4. Описание установки и методики измерений

Экспериментальная установка для измерения интенсивности гамма-излучения состоит из следующих элементов:

1. Источник радиоактивного излучения.

2. Счетчик Гейгера-Мюллера с усилительным блоком.

3. Пересчетный прибор ПП-16.

4. Набор пластин из поглощающих материалов (железо и свинец).

5. Секундомер.

6. Микрометр или штангенциркуль.

1 3 2 4 5 6 ПП-16

Рис. 3.

Источник излучения - радиоактивный препарат 1, помещенный в контейнер 2 (рис. 3), располагают над блоком детекторов 3 (набор счетчиков Гейгера-Мюллера). Между источником 1 и блоком детекторов 3 помещают поглощающие пластины 4. На блок детекторов 3 от блока питания 5 подается высокое напряжение.

Возникающие под действием излучения сигналы с блока 3 поступают на вход счетчика 6 (пересчетный прибор ПП-16).

Толщину поглощающих пластин измеряют с помощью микрометра или штангенциркуля.

Длительность проведения измерения определяют с помощью секундомера.

В данной работе используется источник излучения, ядра которого могут претерпевать β - распад, в результате которого образуются β- и γ- лучи. Для β - и γ - излучения уменьшение интенсивности излучения при прохождении через слой вещества толщиной описывается уравнением (2):.

Если интенсивность ядерного излучения не очень велика, она пропорциональна числу частиц, зарегистрированных счетчиком. Таким образом, вместо формулы (2) мы можем записать:

, (4)

где и- число частиц за единицу времени, зарегистрированных счетчиком на входе и выходе поглотителя (рис. 4 а). Обычно зависимость (4) представляют в виде линейной. Прологарифмировав данное выражение, получим

. (5)

График зависимости (5) представлен на рис. 4 б).

Рис. 4.

Легко видеть, что . Это позволяет найти коэффициент поглощения.

Измерив на опыте зависимость для различных материалов и построив графики (рис. 4 б), можно по прямолинейной части графиков определить коэффициенты поглощения гамма-излучения соответствующих материалов по формуле:

, (6)

где - толщины поглощающих слоев.

Наблюдаемая иногда нелинейность зависимости обусловлена энергетической неоднородностью пучка фотонов, а также наличиемβ- излучения.

Перед определением интенсивности излучения необходимо определить величину естественного фона, который обусловлен космическим излучением и наличием радиоактивных примесей в окружающей среде, в том числе в материалах самого счетчика.

После определения величины фона между счетчиком и источником радиоактивного излучения помещают пластины исследуемого вещества, увеличивая таким образом толщину исследуемого слоя. Вычитая фон, определяет интенсивность излучения источника. По полученным данным строят кривую поглощения радиоактивного излучения в зависимости от толщины слоя.

5. Порядок выполнения работы

Ознакомившись с правилами работы с пересчетным прибором ПП-16 (прил. 1), можно приступить к проведению измерений:

1. Включить в сеть блок питания счетчика и пересчетный прибор.

2. Включить пересчетный прибор клавишей "сброс" на передней панели прибора.

3. Замерить фон в течение 3 мин (180 с) и данные занести в таблицу.

4. Рассчитать фон за 1 мин и занести в таблицу.

5. Положить на счетчик пластину из железа, а сверху в центре пластины – источник излучения 1. Определить число импульсов, регистрируемых счетчиком за 3 мин, рассчитать число импульсов за одну минуту и данные занести в таблицу.

6. Добавляя по одной пластине, произвести измерения со всем набором железных пластин. Всякий раз в таблицу заносится суммарная толщина пластин.

7. Аналогичные измерения произвести со свинцовыми пластинами и данные занести в таблицу.

Таблица экспериментальных данных.

фон	Количество импульсов за 3 мин
	Количество импульсов за 1 мин
	Толщина слоя пластин , см	Количество импульсов за 3 мин. с фоном	Количество импульсов за 1 мин. с фоном	Количество импульсов за 1 мин. без фона,
железо
свинец

8. Рассчитать значения для каждого измерения, гдечисло импульсов за минуту без фона.

9. По данным таблицы на одном графике построить зависимости для железа и свинца. По формуле (6) по прямолинейным участкам этих зависимостей рассчитать соответствующие коэффициенты поглощения и сравнить их между собой. Сделать выводы.