Ослабление гамма - излучения веществом

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра великого

Институт энергетики и транспортных систем

Кафедра «Экспериментальная Ядерная Физика»

Лабораторная работа №.3

ОСЛАБЛЕНИЕ ГАММА – ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ

              Санкт – Петербург         

2017

Введение

При прохождении гамма-излучения через вещество происходит уменьшение плотности потока гамма-квантов, что является результатом их взаимодействия с атомами вещества. В диапазоне энергий 0.05+3 МэВ, типичных для гамма-излучения, испускаемого при альфа- и бета-распадах естественных и техногенных радионуклидов, практически наиболее существенны три процесса взаимодействия: фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и образлвание электрон-позитронных пар.

Фотоэлектрическое поглощение, или фотоэффект представляет собой процесс, в котором гамма-квант вдаимодействует с атомом как с единым целым и плотностью поглощается последним. Поглощенная энергия затем передается одному из электронов на внутренней оболочке, который вылетает из атома с кинетической энергией Ее, равной разности между энергией гамма-кванта Е[pic 1] и энергией связи электрона на этой оболочке Еb. Освободившееся место на электронной оболочке быстро заполняется путем захвата свободного электрона из среды и/или перехода электронов с вышерасположенных оболочек атома. Этот процесс сопровождается испусканием одного или нескольких характеристических ренгеновских квантов, а в некоторых случаях вылетом оже-электрона.

Комптоновское рассеяние, или эффект Комптона – это процесс взаимодействия гамма-кванта со свободным электроном, в качестве которого может рассматриваться любой атомный электрон с энергией связи, во много раз меньшей энергии налетающего гамма-кванта. В результате такого взаимодействия гамма-квант передает часть своей энергии электрону и меняет направление первоначального движения. Сведователно, при эффекте Комптона гамма-квант не исчезает, а лишь упруго рассеивается, приводя к появлению быстрого электрона-отдачи.

Образование электрон-позитроной пары. Если энергия фотона превышает удвоенную энергию массы покоя электрона (Е[pic 2] > 1.022 МэВ), то при взаимодействии с ядром он может превратиться в электрон-позитронную пару. Свободный позитрон быстро рекомбинирует с одном из электронов среды. При этом, т. е. при аннигиляции образовавшегося позитрона и электрона среды, возникают два разлетающихся в противоположных направленных гамма-кванта с одинаковой энергией, равной 0.511 МэВ.

1. ИЗМЕРЕНИЕ ФОНА

Таблица 1

Результат измерений фоновой скорости счета (без источника)

Формулы для расчетов:

• Скорость счета фона [pic 8]
• Средняя скорость счета фона [pic 9]
• Максимальное отклонение отсчетов [pic 10]

1. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ СЧЕТА ПРИ ОТСУТСТВИИ ПОГЛОЩАЮЩЕГО ФИЛЬТРА

Таблица 2