 |
Теоретичні відомості
|
|
|
|
Лабораторна робота №6-3
З дисципліни: «Фізика»
На тему: «Визначення лінійного коефіцієнта
ослаблення і енергії гамма-квантів у свинці для Co60»
Підготував: студент групи МІТ-11(б)
Сікорський Дмитро
Перевірив: к.ф.-м.н.,доц. Стасенко В.А.
Вінниця 2012
Мета роботи: ознайомитись з експериментальним методом визначення лінійного коефіцієнта ослаблення гамма-квантів у речовині та визначити їх енергію.
Прилади і матеріали: експериментальна установка, до складу якої входять: перерахунковий пристрій, лічильник Гейгера; радіоактивний препарат Co60 та свинцеві пластинки.
Теоретичні відомості
Проходячи через речовину, g- кванти рухаються зі швидкістю світла і або зовсім не взаємодіють з частинками речовини, або при взаємодії можуть віддавати повністю чи частково свою енергію. Механізм взаємодії g-випромінювання буде розглянуто нижче.
Із проходженням пучка g- випромінювання через речовину число g- квантів в ньому поступово зменшується. Зменшується також інтенсивність цього випромінювання. Детальний аналіз показує, що інтенсивність g- квантів у вузькому пучку при проходженні через речовину зменшується за експоненціальним законом:
І=І0е-mх, (1)
де Іо – початкова інтенсивність;
І – інтенсивність пучка g- квантів після проходження шару речовини товщиною х;
m – коефіцієнт ослаблення, який залежить від властивостей речовини і енергії g-квантів.
Товщина шару поглинальної речовини, при якій інтенсивність падаючого пучка зменшується вдвоє, називається товщиною половинного ослаблення. Знайдемо цю величину:
.
Звідки
. (2)
Для 10 – кратного ослаблення ця товщина дорівнює:
. (3)
Відомо біля десяти процесів взаємодії з речовиною, з яких основним є: фотоефект, комптонівське розсіювання і народження електронно-позитронних пар. Тому коефіцієнт ослаблення g- квантів можна подати у вигляді суми трьох складових
|
|
|
m=mф+mк+mп, (4)
де mф, mк, mп – лінійні коефіцієнти ослаблення відповідно за рахунок фотоефекту, комптонівського розсіювання і утворення електронно-позитронних пар. Для знаходження залежності коефіцієнта ослаблення від енергії g-квантів і властивостей речовини зупинимось на процесах поглинання дещо детальніше.
Фотоефект
Електрон, який знаходиться в атомі, не можна вважати вільним. Між ним і ядром (а також і іншими електронами) діють сили взаємодії. Тому при поглинанні g-кванта електроном, який знаходиться в атомі, деяка частина енергії імпульсу передається ядру атома.
Як показують розрахунки, в цьому випадку закони збереження енергії і імпульсу завжди можуть бути виконані одночасно. При цьому електрон набуває значної енергії і, як правило, залишає атом.
Енергія фотоелектронів дорівнює різниці між енергією 
–кванта і енергією зв'язку даного електрона в атомі:
Ее = Еg – Ее.з, (5)
де Еg – енергія g- кванта;
Ее.з – енергія зв'язку електрона в атомі.
Якщо електрон вилітає з внутрішньої електронної оболонки, то на неї переходить електрон з більш високої оболонки і заповнює вакансію. Різні енергії зв'язку електронів на цих двох оболонках є причиною появи рентгенівського випромінювання і електронів Оже, які мають незначну енергію. Поява рентгенівського випромінювання і електронів Оже, продовжується до тих пір, поки атом не повернеться в свій основний енергетичний стан. Фотоефект, електрони Оже і рентгенівське випромінювання викликають інтенсивну вторинну іонізацію при взаємодії з атомами поглинальної речовини. Імовірність процесу фотоефекту зменшується із збільшенням енергії g- квантів і росте в залежності від росту порядкового номера поглинальної речовини в таблиці Менделєєва:
|
|
|
, (6)
де Z – порядковий номер поглинальної речовини;
r – густина поглинальної речовини;
Еg – енергія g-квантів.
Фотоефект найбільш інтенсивний у випадку внутрішніх, міцно зв'язаних електронів і є домінуючим для енергій -квантів, які не перевищують 0,7МеВ.
|
|
|
