Лабораторная работа №3.15 Определение коэффициентов ослабления потока γ-лучей в металлах

Цель работы: Проверка закона ослабления интенсивности γ-лучей при прохождении через поглощающее вещество, определение линейных коэффициентов поглощения, оценка энергии γ-лучей, испускаемых источником.

Принадлежности: источник γ-излучения Co⁶⁰, блок детектирования, счётный прибор, высоковольтный блок питания, набор металлических поглотителей.

Описание установки и методики измерений

Схема установки, используемой в данной работе, показана на рис. 2. Источник радиоактивного излучения (1), находящийся в контейнере (2), излучает параллельный пучок γ-квантов. Узкий пучок γ-квантов проходит через набор поглотителей (3) и регистрируется сцинтилляционным счётчиком, входящим в блок детектирования (5). Сигналы от счётчика усиливаются фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) и регистрируются пересчётным прибором (7). Высоковольтный блок (4) обеспечивает питание сцинтилляционного счётчика. Блок детектирования помещён в свинцовый корпус базового блока (6).

Для определения линейных коэффициентов поглощения необходимо первоначально определить радиоактивный фон N_ф, обусловленный космическим излучением и шумом ФЭУ. После этого измеряется число γ-квантов N₀, регистрируемых детектором при наличии источника излучения и их число N, прошедших через поглотитель. Для получения истинных значений этих чисел необходимо от измеренных величин вычесть значение фона. С учётом этого формула будет иметь в

N-N_ф=(N₀–N_ф)e^-μl

Логарифмируя это выражение, получим

ln(N–N_ф)=ln(N₀–N_ф)-μl (6)

График этой зависимости представлен на рис.3 и легко может быть проверен экспериментально. Взяв на этом графике две любые точки, в соответствии с уравнением (6), получим выражение для определения коэффициента поглощения

μ= (7)

Средняя энергия γ-квантов, испускаемых источником, определяется по графику зависимости коэффициентов поглощения μ от энергии γ-квантов для исследуемого материала (рис.1).

Рис.3

З ависимости линейных коэффициентов поглощения от энергии γ-квантов для различных материалов представлены на рис.1.

Рис.1

Порядок выполнения работы

1. Включить блок питания и установить:

• тумблер «контроль» в левое положение, соответствующее измерению внешнего напряжения;

• тумблер «управление» в положение «внутрь»;

• выходное напряжение 1,5 кВ;

2. Подготовить счетный прибор к работе. С этой целью

   • установить чувствительность прибора переключателем «ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ» в положение 0,5 В;

   • переключателем установить рабочую полярность сигнала в положение .

   • переключателем «N-T» установить режим «N», обеспечивающий счет импульсов;

   • переключателем «УСТ. ЭКСП.» установить экспозицию 100 с.

Для проведения измерений нажать кнопку «ПУСК».

3. Закрыть контейнер свинцовой пробкой (1) и измерить фоновое число импульсов N_ф.

4. Заменить свинцовую пробку номер (1) на пробку (2), в которой находится источник гамма-квантов. Измерить число гамма-квантов N₀, регистрируемым прибором за данное время экспозиции в отсутствие поглотителя. Результаты измерений занесите в табл.1.

Табл.1

Номер опыта	Nф	N0	N0 – Nф
1
2
3
Средние значения	Nф,ср =	N0 ср. =	(N0 – Nф)ср=

5. По указанию преподавателя выбрать из имеющегося набора (Al, Cu, Fe, Pb) два поглотителя для исследований. Измерить число гамма-квантов N при различных толщинах образцов для каждого поглотителя. Результаты измерений занесите в табл.2.

Табл.2

Поглотитель	N п/п	l, см	N	N – Nф	μср , см-1
1. …	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
2. …	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7

6. Для каждого поглотителя построить график зависимости ln(N–N_ф)=f(l). Используя данный график рассчитать по формуле (7) линейные коэффициенты поглощения μ.

7. По графику (рис.1) оценить среднюю энергию испускаемых гамма-квантов.

Лабораторная работа 3.16