Лабораторная работа 6. 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ β - ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы: экспериментальное изучение кривой поглощения β - излучения в алюминии, оценка верхней границы энергии β - спектра.

Пpибоpы и оборудование: прибор "Арион" со свинцовым домиком, источник β - излучения (соль KCl), алюминиевые пластины.

Взаимодействие β - излучения с веществом.

При прохождении через вещество пучок быстрых электронов уменьшает свою интенсивность, что позволяет говорить о поглощении β- частиц. Явления, сопровождающие этот процесс, отличаются достаточно большой сложностью. Основное влияние на механизм поглощения оказывают четыре процесса:

1) упругое рассеяние электронов ядрами;

2) рассеяние электронов на электронах;

3) ионизационные потери энергии;

4) потери на излучение.

Упругое рассеяние электронов ядрами.

При прохождении электрона через атом его отклонение (рассеяние) вызывается кулоновским взаимодействием с ядром. В силу большого отличия масс взаимодействующих частиц энергией отдачи ядра пренебрегают, и рассеяние считают упругим.

Угловое распределение электронов Р(θ), упруго рассеянных атомными ядрами, теоретически рассчитано Моттом. Интегральное эффективное сечение рассеяния электронов ядрами σ_я ~ Z².

Упругое рассеяние электронов, проходящих через вещество, может быть грубо разделено на четыре класса: 1) однократное рассеяние; 2) кратное рассеяние; 3) многократное рассеяние; 4) диффузия.

Если толщина слоя d мала (d<<1/σN), где σ - эффективное сечение рассеяния, то происходит только однократное рассеяние, т.е. почти все рассеяние обусловлено лишь одним ядром.

Для больших толщин (d ~ 1/σN) получается кратное рассеяние, т.е. угол рассеяния обязан нескольким последовательным однократным актам рассеяния.

При многократном рассеянии (среднее число актов рассеяния превосходит 20) угловое распределение рассеянных электронов является приблизительно гауссовым до тех пор, пока средний угол рассеяния меньше ~ 20°.

Для еще больших толщин (d >> 1/σN) угловое распределение рассеянных электронов принимает вид ω(θ) ~ cos²θ.

Средний угол рассеяния θ достигает максимальной величины θ_max ≈30° и остается постоянным при дальнейшем увеличении толщины. Это случай полной диффузии. Электроны выходят из слоя также и со стороны падающего пучка - обратно рассеянные электроны. Процесс многократного рассеяния играет большую роль при прохождении электронов через вещество.