1.3 Взаимодействие  - излучения с веществом

Гамма - излучение (фотонное) сопровождает  - или  - распад ядер, обладает энергией от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт. Распространяется оно, как и рентгеновское излучение, в воздухе со скоростью света. Ионизирующая способность  - излучения значительно меньше, чем  - и  - частиц.  - излучение – это электромагнитное излучение высокой энергии, обладает большой проникающей способностью. Индивидуальные средства защиты человека от  - излучения не эффективны.

Механизм взаимодействия излучения с веществом зависит как от свойств среды, так и от энергии излучения.

 - излучение наиболее эффективно ослабляется материалами с высокой плотностью.

Поглощение  - лучей в веществе связано со следующими процессами:

а) фотоэффектом; б) с комптоновским рассеянием; в) с рождением пар е^- и е⁺; г) ядерным фотоэффектом.

1.4 Применение радиоактивных изотопов

В биологических и сельскохозяйственных исследованиях с применением радиоактивных изотопов используются в основном  - и  - излучатели и значительно реже  - излучатели. Последнее объясняется как отсутствием  - радиоактивных изотопов у большинства биологически важных элементов, так и малой проникающей способностью  - частиц, что затрудняет их регистрацию и применение.

 - радиоактивные изотопы используются преимущественно в роли индикаторов, позволяющих следить за судьбой изучаемых элементов – так называемый метод «меченых атомов».

 - излучение применяется для определения содержания микроэлементов в почвах методами нейтронно-активационного анализа, для предпосевного облучения семян сельскохозяйственных культур с целью стимуляции прорастания и повышения урожайности, в селекции, а также в методе меченых атомов.

2 Описание установки и вывод расчетной формулы

Установка для данной лабораторной работы включает в себя: пересчетный прибор ПП-16, счетчик Гейгера-Мюллера, источник  - излучения, набор поглотителей, секундомер.

В настоящей лабораторной работе изучается взаимодействие

 - частиц с веществом и проверяется закон ослабления потока этих частиц при прохождении через вещество. Подобная закономерность характерна и для других заряженных частиц.

Если между источником  - частиц и счетчиком Гейгера-Мюллера помещать однородные пластинки из какого-либо вещества (алюминий, бумага, стекло, полиэтилен и др.), то можно убедиться, что скорость счета зарегистрированных  - частиц зависит от толщины поглотителя. Эта зависимость называется законом поглощения и выражается формулой:

n_d = n_oe^-d, (6)

где n_o – число  - частиц, регистрируемых счетчиком в единицу времени (скорость счета) без поглотителя, n_d – скорость счета  - частиц, прошедших через поглотитель толщиной d,  - линейный коэффициент поглощения  - излучения.

Линейный коэффициент поглощения  зависит от природы вещества. Опыт показывает, что отношение линейного коэффициента поглощения к плотности поглотителя  почти не зависит от природы поглотителя. Отношение _m = / называется массовым коэффициентом поглощения  - излучения.

Массовый коэффициент поглощения зависит от максимальной энергии электронов Е_max, испускаемых радиоактивным изотопом. Знание коэффициента поглощения позволяет определить толщину или плотность вещества по закону поглощения  - излучения (6).

Закон поглощения  - излучения (6) на графике изображается экспонентой (рисунок 1), а в полулогарифмических координатах (рисунок 2) – линейной зависимостью.

Рисунок 1 График зависимости числа зарегистрированных счетчиком частиц от толщины поглотителя

Рисунок 2 График зависимости логарифма числа

зарегистрированных частиц n в единицу времени от толщины поглотителя d

По графику 2 можно определить линейный коэффициент поглощения, взяв координаты произвольных двух точек 1 и 2. Угловой коэффициент графика, как тангенс угла наклона, будет равен линейному коэффициенту поглощения

, (7)

где , - скорость счета, (имп/мин), d₁ и d₂ - толщина слоя поглотителя, м.

На рисунке 3 показана принципиальная схема включения счетчика.

Рисунок 3 Электрическая схема установки:

1 – счетчик Гейгера-Мюллера; А – анод; К – катод;

2 – источник напряжения; 3 – конденсатор; 4 – резистор;

5 – пересчетный прибор ПП-16; 6 – предметный столик;

7 – радиоактивный источник; 8 – пластинка поглотителя

Устройство и принцип действия счетчика Гейгера-Мюллера описано в лабораторной работе №5.