ABSORPTION AV GAMMASTRÅLNING

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "ABSORPTION AV GAMMASTRÅLNING"

Oskar Lindqvist
för 8 år sedan
Visningar:

1 ABSORPTION AV GAMMASTRÅLNING Uppgift: Materiel: Teori: Att bestämma ett samband för den intensitet av gammastrålning som passerar en absorbator, som funktion av absorbatorns tjocklek. Att bestämma halveringstjockleken av aluminium, järn och bly för gammafotoner från 137 Cs. GM-rör Räknare 137 Cs-preparat Sats med absorbatorplattor Stativmaterial (stativfot, stativstång 50 cm, 2 muffar och 1 trefingerklämma). Ett punktformigt preparat sänder ut strålning, i detta fall β-partiklar och γ-fotoner i alla riktningar, dvs isotropt. Det antal fotoner som träffar GM-röret, beror av avståndet mellan preparat och detektor. Dessutom är det bara en bråkdel av de fotoner, som träffar detektorn, som joniserar gasen i GM-röret och därmed räknas. Större delen av β-partiklarna absorberas i plastskyddet över GM-rörets fönster och i själva fönstret. Gammastrålningen har ingen bestämd räckvidd, till skillnad från α- och β-strålning. Den absorbatortjocklek, som dock behövs för att reducera den genomgående strålningens intensitet till hälften av den infallandes, kallas halveringstjocklek. Utförande: Fäst GM-röret vertikalt i en av muffarna. Börja med att mäta bakgrundsstrålningen (nollaktiviteten) utan Cs-preparat. Avsluta sedan laborationen med en ny mätning av bakgrunden. Gör 5 mätningar om vardera 10 s och för in resultaten i tabell 1. Sätt fast 137 Cs-preparatet i den andra muffen rakt ovanför GM-röret och på så stort avstånd att blyabsorbatorerna med den sammanlagda tjockleken 40 mm kan läggas direkt på plastkoppen över GM-rörets fönster. Gör 5 mätningar om vardera 10 s och för in resultaten i tabell 2. Tag bort 4 mm bly, mät igen, för in i tabellen och fortsätt tills alla plattor är borta dvs det är 0 mm bly mellan preparat och GM-rör. I den sista kolumnen i tabell 2-4 anges ett beräknat medelvärde subtraherat med bakgrundsstrålningen. Öka avståndet mellan preparat och GM-rör så att 75 mm aluminium får plats. Genomför mätningen på samma sätt som för bly och ta bort 5 mm aluminium efter varje mätserie. Avsluta mätningarna med att genomföra samma försök med järnabsorbatorer. Tabell 1: Bakgrundsstrålningen under 10 s. Antal pulser / 10 s Medelvärde Före Efter

GM-rör Räknare 137 Cs-preparat Sats med absorbatorplattor Stativmaterial (stativfot, stativstång 50 cm, 2 muffar och 1 trefingerklämma).

2 Tabell 2: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med blyabsorbator Pb (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund Tabell 3: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med aluminiumabsorbator Al (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund

40 Tabell 3: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med

3 Tabell 4: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med järnabsorbator Fe (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund

4 75 Diagram: Medelvärdet av antalet pulser/10 s - bakgrunden, dvs intensiteten, ur tabell 2-4 avsättes längs den logaritmiska axeln och absorbatortjockleken längs den lineära axeln på lin-log papper. Grafen approximeras med en rät linje. Ekvationen för denna uttrycks som en exponentialfunktion med basen e. Halveringstjockleken är det antal mm bly som behövs för att reducera strålningen till hälften. Resultat:

5 Kommentarer till laborationen Materiel: Till varje laborationsgrupp behövs: GM-rör art nr GM-räknare art nr eller Korttidsräknare Z24, GM art nr eller Korttidsräknare MC24E, GM art nr Cs-preparat art nr Sats absorbatorplattor art nr Stativfot t ex H-form art nr Stativstång ca 50 m t ex art nr muffar t ex art nr trefingerklämma t ex Spänningen till GM-röret skall vara ca 500 V. Det är enklast att montera GM-röret i en muff vertikalt och lägga absorbatorplattorna direkt på röret som då måste ha kvar plastproppen över fönstret. Efter mätningen av bakgrundsstrålningen placeras 137 Cs-preparatet i trefingerklämmaren rakt ovanför GM-röret. För att undvika att eleverna väljer för kort avstånd mellan preparat och GM-rör är det bäst att först lägga på alla absorbatorplattorna och avpassa avståndet så att preparatet kommer någon mm från den närmaste absorbatorplattan.

nr 00-002202 1 trefingerklämma t ex 00-002800 Spänningen till GM-röret skall vara ca 500 V.

6 Exempel på mätresultat Tabell 1: Bakgrundsstrålningen under 10 s. Antal pulser / 10 s Medelvärde Före Efter Tabell 2: Medelvärde 3 Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med blyabsorbator Pb (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund ,8 112, ,2 73, ,8 50, ,8 31, ,2 22, ,2 14, ,8 8, ,8 5, ,6 2, ,8 0,8

absorbatortjockleken med blyabsorbator Pb (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund 0 115 117 121 117 109 115,8 112,8 4 77 75 72

7 Med 4 mm bly blir intensiteten 80 pulser/10 s Med 22 mm bly blir intensiteten 10 pulser/10 s 3 x halveringstjockleken är alltså = 18 mm Halveringstjockleken = 6,0 mm Abs.koeff. 0,1157 mm -1 Teoretiskt 0,116 mm -1 Halvtjocklek = ln 2/0,1157 = 6,0 mm Tabell 3: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med aluminiumabsorbator Al (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund ,2 38, ,8 32, ,8 29, ,2 31, ,8 28, ,6 28, ,2 22, ,4 21, ,8 15, ,4 16, ,8 14, ,4 10, ,8 11,

Medelvärdebakgrund 0 42 47 40 53 53 47 44 5 35 43 43 50 35 41,2 38,2 10 37 28 45 47 22 35,8 32,8 15 35 28 30 38 33 32,8 29,8 20 41 30 33 32 35 34,2 31,2 25 38 28 25 35 33 31,8 28,8 30 39 32 27 30 30

8 Med 4 mm aluminium blir intensiteten 40 pulser/10 s Med 82 mm aluminium blir intensiteten 10 pulser/10 s 2 x halveringstjockleken är alltså = 78 mm Halveringstjockleken = 39 mm

9 Abs.koeff. 0,0179 mm -1 Teor. 0,0194 mm -1 Halvtjocklek = ln 2/0,0179 =38,7mm Tabell 4: Antalet pulser som funktion av absorbatortjockleken med järnabsorbator Fe (mm) Antal pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund ,2 35, ,6 26, ,6 13, ,2 11, ,6 9, ,4 7, ,6 3, ,4 2, ,4 1, ,8 0, ,6 0, ,2 1, ,4 0,4

pulser / 10 s Medelvärde Medelvärdebakgrund 0 54 41 51 45 49 48 45 5 40 42 33 34 42 38,2 35,2 10 29 31 29 28 31 29,6 26,6 15 27 30 24 26 23 26 23 20

10 Med 4 mm järn blir intensiteten 40 pulser/10 s Med 38 mm järn blir intensiteten 5 pulser/10 s 3 x halveringstjockleken är alltså = 34 mm Halveringstjockleken = 11 mm Abs.koeff. 0,0627 mm -1 Halvtjocklek = ln 2/0,0627 =11,1mm

Relevanta dokument

Laboration 36: Nils Grundbäck, e99 ngr@e.kth.se Gustaf Räntilä, e99 gra@e.kth.se Mikael Wånggren, e99 mwa@e.kth.se. 8 Maj, 2001 Stockholm, Sverige

Laboration 36: Nils Grundbäck, e99 ngr@e.kth.se Gustaf Räntilä, e99 gra@e.kth.se Mikael Wånggren, e99 mwa@e.kth.se. 8 Maj, 2001 Stockholm, Sverige Laboration 36: Kärnfysik Nils Grundbäck, e99 ngr@e.kth.se Gustaf Räntilä, e99 gra@e.kth.se Mikael Wånggren, e99 mwa@e.kth.se 8 Maj, 2001 Stockholm, Sverige Assistent: Roberto Liotta Modern fysik (kurskod