Описание лабораторной установки
Схема лабораторной установки показана на рисунке 4.2. Установка состоит из излучателя гамма-лучей (1), детектора гамма-квантов (3), высоковольтного источника питания детектора (4), счетчика импульсов (5), часов, не показанных на рисунке, и пластин из исследуемого вещества (2).
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
-
.
Скорость счета, регистрируемую в
отсутствии излучателя, назовемфоном
излучений -
.
Установим излучатель на рабочее место,и будем регистрировать скорость счета
в отсутствии поглотителя, а затем за
поглотителем -
,
где
- число поглощающих пластин.
Очевидно, что скорость счета
обусловлена ионизирующим действием
гамма-лучей и пропорциональна интенсивности
гамма-лучей в месте расположения
детектора:
(7)
Здесь
- коэффициент пропорциональности.
Подставив (7) в (2), получим:
(8)
Таким образом, закон ослабления
гамма-лучей можно проверить, если
построить график зависимости
от толщины
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:
(9)
Задание и методические указания
1. Изучить установку и затем включить ее. Прогреть установку в течение 15 минут.
2. Убрать излучатель.
3. Измерить фон
.
Фон вычисляется по формуле:
(10)
Здесь:
- общее число импульсов, зарегистрированных
при измерении фона,
-
время, в течение которого регистрировались
импульсы. Общее число
импульсов при измерении фона должно
быть порядка 1000.
4. Установить излучатель на рабочее
место. Измерить скорость счета
в отсутствие поглотителя:
(11)
5. Устанавливая пластины поглотителя,
последовательно измерить скорость
счета
за одной, двумя и т.д. пластинами:
(12)
При измерениях
счета под действием гамма-лучей счет
импульсов нужно продолжать до тех пор,
пока общее число импульсов в данном
опыте окажется
.
Если тысяча импульсов набирается очень
быстро, то счет импульсов в таком опыте
должен продолжаться не менее одной
минуты.
6. Вычислить скорость счета во всех опытах с учетом поправки на фон:
(13)
7. Построить график зависимости
от
.
8. Взять на графике две произвольные
точки и, используя их координаты по
формуле (9), вычислим
.