Метод определения массового коэффициента ослабления

Сущность метода измерения массового коэффициента ослабления γ-излучения крайне проста. Если – количество регистрируемых -квантов за время t при х = 0, а N(x) – количество регистрируемых -квантов за такой же интервал времени после их прохождения через слой вещества толщиной х, то получим соотношение:

. (1)

Отношение называют функцией пропускания B(х). Из (1) получаем выражение для расчета массового коэффициента ослабления:

. (2)

Толщина слоя, после прохождения которого количество регистрируемых -квантов уменьшается вдвое, называется слоем половинного ослабления . Величина связана со значением  следующим соотношением:

Зная массовый коэффициент ослабления  в данном веществе, по известной зависимости  от для этого вещества можно определить энергию -квантов . Такой метод определения энергии -квантов называется методом поглощения. И хотя он не претендует на большую точность, в некоторых случаях может быть полезен из-за простоты реализации.

Ход работы

Экспериментальная установка лабораторной работы состоит из источника γ-квантов, заключенного в свинцовый блок, сцинтилляционного детектора с кристаллом NaI(Tl) и фотоэлектронного умножителя, высоковольтного выпрямителя со стабилизатором напряжения и пересчетного прибора.

Свинцовый блок (рисунок), в который помещен источник гамма-излучения, имеет длинное и узкое отверстие — коллиматор, с помощью которого из полного телесного угла, в котором излучаются °γ-кванты, вырезается столь малый телесный угол, что выходящий пучок частиц можно приближенно считать параллельным. Свинцовый блок также служит цели защиты от излучения. Металлические пластины поглотителя помещаются на наибольшем возможном расстоянии от детектора гамма-излучения. В данной установке их располагают сверху свинцового блока на пути пучка γ-квантов. Необходимость располагать пластины материала поглотителя возможно дальше от детектора вызвана тем фактом, что одним из процессов ослабления пучка гамма-излучения является неупругое рассеяние квантов на электронах вещества. При этом процессе возникают вторичные γ-кванты, от попадания которых в детектор следует по возможности избавиться, т.к. их регистрация вместе с квантами первичного пучка приводит к систематической ошибке в определении эффективного сечения. При достаточно толстых поглотителях возникает вероятность рождения и попадания в детектор γ-квантов третьего поколения, возникающих при комптоновском рассеянии вторичных квантов. Поэтому измерение интенсивности γ-излучения рекомендуется проводить в пределах примерно трехкратного его ослабления.

Рисунок 2. Лабораторная установка:

1 – источник γ-квантов; 2 — свинцовый коллиматор; 3 — поглотители; 4 — кристалл NaI(Tl); 5 — ФЭУ; 6 — блок питания и пересчётная установка

1. Измерить радиоактивный фон (число отсчетов в единицу времени) в условиях, когда поток излучения из источника перекрыт свинцовой или алюминиевой заглушкой.

2. Измерить число отсчетов в единицу времени от гамма-источника без поглотителя и с двумя наборами пластин поглотителей со статистической точностью не менее 3%.

Провести на менее трех серий измерений для каждого набора поглотителей.

3. Для определения массового коэффициента ослабления используется выражение (2).

Достаточно получить данные при 5 различных толщинах поглотителя, изменяя толщину приблизительно через 1–2 мм. Первое измерение провести в отсутствии поглотителя (фон).

4. По результатам измерений определить значения массового коэффициента ослабления для свинца и алюминия.

5. Данные измерений и расчётов записать в журнал.