Порядок виконання роботи
Увімкнути установку вимикачем «СЕТЬ» на задній панелі вимірювального пристрою та комп’ютер.
Дати нагрітися апаратурі протягом 5 хвилин.
Запустити програму fpk13_1.exe на комп’ютері.
Встановити тримач зразка з джерелом (якщо він застосовується) на сцинтиляційний лічильник.
Натисканням клавіші «Enter» (Ввід) започаткувати режим вимірювання і індикації зареєстрованих частинок. Вимірювання можна проводити до моменту переповнення будь-якого з 255 каналів пристрою і відповідної автоматичної зупинки або за фіксований проміжок часу з зупинкою вручну.
За допомогою маркера, який керує клавішами «
»,«
»,
використовуючи дані на відображеній
в нижній частині дисплея таблиці з
вимірювальними величинами (час
вимірювання, енергетичний рівень,
кількість імпульсів), провести аналіз
спектру фону (джерела).Натиском клавіші F10 закінчити роботу з програмою.
Виключити комп’ютер, після чого відключити живлення установки вимикачем «СЕТЬ», зняти зі сцинтиляційного лічильника тримач зразка з джерелом (якщо він встановлений) і здати його на зберігання.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3
Взаємодія випромінювання з речовиною
У загальному випадку під час проходження через речовину -випромінювання, як і будь-яке інше випромінювання, поглинається та розсіюється. Зменшення числа -квантів dN у пучку при проходженні шару поглинача товщиною dx становитиме
. (3.1)
Коефіцієнт пропорційності називається повним лінійним коефіцієнтом послаблення (поглинання), його визначають як відносне ослаблення пучка -квантів під час проходження одиниці довжини в шарі поглинача. Очевидно, що з глибиною кількість -квантів зменшуватиметься за законом
. (3.2)
Така залежність спостерігатиметься лише для вузьких та монохроматичних пучків, оскільки для різних ділянок енергетичного спектра -квантів переважають різні процеси взаємодії, серед яких основними є фотоефект, ефект Комптона та ефект утворення пар електрон-позитрон. Оскільки всі три згадані процеси є незалежними, тобто механізми взаємодії, характерні для одного з них не впливають на інші, то можемо записати:
(3.3)
де – коефіцієнт поглинання, що відповідає фотоефектові; – коефіцієнт розсіяння, що відповідає ефектові Комптона; – коефіцієнт поглинання, що відповідає ефектові утворення пар.
Фотоефект
Якщо енергія -кванта дорівнює або дещо більша, ніж енергія зв’язку електрона оболонки атома, то можливе його поглинання, яке супроводжується фотоефектом (зовнішнім або внутрішнім). При цьому енергія -кванта цілковито поглинається, а атом, як правило, іонізується. Найімовірнішою є взаємодія -квантів з внутрішніми електронними (К- та L-) оболонками атома, для яких енергія іонізації співмірна з нижньою межею енергетичного спектра -квантів. Оскільки фотоефект відбувається на внутрішніх оболонках атома, то місце вибитого електрона заповнюється електроном з вищих оболонок з випромінюванням характеристичних Х-променів або Оже-електронів. Очевидно, що в області малих енергій -квантів залежність (Е) має смугову структуру, де кожен з піків відповідає конкретному електронному переходові, а в області вищих енергій ця залежність є монотонно спадною і добре описується формулою Йонсона:
(3.4)
де Z – ефективний атомний номер речовини поглинача (заряд ядра); енергія -квантів; J – коефіцієнт пропорційності; n = 2,3÷3,0 для різних речовин.
Як видно з формули (3.4), фотоефекту притаманна сильна позитивна залежність коефіцієнта від заряду ядра, зумовлена збільшенням густини електронних станів, а отже й електронних переходів, які можуть відповідати за фотоелектронне поглинання.