Порядок виконання роботи

1. Увімкнути джерело живлення газорозрядного лічильни­ка і пере­    рахунковий пристрій.

2. Встановити напругу лічильника, що відповідає середині робочого плато     лічильної характеристики.

3. Встановити в тримач радіоактивний препарат. Провести дві серії ви­мі­рю­    вань числа імпульсів лічиль­ни­ка за умов   5  10 та       25  100.     Кількість вимірів, час експозиції та інші умови екс­пе­ри­менту у  кожній     серії встановлює викладач.

4. Результати обробити і представити у вигляді експе­ри­мен­тальних і     теоретичних графіків (див. попередній пункт цієї інструк­ції). За вище­    описаною ме­тодикою порівняти дані експерименту та висновки теорії що­    до ста­­тис­тичного характеру процесу радіо­активного розпаду.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3

Взаємодія випромінювання з речовиною

У загальному випадку під час проходження через речовину випромінювання, як і будь-яке інше випромінювання, поглинається та розсіюється. Зменшення числа квантів dN у пучку при проходженні шару поглинача товщиною dx становитиме

. (3.1)

Коефіцієнт пропорційності  називається повним лінійним коефіцієнтом послаблення (поглинання) і означається як відносне ослаблення пучка квантів під час проходження одиниці довжини в шарі поглинача. Очевидно, що з глибиною кількість квантів зменшуватиметься за законом

. (3.2)

Така залежність спостерігатиметься лише для вузьких та монохроматичних пучків, оскільки для різних ділянок енергетичного спектра квантів переважають різні процеси взаємодії, серед яких основними є фотоефект, ефект Комптона та ефект утворення пар електрон-позитрон. Оскільки всі три згадані процеси є незалежними, тобто механізми взаємодії, характерні для одного з них не впливають на інші, то можемо записати:

 

де   -коефіцієнт поглинання, що відповідає фотоефектові;  -коефіцієнт розсіяння, що відповідає ефектові Комптона;   -коефіцієнт поглинання, що відповідає ефектові утворення пар.

Фотоефект

Якщо енергія кванта дорівнює або дещо більша, ніж енергія зв’язку електрона оболонки атома, то можливе його поглинання, яке супро­воджу­ється фотоефектом (зовнішнім або внутрішнім). При цьому енергія кванта повністю поглинається, а атом, як правило, іонізується. Найбільш імовір­ною є взаємодія квантів із внутрішніми електронними оболонками (К- та L-) атома, для яких енергія іонізації співмірна з нижньою межею енерге­тичного спектра квантів. Оскільки фотоефект відбувається на внутрішніх оболонках атома, то місце вибитого електрона заповнюється електроном з вищих оболонок з випромінюванням характеристичних рентгенівських променів або Оже-електронів. Очевидно, що в області малих енергій квантів залежність (Е) має смугасту структуру, де кожен з піків відповідає конкретному електронному переходові, а в області вищих енергій ця залежність є монотонно спадною і добре описується формулою Йонсона:

(3.4)

де Z - ефективний атомний номер речовини поглинача (заряд ядра); _ енергія квантів; J - коефіцієнт пропорційності; n = 2.3 - 3.0 для різних речовин.

Як видно з формули (3.4.), для фотоефекту харектерна сильна позитивна залежність коефіцієнта  від заряду ядра, яка зумовлена збільшенням густини електронних станів, а отже й електронних переходів, які можуть відповідати за фотоелектронне поглинання.