При прохождении через вещество

 

Для определения сечения рассеяния гамма-излучения при прохождении через вещество следует определить зависимость мощности экспозиционной или эквивалентной дозы  от толщины слоя  хлористого калия, который одновременно является веществом – источником гамма-квантов, и веществом эти гамма-кванты рассеивающим. В качестве источников гамма-излучения используются три кассеты с KCl различной толщины. Пластиковые корпуса кассет толщиной около 1 мм почти полностью задерживают бета-излучение, а гамма-излучение практически не меняют. При измерениях неиспользуемые кассеты и емкости с KCl должны быть удалены от индикатора радиоактивности на расстояние не менее 2,5 м. Для ускорения получения результатов измерения можно проводить с двумя одинаковыми дозиметрами, помещенными на разные кассеты или на одну и ту же кассету. Измерения выполните в следующем порядке.

1. Измерьте линейкой (или штангенциркулем) толщины двух кассет, вычтите толщину их стенок и определите толщины слоя KCl ,   в тонкой и толстой кассетах, внесите их значения и суммы в табл. 4.4.

2. Возьмите кассету минимальной толщины , положите на нее индикатор радиоактивности и снимите по 10, 15 или 20 результатов (по указанию преподавателя) 26-секундных циклов, внесите их в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Толщина слоя	__ мм	___мм	__ мм	___ мм	2x2= ___ мм
№
1
…
20

 

При использовании двух дозиметров с каждого снимаются по 10 результатов. Найдите среднее значение  по 10, 15 или 20 значениям, а также погрешность измерений. Отнимите от результата среднее значение фона

.                                       (4.30)

Внесите результаты в табл. 4.4.

3. Повторите измерения с большими толщинами слоя KCl , внесите результаты в табл. 4.4.

Обработку полученных данных выполните в следующем порядке.

1. Постройте (точками) график  на интервале от 0 до 30 мм с учетом погрешностей и того, что .

2. Проведите приближенную кривую

,                                        (4.31)

максимально близко к экспериментальным точкам, определите значение параметра , который будет представлять собой коэффициент рассеяния гамма-квантов в хлористом калии. Построение точек и кривых удобно выполнить с помощью программы Advanced Grapher (см. Прил. 4).

3. В соответствии с формулой (4.22) найденный коэффициент рассеяния  равен

,                                               (4.32)

где концентрация электронов  равна

,                                            (4.33)

где  – атомные номера элементов калия и хлора,  – концентрация атомов вещества. Определите концентрацию  рассеивающих гамма-кванты атомов. Атомы калия и хлора являются близкими соседями по таблице Менделеева. Поэтому приближенно можно считать, что рассеивающие атомы имеют значения  и атомной массы , равные средним арифметическим соответствующих значений для калия и хлора.

.                                           (4.34)

Концентрация атомов вещества связана с его плотностью

,                                          (4.35)

где  – масса атома,  – атомная единица массы. Плотность  хлористого калия равна 2 г/см³. Найдите экспериментальное значение сечения рассеяния

.                                                     (4.36)

4. Вычислите среднее сечение рассеяния гамма-квантов на атомах калия и хлора. Найдите радиус диска с площадью, равной сечению. Вычислите теоретическое значение сечения эффекта Комптона на свободных электронах [10]

,     (4.37)

где ,  МэВ, а величина  называется классическим радиусом электрона

 фм.                         (4.38)

Сравните теоретическое значение сечения  с экспериментальным значением, полученным в ходе работы.

 

Контрольные вопросы

1. Расскажите о схеме опыта Комптона и устройстве рентгеновской трубки.

2. Расскажите о рассеянии гамма-квантов на свободных электронах, выведите формулу (4.1). Объясните, как проявляется корпускулярно-волновой дуализм фотонов в опыте Комптона.

4. Расскажите о взаимодействии гамма-квантов с веществом и выведите закон Бугера (4.11).

5. Расскажите об используемом в работе источнике гамма-излучения и выведите формулу (4.22).

6. Расскажите об устройстве и принципах работы счетчика Гейгера-Мюллера.

7. Расскажите о дозиметрических единицах.