Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Chapter10.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
30.04.2019
Размер:
3.23 Mб
Скачать
  1. Лабораторна робота “Визначення коефіцієнта лінійного послаблення гамма-випромінювання”

Мета роботи: вивчити метод реєстрації іонізуючого випромінювання за допомогою радіометра, який містить газорозрядний лічильник; визначити коефіцієнт лінійного послаблення -випромінювання для свинцю, заліза та алюмінію.

Питання для підготовки до лабораторної роботи

  1. Радіоактивність. Основні характеристики радіоактивного розпа­ду.

  2. Активність, одиниці активності.

  3. Взаємодія корпускулярного іонізуючого випромінювання (аль­фа-, бета-, протонного, нейтронного тощо) з речовиною.

  4. Взаємодія рентгенівського та гамма-випромінювань з речови­ною.

  5. Характеристики іонізуючого випромінювання (іонізуюча та про­никна здатності).

  6. Закон послаблення іонізуючого випромінювання. Захист від іонізуючого випромінювання.

Додаткова література

  1. Ливенцев Н.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1978. – Ч. 2.

  2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Выс­шая школа, 1996.

Додаткові теоретичні відомості

Гамма-промені – короткохвильове електромагнітне випро­мінювання з надзвичайно малою довжиною хвилі ( < 10–10 м). Вони являють собою потік -квантів (фотонів) з енергією h та імпульсом h /c. Гамма-випромінювання є одним із видів радіоактивного випромінювання та, як пра­ви­ло, супроводжує - і -розпади. На дослідах встановлено, що -промені випускаються не материнським, а дочірніми ядрами, які в момент свого утворення збуджені та мають надлишкову енергію порівняно із звичайним, нормальним енергетичним станом незбудженого ядра. За дуже короткий час (10–13–10–14 с) дочірнє ядро переходить у нормальний або менш збуджений стан, при цьому випускаючи -про­мені, що мають дискретний спектр.

При проходженні через речовину внаслідок поглинання та розсіяння інтенсивність -випромінювання зменшується. Під час проходження через речовину -квант може взаємо­діяти як з електронною оболонкою атомів (молекул) речо­ви­ни, так і з їх ядрами. Фізичні процеси, що обумовлюють зменшення інтенсивності -променів при проходженні через речовину є: утворення пар електрон-позитрон, Комптон-ефект, фотоефект і когерентне розсіяння. Можливість виникнення того чи іншого процесу залежить від енергії -фотонів і фізичних властивостей речовини, яка поглинає ці фотони.

При великих енергіях -квантів, що перевищують по­двій­ну енергію спокою електрона (h > 2m0c2 = 1.022 МеВ), переважно виникає поглинання променів, пов’язане з утворенням електронно-позитронних пар.

Зі зменшенням енергії фотона збільшується можливість виникнення Комптон-ефекту. В 1925 році А. Комптон, досліджуючи розсіяння рентгенівських променів, визначив, що в розсіяному випромінюванні присутні як коливання з частотою падаючого випромінювання 0 , так і коливання з частотою 1 , меншою ніж 0. Ефект зменшення частоти розсіяного випромінювання одержав назву ефекту Компто­на. При цьому ефекті енергія падаючого фотона h0 частково витрачається на відрив електрона від атома, тобто на роботу виходу Ав, та надання електрону кінетичної енергії Wк. Цей електрон називають електроном віддачі, або комптонівським електроном. За законом збереження енергії h0 = h1 + Ав + Wк енергія розсіяного фотона h1 (і, отже, й частота випромінювання) буде меншою від енергії пада­ючо­го фотона. Ефект Компотна частіше за все спостері­гається для енергій гамма-випромінювань, менших за енер­гію подвійної маси спокою електрона та більших від енергії зв’язку електрона з атомом. Його також називають некоге­рент­ним розсіянням гамма-випромінювання, так як відбу­ваєть­ся зміна частоти фотона, який поглинається.

Із зменшенням енергії гамма-фотонів збільшується можливість взаємодії кванта з електронами атомів. Виникає фотоефект, при якому електрони вириваються із внутрішніх шарів електронної оболонки. Цей процес називають ще фотоелектричним поглинанням -променів. Коефіцієнт фо­то­­електричного поглинання фе залежить від атомного номера Z речовини і довжини хвилі гамма-випроміню­вання:

фе Zm n.

Сталі m і n, в залежності від енергії квантів, змінюють свої значення в межах m = 2.94.4, n 3.

При невисоких енергіях фотона гамма-випромінювання при взаємодії його з речовиною (подібно рентге­нівсь­кому) може виникати і когерентне розсіяння, при якому зміню­ється лише напрямок розповсюдження випро­мі­нювання без зміни його енергії (частоти).

Враховуючи всі ці процеси, що характеризують взаємо­дію гамма-випромінювання з речовиною, можна записати закон Бугера для послаблення інтенсивності ІL цього випро­мінювання або потоку частинок NL по мірі проходження шару речовини товщиною L:

ІL = І0 e L, NL = N0 e L.

Коефіцієнт – це лінійний коефіцієнт послаблення, ве­ли­­чи­­на якого оберненопропорційна такій товщині поглина­ючої речовини, на якій інтенсивність випромінювання змен­шу­ється в е разів. Його значення можна знайти, скористав­шись формулою:

= (1/L)  ln (N0/NL).

Однією з характеристик захисних властивостей речови­ни від іонізуючого випромінювання є товщина шару поло­вин­ного послаблення L1/2, на якому інтенсивність випромі­нювання зменшується вдвічі. Враховуючи закон Бугера, мож­на знайти значення L1/2: , звідки L1/2 = ln 2 / = 0.693 / .

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]