2020-08-05
82ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №27
γ – ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ
Поток γ - излучения, проходя через толщу вещества, ослабляется. Пусть на поверхность пластинки падает N0 γ – квантов определенной энергии. Найдем число γ – квантов, прошедших через образец. Направим ось ОХ перпендикулярно поверхности образца (рис.1) и выделим на расстоянии х слой толщины dx. Число поглощенных квантов составит
(1)
где μ – линейный коэффициент поглощения γ – квантов, N - число квантов, падающих на слой толщиной dx. Отсюда следует
(2)
Проинтегрировав данное дифференциальное уравнение с учетом граничного условия N(0) = N0, получим:
(3)
Если в составе радиоактивного излучения присутствуют несколько компонент, то
(4)
где μi – коэффициент поглощения i - ой компоненты.
Пусть в излучении содержатся две компоненты: жесткая и мягкая. Тогда:
(5)
Логарифмируя выражение (3), получим:
(6)
|
|
Данное выражение показывает, что в логарифмическом масштабе данное выражение представляет собой линейную функцию.
|
|
|
В случае двухкомпонентного излучения в логарифмическом масштабе (рис. 2) кривая ослабления интенсивности может быть представлена в суммы двух линейных функций. Причем при больших х мягкая компонента 1 полностью поглощается, остается только жесткая компонента 2.
В общем случае, когда компонент несколько сначала выделяется жесткая компонента. Для этого прямолинейный участок кривой О при больших х экстраполируется в область малых х (прямая 2). Затем на участке АБ для различных xk по кривой О находят LnN (и соответственно N), по прямой 2 – lnN2 (и соответственно N2), высчитывают N1 = N0 – N2 и находят LnN1. Так определяются координаты точек кривой 1. Если кривая 1 будет являться прямой, то в состав излучения входят две компоненты; если кривая 1 не является прямой, ее вновь разделяют на компоненты в соответствии с описанной выше процедурой.
Ослабления потоков излучения зависит от плотности вещества. Поэтому часто пользуются массовым коэффициентом поглощения:
(7)
где р - плотность вещества.
Ход работы
1. Включить счетчик Гейгера-Мюллера. Установить рабочее напряжение 420 В.
2. 5 раз провести измерение радиоактивного фона Nф,. Время каждого измерения 30 с. Найти среднее значение 
.
3. Поместить радиоактивный источник на расстоянии 2 - 3 см от счетчика. 5 раз провести измерение числа квантов радиоактивного излучения N Время каждого измерения 30 с. Найти среднее значение 
. Найти число зарегистрированных квантов, испущенных источником 
.
4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Таблица
| x | N1 | N2 | N3 | N4 | N5 | 
| 
| ln
|
|
|
|
5. Поместить между источником и счетчиком алюминиевую пластинку, предварительно измерив ее толщину микрометром. Провести измерения и вычисления, аналогичные п.З.
6. Добавляя пластинки алюминия между источником провести аналогичные измерения и вычисления. Увеличивать толщину поглощающего слоя следует до тех пор, пока скорость счета не достигнет фонового значения.
7. Вычислить ln и построить зависимость ln = f(x), где х — толщина алюминиевого слоя.
8. Используя описанную выше методику, провести графическое, разделение компонент излучения и для каждой компоненты определить линейные коэффициенты поглощения, как тангенсы углов наклона соответствующих прямых. Вычислить массовые коэффициенты поглощения.
9. Провести оценку погрешностей измерений.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Широков Ю.М. Юдин Н.П. Ядерная физика. М., 1980.
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М., 1986. Т.5 Часть 2.
