FIZYKA85.doc

2

ĆWICZENIE NR 85             

WYZNACZANIE GÓRNEJ GRANICY ENERGII PROMIENIWANIA b-

ĆWICZENIE 85

Temat: Wyznaczanie górnej granicy promieniowania b-

Promieniowanie b- powstaje w wyniku rozpadu promienia twórczego jądra,
z którego emitowany jest elektron.

Jeśli zaniedba się różnicę energii wiązania elektronów w atomach początkowym i końcowym bilans energetyczny dla przemian jądrowych w ogólności można zapisać wzorem:

              gdzie:

                            MX - masa atomu rozpadającego się

                            MY - masa atomu końcowego

                            Zi, Zf - liczby atomowe rozpadającego się i końcowego nuklidu

                            Vi, Vf - energia wzbudzenia jądra rozpadającego się i końcowego

                            Sma - suma mas produktów rozpadu (emitowanych cząsteczek)

Q - energia rozpadu, na którą składają się energia kinetyczna produktów rozpadu, oraz energia kwantowa.

Energia rozpadu b- przy Vi=0 jest zatem równa:

Cząstka naładowana przechodząc przez materię oddziaływuje z atomami ośrodka, przy czym oddziaływanie to może być sprężyste lub niesprężyste, w zależności od tego, czy suma energii kinetycznych cząstki bombardującej i atomu pozostaje stała czy ulega zmianie. Cząstka naładowana może oddziaływać bądź z elektronami atomu bądź z jądrem, co może prowadzić do reakcji jądrowych lub tzw. rozproszenia potencjalnego zarówno przez pole Coulombowskie jak i siły jądrowe. W przypadku elektronów o energiach, które uzyskuje się w rozpadach promieniotwórczych, prawdopodobieństwo zajścia reakcji jądrowej, oraz rozproszenia przez siły jądrowe jest znikomo małe. Rozproszenie cząstek pochodzących z naturalnych źródeł promieniotwórczych, ze względu na wartość energii tych cząstek, zachodzi głównie w polu Coulombowskim jądra, o potencjale V(r)=Ze/r, lub elektronów powłoki elektronowej. Po rozproszeniu niesprężystym cząstki naładowanej przez atom wyemitowany zostaje foton, a powstające w ten sposób promieniowanie nazwane jest promieniowaniem hamowania.

W zderzeniach z elektronem z powłoki elektronowej cząstka naładowana może wywołać jonizację, bądź wzbudzenie atomu. Prawdopodobieństwo obu tych procesów jest tak małe, że możemy promieniowanie hamowania praktycznie pominąć. Liczba par jonów wytworzonych przez cząsteczkę naładowaną na jednostkowej drodze w danym ośrodku nazywa się jonizację właściwą. Zależy ona od rodzaju cząstki, rodzaju ośrodka i energii cząstki. Z jonizacją właściwą wiąże się tzw. wolność hamowania ośrodka, równa liczbowo stanie energii cząstki na drodze jednostkowej. Zdolność hamowania jest proporcjonalna do jonizacji właściwej, a dla danego ośrodka jest tym większa im większy jest ładunek cząstki i im mniejsza jest jej prędkość.

Wśród wielu metod wyznaczania maksymalnej energii cząstek metodą absorbcyjną jest niewątpliwie metodą najprostszą. Wyznaczenie Ebmax oparte jest o odpowiednio dobraną zależność:

W ćwiczeniu należy wykorzystać obie te możliwości. W tym celu należy dokonać pomiarów liczby N cząstek, które docierają do dekodera po przejściu przez absorbent o grubości X [mg/cm2] przy ustalonym czasie rejestracji. Jeżeli Dt to czas rejestracji cząstek docierających do dekodera to:

              gdzie:

                            N=I×Dt - liczba cząstek zarejestrowanych w czasie Dt przy X¹0

                            N0= I0×Dt - liczba cząstek zarejestrowanych w czasie Dt przy X=0

              Zatem:

gdzie Nt to tzw. tło pomiarów.

TABELA POMIAROWA: