7 Comptonspridning. 7.1 Laborationens syfte. 7.2 Materiel. 7.3 Teori. Att undersöka comptonspridning i och utanför detektorkristallen.

Relevanta dokument
8 Röntgenfluorescens. 8.1 Laborationens syfte. 8.2 Materiel. 8.3 Teori Comptonspridning

1. Mätning av gammaspektra

5. Bestämning av cesiumaktivitet

GAMMASPEKTRUM Inledning

Laborationer i miljöfysik Gammaspektrometri

Laboration 36: Nils Grundbäck, e99 Gustaf Räntilä, e99 Mikael Wånggren, e99 8 Maj, 2001 Stockholm, Sverige

Lärarhandledning GDM 10 Version 1.0

ABSORPTION AV GAMMASTRÅLNING

4 Halveringstiden för 214 Pb

3 NaI-detektorns effektivitet

KF-II: Gammaspektroskopi

Strålning Radioaktivitet och strålskydd

Uppgift 1. Bestämning av luftens viskositet vid rumstemperatur

Neutronaktivering. Laboration i 2FY808 - Tillämpad kvantmekanik

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

Statistisk precision vid radioaktivitetsmätning och Aktivitetsbestämning ur uppmätt räknehastighet

Fredrik Jonasson Björn Sparresäter

Laborationskurs i FYSIK B

PRODUKTION OCH SÖNDERFALL

tentaplugg.nu av studenter för studenter

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3

Tillämpad kvantmekanik Neutronaktivering. Utförd den 30 mars 2012

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Varje laborant ska vid laborationens början lämna renskrivna lösningar till handledaren för kontroll.

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

1. Elektromagnetisk strålning

Strålning. Laboration

Strålning. Radioaktivitet och strålskydd NATIONELLT RESURSCENTRUM I FYSIK LUNDS UNIVERSITET 2015

Lösningar till problem del I och repetitionsuppgifter R = r 0 A 13

Lösningar till problem del I och repetitionsuppgifter R r 0 A 13

Fotoelektriska effekten

Uppgift: Bestäm det arbete W som åtgår att Iyfta kroppen på det sätt som beskrivits ovan och bestäm och så kroppens densitet ρ.

12 Elektromagnetisk strålning

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2

Fotoelektrisk effekt. Experimentuppställning. Förberedelser

Frågor att diskutera och fundera över Kapitel 1, Basic concepts. Kapitel 3, Nuclear properties. Studiematerial till kärnfysik del I.

Laboration i Geometrisk Optik

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

Miljöfysik FYSA Laboration 6. Absorption av joniserande strålning + Radioaktivitet i vår omgivning

Hjälpmedel: Kungakrona, bägare, vatten, dynamometer, linjal, våg, snören och skjutmått

Rad-Monitor GM1, GM2 och SD10 Bruksanvisning

Fartbestämning med Dopplerradar

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Mer om E = mc 2. Version 0.4

FINALTÄVLING SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET

M = den svängande fjäderns massa K = den svängande fjäderns fjäderkonstant A = dimensionslös konstant

Dopplerradar. Ljudets böjning och interferens.

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak

Skärmningsberäkning vid strålbehandling - räkneexempel

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

Laboration 4 Mekanik baskurs

Diffraktion och interferens

LABKOMPENDIUM. TFYA76 Mekanik

Joniserande strålnings växelverkan Hur alstras röntgenstrålning och vad händer när den når och passerar människa?

Dataanalysrutiner för gammaspektroskopi

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

Diffraktion och interferens

Laborationsrapport. Joseph Lazraq Byström, Julius Jensen och Abbas Jafari Q2A. 22 april Ballistisk pendel

BANDGAP Inledning

Laboration 1 Mekanik baskurs

Experimentella metoder 2014, Räkneövning 1

Prov Fysik B Lösningsförslag

Institutionen för Fysik Polarisation

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Uppgift 1. Kraftmätning. Skolornas Fysiktävling Finalens experimentella del. Isaac Newton

Theory Swedish (Sweden)

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

Kundts rör - ljudhastigheten i luft

s 1 och s 2 är icke kvantmekaniska partiklar? e. (1p) Vad blir sannolikheterna i uppgifterna b, c och d om vinkeln = /2?

Ljusets böjning & interferens

Rotationsrörelse laboration Mekanik II

Institutionen för Fysik och Astronomi! Mekanik HI: Rotationsrörelse

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Institutionen för Fysik Polarisation

16. Spridning av elektromagnetisk strålning

INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI. Mekanik baskurs, Laboration 2. Friktionskraft och snörkraft


WALLENBERGS FYSIKPRIS

II. Fotonen. II.1. Svartkroppsstrålning. En så kallad svartkropp absorberar all strålning som faller på den, utan att reflektera något.

Laborationsrapport neutronaktivering

Arbete A3 Bestämning av syrakoefficienten för metylrött

Fysik. Laboration 3. Ljusets vågnatur

Materiens Struktur. Lösningar

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u= u MeV = O. 2m e c2= MeV. T β +=

DIFFERENTALFÖRSTÄRKARE

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak

EXPERIMENTELLT PROBLEM 2 DUBBELBRYTNING HOS GLIMMER

Ljusets böjning & interferens

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 7 poäng, FyL2 Tisdagen den 19 juni 2007 kl 9-15

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 21 december 2016, kl 17:00-22:00

Gauss Linsformel (härledning)

Röntgenteknik. Vad är röntgenstrålning? - Joniserande strålning - Vad behövs för att få till denna bild? Vad behövs för att få till en röntgenbild?

Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3

Kapitel 4. Materievågor

Andra EP-laborationen

Lokal pedagogisk planering i fysik för årskurs 9

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Transkript:

7 Comptonspridning 7.1 Laborationens syfte Att undersöka comptonspridning i och utanför detektorkristallen. 7.2 Materiel NaI-detektor med tillbehör, dator, spridare av aluminium, koppar eller stål, blybleck eller blystenar cirka 2 cm tjocka, 152 Eu-kalibreringspreparat och 137 Cs-preparat. 7.3 Teori Ett gammakvantum som växelverkar med detektorns NaI-kristall kan avge sin energi till kristallens elektroner på två olika sätt: 1. Fotoeffekt 2. Comptoneffekt Genom fotoelektrisk effekt (fotoeffekt) avges gammakvantumets hela energi till detektorn. Gammakvanta som registreras via fotoeffekten ger upphov till den s k fototoppen i ett energispektrum (se figur 17). Intensitet 1200 Diskriminatornivå Fototoppen i ett gammaspektrum 800 Comptonkant Comptonfördelning 100 200 300 Kanalnummer Figur 17. 32

Gammakvanta kan även avge en del av sin energi till en av kristallens elektroner i en kollisionsprocess, som kallas comptonspridniing. Vid comptonspridning lämnar vanligen det spridda gammakvantumet kristallen. Den till kristallen avgivna energin beror av spridningsvinkeln Φ (se formeln i figur 18), vilket medför att för monoenergetisk strålning uppvisar spektret förutom fototoppen en kontinuerlig fördelning, den s k comptonfördelningen (se figur 17). E ut = 1 + E in E in 2 mc ( 1 - cos Φ ) Spritt gammakvantum med energin E ut Φ Infallande gammakvantum med energin E in Rekylerande elektron Figur 18. Genom att använda lagarna för energins och rörelsemängdens bevarande kan man härleda ett uttryck för det spridda gammakvantumets energi E ut. Energidifferensen E in - E ut. anger hur mycket energi som överförts vid spridningen till kristallens elektron. Det är denna energimängd som registreras i spektret. Comptinfördelningens högra sida har en kant, comptonkanten, som svarar mot maximalt överförd energi. Bestäm med hjälp av formeln i figur 18 vid vilken spridningsvinkel den vid comptonspridning överförda energin har sitt största värde. Svar:... I laborationen används det radioaktiva preparatet 137 Cs där gammastrålningen är monoenergetisk med energin 0,662 MeV. Beräkna comptonkantens läga för denna energi. Svar: comptonkantens energi är...mev 33

I spektret definieras comptonkantens läge som mittpunkten på comptonkantetns sluttning. Se figur 19. Fototopp 200 100 200 Comptonkantens läge Figur 19. 7.4 Utförande 7.4.1 Energikalibrering Ta upp ett kalibreringsspektrum från 152 Eu-preparatet. Mättiden är cirka 6 minuter. Utför energikalibreringen med hjälp av 0.344 och 1.41 MeV topparna. Spar det kalibrerade spektret. 7.4.2 Bestämning av comptonkanten Håll 137 Cs-preparatet framför detektoröppningen på ett avstånd av cirka 5 cm för att räknehastigheten inte skall bli för stor. Ta upp ett spektrum under cirka 3 min. Använd detta spektrum för att experimentellt bestämma energin för comptonkanten. Värdet jämförs sedan med det teoretiskt beräknade värdet från teoriavsnittet. Comptonkantens energi avläses till...mev Vilka felkällor finns i detta försök?... 34

7.4.3 Mätning av energin för den spridda strålningen för olika spridningsvinklar I detta försök studeras hur det vid spridningen utgående gammakvantumets energi varierar för två olika val av spridningsvinkeln. Experimentuppställningen ordnas enligt figur 20. För att uppnå en bättre kollimering av spridda gammakvanta placeras med hjälp av blyskivor eller liknande en cirka 2 cm tjock blyskärmning med en cirka 2 cm bred spalt framför detektoröppningen. NaI-kristall Bly Φ Spridare 137 Cs Blykollimator Φ = Spridningsvinkeln Figur 20. Genom att mäta spridningsvinkeln Φ enligt figur 20 kan man med hjälp av spridningsformeln beräkna energin för de gammakvanta som sprids in i detektoröppningen. Denna energi jämförs med energivärdet som fås för den spridda strålningens fototopp. Uppgift 1 Spridningsvinkeln F väljs till cirka 90 grader. Ett spektrum tas upp under cirka 10 minuter. Spektret lagras. Därefter tas spridaren bort utan att rubba resten av försöksuppställningen och ett nytt spektrum tas under lika lång tid, dvs 10 minuter. Eftersom gammastrålningen från 137 Cs även sprids mot föremål runt omkring detektoröppningen och detktorn själv, tas också ett spektrum utan spridare upp. Genom att subtrahera det oönskade bidraget syns den önskade effekten tydligare. 35

Det subtraherade spektret energikalibreras och fototoppens energi bestäms. Detta värde jämförs sedan med det teoretiskt beräknade värdet. Φ:... E in :... E ut :... Fototoppens energi är...mev Uppgift 2 Välj nu en egen spridningsvinkel mellan 60 och 120. Upprepa mätproceduren och beräkningar från Uppgift 1 samt redovisa dina resultat nedan. Φ:... E in :... E ut :... Fototoppens energi är...mev Vilka felkällor finns i detta försök?... 36