Методика определения энергии -квантов методом ослабления
Наиболее простым и общедоступным способом определения энергии -излучения является метод ослабления. Он не требует специальной сложной аппаратуры и во многих практических случаях является незаменимым.
Сущность метода заключается в том, что для исследуемого -излучения измеряется коэффициент ослабления пучка в каком – либо веществе. Зависимость коэффициента ослабления -излучения от энергии для разных веществ хорошо известна. Это даёт возможность по экспериментально найденному коэффициенту ослабления определить энергию -квантов.
Таблица. 1.1
Линейные коэффициенты ослабления для различных материалов
в зависимости от энергии фотонного излучения, , см-1
Е, МэВ |
Al |
Fe |
Cu |
Pb |
0,01 |
69,9 |
1330 |
1910 |
1390 |
0,1 |
0,424 |
2,60 |
3,66 |
60,3 |
0,2 |
0,321 |
1,06 |
1,28 |
10,7 |
0,3 |
0,278 |
0,833 |
0,946 |
4,25 |
0,4 |
0,248 |
0,747 |
0,811 |
2,44 |
0,5 |
0,226 |
0,646 |
0,728 |
1,7 |
0,6 |
0,209 |
0,595 |
0,668 |
1,33 |
0,7 |
0,184 |
0,520 |
0,581 |
0,952 |
0,8 |
0,165 |
0,467 |
0,522 |
0,771 |
1,0 |
0,135 |
0,381 |
0,427 |
0,577 |
2,0 |
0,116 |
0,333 |
0,374 |
0,508 |
3,0 |
0,0958 |
0,284 |
0,320 |
0,468 |
4,0 |
0,0837 |
0,260 |
0,296 |
0,472 |
5,0 |
0,0764 |
0,248 |
0,284 |
0,481 |
Из изображённых на рис. 1.3 кривых видно, что зависимость коэффициентов ослабления от энергии фотонов не является монотонной. Действительно, при некоторых значениях Е, различных для разных веществ, кривые имеют минимум. В связи с этим, если известен коэффициент ослабления моноэнергетического -излучения в каком-либо веществе, то по нему нельзя однозначно определить энергию -квантов (прямая параллельная оси абсцисс на рис. 1.3 пересекает кривую (Е) в двух точках). Для однозначного определения необходимо знать значение , по крайней мере, для двух различных веществ.
Рис. 1.3. Зависимость линейного коэффициента ослабления -излучения от энергии квантов для алюминия, меди и свинца: I – комптоновский эффект, II - фотоэффект, III – образование пары электрон и позитрон
Идея метода определения коэффициента ослабления пучка -излучения в лабораторных условиях состоит в измерении ослабления интенсивности мононаправленного пучка -квантов в зависимости от толщины слоя вещества. Согласно (1.5) интенсивность пучка фотонов будет при этом уменьшаться экспоненциально. Если построить график (рис. 1.4), на котором по оси абсцисс отложить толщину слоя вещества, ослабляющего излучение, а по оси ординат - натуральный логарифм интенсивности, соответствующей этой толщине, то тангенс угла наклона полученной зависимости будет равен искомому коэффициенту ослабления (линейному, если толщина выражена в [см]; массовому, если толщина выражена в [г/см2]).
Прямая линия получается в том случае, если исследуемое -излучение является моноэнергетичным. В противном случае графическая зависимость получится в виде ломаной линии.
Рис.1.4. Изменение интенсивности пучка - излучения в зависимости от толщины поглотителя