные точки и, используя их координаты, по формуле (9) вычислить линейный коэффициент поглощения гамма-лучей 𝜇.

    Указание: сохраняйте в расчётах не менее двух значащих цифр (ненулевых) после запятой.



    *прим: добавил размерность по оси Х, в М.

    РАСЧЁТЫ

    ФОН
    = = 5,16 имп/с

    = = 5,16 имп/с

    nk = 5,16

    lnnk = ln(5,16) = 1,64

    ТОЧКА 0

    = = 5,16 имп/с

    = = 39,60 имп/с

    nk = 39,60 - 5,16 = 34,44

    lnnk = ln(34,44) = 3,53

    Расчёт линейного коэффициента поглощения для точек 2 и 6

    = = 1575 см-1

    ВЫВОД

    В ходе лабораторной работы на практике был проверен закон ослабления интенсивности гамма-лучей при прохождении через поглощающее вещество. Было выяснено, что чем выше плотность p поглощающего вещества, тем выше коэффициент ослабления гамма-лучей.

    Было выяснено, что чем выше толщина поглощающего слоя 𝑋𝑘 , тем больше времени необходимо для регистрации импульсов, и тем ниже скорость счёта импульсов. При расчёте скорости счёта импульсов необходимо делать поправку на фон, чтобы избежать искажения полученных данных.

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Объясните природу и происхождение гамма-лучей.

    Ответ: гамма-лучи, γ-лучи - вид электромагнитного излучения, характеризующийся чрезвычайно малой длиной волны — менее 2⋅10−10 м — и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Относится к ионизирующим излучениям, то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию ионов разных знаков. Гамма-излучение представляет собой поток фотонов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов). Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1—100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно. Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях, при взаимодействиях и распадах элементарных частиц, а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях. Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. Энергии гамма-квантов, наблюдающихся в космических лучах, могут превосходить сотни ГэВ. Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Вилларом в 1900 году при исследовании излучения радия.


    1. Объясните закон ослабления гамма-лучей веществом. Каковы причины ослабления гамма-лучей веществом?

    Ответ: Он существенно отличается от закона ослабления потока альфа- и бета-частиц. 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 (рис. 4.4.). В этом существенное отличие характера ослабления гамма-излучения от ослабления потока альфа- и бета-частиц. Всегда можно подобрать такой слой вещества, в котором полностью поглощается поток альфа- или бета-частиц.



    Рис 4.4. Зависимость ослабления интенсивности гамма-излучения

    от толщины поглотителя.
    Закон ослабления пучка гаммалучей имеет следующий вид:



    Где:

    I – интенсивность пучка гамма-лучей, прошедших через слой поглотителя толщиной x;

    I0 – интенсивность падающего пучка гамма-лучей до входа в вещество;

    µ – линейный коэффициент поглощения, равный величине обратной длины, на которой излучение ослабляется в e раз. Ослабление гамма-лучей зависит от плотности p поглощающего вещества, поэтому наряду с линейным коэффициентом µ вводят массовый коэффициент поглощения:



    Причины ослабления гамма-лучей веществом:

    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.

    2) 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.

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

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


    1. Каким образом в работе измеряется интенсивность гамма-лучей?

    Ответ: Зарегистрировать гамма-кванты можно с помощью ряда ядерно-физических детекторов ионизирующего излучения. Методы регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их способности производить ионизацию и возбуждение атомов среды. Заряженные частицы вызывают эти процессы непосредственно, а гамма-кванты обнаруживаются по ионизации, вызываемой быстрыми заряженными частицами, возникающими в результате их взаимодействия с электронами и ядрами атомов среды. К примеру, в качестве детектора гамма-квантов в работе используется газоразрядный счетчик Гейгера. 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 гамма-квантов, влетевших в детектор. Установка регистрирует импульсы даже в том случае, когда излучатель отсутствует. Это объясняется тем, что в атмосфере всегда имеются в некотором количестве ионизирующие частицы.


    1. Поясните принцип действия счетчика Гейгера.

    Ответ: Цилиндрический счётчик Гейгера — Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создаётся напряжение от сотен до тысяч вольт в зависимости от геометрических размеров, материала электродов и газовой среды внутри счётчика. В большинстве случаев широко распространённые отечественные счётчики Гейгера, требуют напряжения 400 В.

    Работа счётчика основана на ударной ионизации. Гамма-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счётчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряжённости поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счётчик резко возрастает. Этим счётчик Гейгера отличается от пропорционального счётчика, где напряжённость поля недостаточна для возникновения вторичных лавин, и разряд прекращается после пролёта первичной лавины. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счётчик снова готов к работе. Для ускорения гашения могут использоваться специальные схемы, принудительно снижающие напряжение на счётчике, что позволяет также уменьшить анодное сопротивление и увеличить уровень сигнала. Однако чаще в газовую смесь в счётчике добавляют немного галогена (брома или иода) или органического соединения с относительно большой молекулярной массой (обычно какого-либо спирта) — эти молекулы взаимодействуют с положительными ионами, давая в результате ионы с большей массой и меньшей подвижностью. Кроме того, они интенсивно поглощают ультрафиолетовое излучение разряда — эти два фактора приводят к быстрому и самопроизвольному гашению разряда даже с небольшим анодным сопротивлением. Такие счётчики называются самогасящимися. В случае применения в качестве гасящей добавки спирта при каждом импульсе некоторое его количество разрушается, поэтому гасящая добавка расходуется и счётчик имеет определённый (хоть и достаточно большой) ресурс по количеству зарегистрированных частиц. При его исчерпании счётчик начинает «гореть» — начинает самопроизвольно возрастать скорость счёта даже в отсутствии облучения, а затем в счётчике возникает непрерывный разряд. В галогенных счётчиках распавшиеся молекулы галогена вновь соединяются, поэтому их ресурс значительно больше (1010 импульсов и выше).

    Счётная характеристика (зависимость скорости счёта от напряжения на счётчике) имеет хорошо выраженное плато, в пределах которого скорость счёта очень слабо зависит от напряжения на счётчике. Протяжённость такого плато достигает для низковольтных счётчиков 80—100 В, а для высоковольтных — нескольких сотен вольт.

    Длительность сигнала со счётчика Гейгера сравнительно велика (≈10−4 с). Именно такое время требуется, чтобы медленные положительные ионы, заполнившие пространство вблизи нити-анода после пролёта частицы и прохождения электронной лавины, ушли к катоду и восстановилась чувствительность детектора.

    Важной характеристикой счётчика является его эффективность. Не все γ-фотоны, попавшие на счётчик, дадут вторичные электроны и будут зарегистрированы, так как акты взаимодействия γ-лучей с веществом сравнительно редки, и часть вторичных электронов поглощается в стенках прибора, не достигнув газового объёма.

    Эффективность регистрации частиц счётчиком Гейгера различна в зависимости от их природы. Заряженные частицы (например, альфа- и бета-лучи) вызывают разряд в счётчике почти всегда, однако часть их теряется в материале стенок счётчика.

    1. Почему зависимость n(x) в работе строится в полулогарифмическом масштабе?

    Ответ: это необходимо для того, чтобы можно было по прямолинейной части графиков определить коэффициенты поглощения гамма-излучения соответствующих материалов, используя формулу


    1. Как объяснить существование фона в измерительной установке?

    Ответ: это объясняется тем, что в атмосфере всегда имеются в некотором количестве ионизирующие частицы, именно поэтому в измерительной установке всегда присутствует некий фон. Другой источник фона — это радиоактивное «загрязнение» материалов самого счётчика. Кроме того, значительный вклад в собственный фон даёт спонтанная эмиссия электронов из катода счётчика.

    1. Почему необходимо учитывать фон измерительной установки?

    Ответ: это необходимо для того, чтобы точно вычислить скорость счета nk по формуле n­k = nk - nφ
    ЗАДАЧИ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

    1.1. Поток гамма-лучей с длиной волны 69 пм падает на поверхность воды. На какой глубине интенсивность лучей уменьшится в 90 раз?

    Дано:

    λ = 69 * 10-12 м

    = 90

    Найти:

    x = ?

    Решение:

    Согласно закону поглощения гамма-излучения веществом:

    (1)

    *прим: исправил знак с разности на произведение

    Где: I - интенсивность излучения на глубине x;

    I0 – интенсивность падающего излучения;

    µ - коэффициент линейного поглощения

    Возьмём уравнение (1) и решим его относительно x:

    (2)

    Определим коэффициент линейного ослабления. Для этого, вычислим энергию гамма-квантов:

    (3)
    Подставим в (3) числовые значения:

    = 0,26 * 10-14 Дж

    Переведём Дж в МэВ:

    = 0,16 * 10-1 = 0,016 МэВ

    Обратимся к графику зависимости µ от Е (приложение 1)

    µ = 0,14 см-1

    Подставим в (2):

    * ln90 = 7,1428 * 4,4998 = 32,14 см

    *прим: исправил знак

    Ответ: x = 32,14 см

    1.2. Вычислите толщину половинного ослабления при условии, что узкий пучок гамма-излучения с энергией 1,25 МэВ проходит через свинцовый экран.

    Дано:

    = 1,25 МэВ;

    Найти:

    d1/2 (Pb) = ?

    Решение:

    Для = 1,25 МэВ, µ свинца = 0,6 см-1, согласно графику зависимости µ от Е (приложение 1).

    Т.к d1/2 = , значит d1/2(Pb) = = 1,15 см

    Ответ: d1/2 (Pb) = 1,15 см.



    написать администратору сайта