Link: OLE-Object-Data 5. INTERAKCE ZÁŘENÍ GAMA V LÁTCE 1. Zadání A) Určete lineární součinitel zeslabení záření gama emitovaného radionuklidem pro předložené materiály B) Pro jeden materiál prokažte nezávislost součinitele na tloušťce vzorku C) Vypočtěte polovrstvy těchto materiálů 2. Přístroje a zařízení Aparatura pro detekci a spektrometrii záření gama, olověné clony vymezující úzký svazek záření gama ze zářiče . Obr.1 Blokové schéma detekční aparatury 3. Definice veličin - Lineární součinitel zeslabení je mírou poklesu hustoty proudu částic J v závislosti na délce x jejich dráhy v dané látce (viz obr.2) . (1) Obr.2 K definici lineárního součinitele zeslabení - Hustota proudu částic J je podíl počtu částic dN, které projdou za dobu dt plochou dS kolmou na směr jejich pohybu J = . - Polovrstva je tloušťka absorpční vrstvy snižující hustotu proudu částic na polovinu. = [m] . (2) 4. Metoda měření Z definice lineárního součinitele zeslabení a hustoty proudu částic J plyne, že foton pokládáme za odstraněný ze svazku, je-li pouze vychýlen např. rozptylem z původního směru proudu částic. Foton nemusí zcela zaniknout. Takovou podmínku splňuje měření v úzkém svazku vykolimovaném clonami S zhotovenými z dobrého absorbátoru fotonů, jakým je např. olovo (viz obr.3).Vzorky materiálů, jejichž součinitel měříme, umisťujeme těsně za pouzdro se zářičem Z. Tím je zaručeno, že prakticky jakákoliv interakce fotonu ve vzorku způsobí, že foton bude vychýlen ze směru zářič-detektor a nebude zaregistrován detektorem (v našem případě scintilační spektrometrický detektor NaI(Tl) ). Obr.3 Geometrie úzkého svazku Součinitel vypočítáme ze vztahu, který vznikne integrací jeho definice (1) J(x) = a odtud , kde - hustota proudu částic dopadajících na vzorek A, - hustota proudu částic po průchodu tloušťkou materiálu x. Dále předpokládáme, že velikost hustoty proudu částic je úměrná četnosti impulzů registrované detektorem. Z uvedeného předpokladu plyne, že podíl hustot proudu částic můžeme nahradit podílem četností volného svazku a četností svazku po průchodu vzorkem materiálu, tj. a odtud . (3) Součinitel zeslabení budete vyhodnocovat ze vztahu (3), ve kterém x je tloušťka vzorku materiálu, je četnost naměřená detektorem pro svazek dopadající na vzorek a n(x) po průchodu svazku vzorkem Hodnota roste pro materiály s vyšším protonovým číslem, nezávisí na tloušťce materiálu, což si ověříte. Pro fotony s vyšší energií se velikost naopak snižuje. Polovrstvu materiálu vypočítáte ze vztahu (2). 5. Pokyny pro měření a) Měřené materiály umisťujeme těsně k výstupnímu otvoru pouzdra, v němž je trvale umístěn zářič. b) Četnost volného svazku měříme opakovaně, nejlépe po každém měření se vzorkem. Hodnotou je možno kontrolovat stabilitu aparatury. Při správné funkci aparatury se jednotlivá měření od sebe liší v rámci statistického rozdělení stochastické veličiny. Opakovaně (alespoň na začátku a na konci měření) měřte četnost pozadí. Dále měříme n(x). c) Koeficient jednoho z předložených materiálů měříme pro několik tlouštěk, abychom se přesvědčili, že vyjde v rámci chyby stejně. Liší-li se hodnoty pro různé tloušťky téhož materiálu významně není aparatura správně seřízena, např. svazek záření je příliš široký. 6. Pokyny pro zpracování a) Součinitele vypočítáme ze vztahu (2). b) Četnosti a n(x) opravíme o četnost pozadí. c) Doby jednotlivých měření volíme tak, že uvážíme celkový počet vzorků, potřebný počet měření volných svazků a pozadí. Celkový čas, který máme k dispozici pak rozdělíme s ohledem na množství měření. Nezapomeneme, že dobu měření, u nichž se dá očekávat nižší četnost, prodloužíme tak, aby relativní přesnost všech měření byla přibližně stejná, vstupují-li jejich hodnoty do součinu nebo podílu. . d) Výraz pro směrodatnou odchylku veličiny vyjádříme pomocí vzorce pro šíření chyb . f) Hodnoty naměřených a vypočítaných veličin uspořádejte do vhodně vytvořených tabulek.