FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM
Jméno a příjmení
ID 143762
Vojtěch Přikryl
Ústav fyziky
Ročník
Předmět
Kroužek
Lab. skup.
FEKT VUT BRNO
1
IFY
35
B
Měřeno dne
Spolupracoval
Daniel Radoš Příprava
Opravy
7.3.2012 Učitel
Název úlohy
Odevzdáno dne
21.3.2012 Hodnocení Číslo úlohy
Ionizující záření
33 2012
ÚKOL MĚŘENÍ Změřte závislost počtu pulzů naměřených Geiger-Müllerovým (G-M) čítačem na vzdálenosti od bodového zdroje gama záření. Zjistěte, s kolikátou mocninou klesá intenzita záření se vzdáleností od zdroje. Stanovte absorpční koeficient přiložených vzorků pro gama záření. TEORETICKÝ ROZBOR Ionizující záření je souhrnné označení pro ty druhy záření, jejichž kvanta mají energii postačující k ionizaci atomů nebo molekul ozářené látky. Ionizace je proces, při kterém se z elektricky neutrálního atomu nebo molekuly stává iont. Pokud k tomuto jevu dojde v buňkách živých organismů, může je to vážně poškodit. Ionizující záření můžeme podle toho co je jejich podstatou rozdělit na záření korpuskulární tvořená částicemi a záření fotonová tvořená elektromagnetickým zářením. Pro měření použijeme fotonové záření γ (gama), což je vysoce energetické elektromagnetické záření vznikající při radioaktivních a jiných jaderných a subjaderných dějích. Do materiálů proniká γ-záření lépe než záření alfa nebo záření beta, která jsou korpuskulární, je však méně ionizující. Pro detekci ionizujícího záření se nejčastěji používají Geiger-Müllerovy (G-M) čítače. Využívají schopnosti záření ionizovat molekuly plynu v ionizační trubici a vyvolat tak elektrický impulz. (el. průraz detekovatelný jako impuls el. proudu) Pokles intenzity gama záření se vzdáleností od jeho zdroje: Počet naměřených impulsů N klesá v ideálním případě (bodový zářič, doběh všech vyzářených fotonů až k detektoru, zanedbání pozadí) se čtvercem vzdálenosti. Označíme-li písmeny k konstantu úměrnosti a r (r≠0) vzdálenost mezi zdrojem záření a sondou čítače, platí: k N 2 kr 2 r Předpokládejme, že mocnina vzdálenosti r v předchozím vztahu je pro nás neznámá, označme ji tedy obecně b. Pak:
N kr b
Nyní rovnici zlogaritmujeme:
log N log k b log r Zavedeme substituci: y log N , x log r , k log k
A získáme rovnici přímky: y bx k
Směrnice dané přímky je mocnina r. Pokud se při měření nedopustíme větší chyby, mělo by se t blížit hodnotě -2. Měření absorpce záření: Gama záření je elektromagnetické záření o vysoké frekvenci. Při průchodu hmotným prostředím dochází k interakci s atomy látky, následkem které dochází k absorpci záření gama. Intenzita záření klesá exponenciálně:
I I 0 e bx I0 b
intenzita před absorpcí a I je intenzita po průchodu absorbující látkou tloušťky x, absorpční koeficient dané látky.
TABULKY NAMĚŘENÝCH HODNOT A GRAFY 1) Změna intenzity záření se vzdáleností od zdroje l [mm]
Nm1
Nm 2
Nm 3
Průměr Nm
180
1771
1779
1719
1756,3
210
1489
1531
1511
1510,3
260
1125
1132
1160
1139,0
310
865
883
877
845,0
360
596
624
651
623,7
410
540
491
542
524,3
2) Tloušťka vzorků pro měření absorpce záření měření
ocel
olovo
mosaz
hliník
1 [mm]
5,28
4,88
4,90
5,10
2 [mm]
5,01
5,12
4,90
5,10
3 [mm]
5,23
4,95
4,90
5,08
4 [mm]
5,24
4,89
4,90
5,11
Průměr [mm]
5,19
4,96
4,90
5,10
3) Změna intenzity záření s tloušťkou absorpčního materiálu Desek
ocel
olovo
mosaz
hliník
0
386
386
.386
386
1
305
319
324
351
2
299
244
304
334
3
249
180
237
312
4
221
148
206
300
5
177
135
176
279
ZÁVĚR Mocnina vzdálenosti b z prvního měření vyšla b=-1,51, což se od očekávaného výsledku značně liší, měření tedy bylo zatíženo hrubou chybou. Tato chyba může být způsobena chybně měřícím Geiger-Mullerovým čítačem nebo opotřebováním zářiče. Dále jsme měřili závislost intenzity gama záření procházející materiálem na šířce materiálu. Hodnoty intenzity závislosti jsme zanesli do grafu a proložili exponenciální regresní přímkou. Hodnoty intenzity se od regresní přímky příliš neodchylovaly. Tím jsme ověřili, že intenzita gama záření procházející materiálem klesá exponenciálně. Absorpční koeficienty vyšly z grafu takto: Ocel: b=-0,028 Olovo: b=-0,045 Mosaz: b=-0,032 Hliník: b=-0,012 Z hodnot b lze pozorovat, že nejvíce gama záření zachytí olovo a nejméně hliník.
