Wyznaczanie współczynnika pochłaniania promieniowania

Ćwiczenie nr 15
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA
PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
Aparatura
Komputer z oprogramowaniem
Przebieg ćwiczenia
Nie można obecnie wy świetlić tego obrazu.
1. Uruchomić program przez dwukrotne kliknięcie na ikonie programu znajdującej się na
pulpicie komputera.
Uwaga: należy wybrać ikonę z podpisem „Pochłanianie”
2. Po uruchomieniu programu należy włączyć zasilanie licznika przez przestawienie przełącznika (Power
Switch) do pozycji „on”.
3. Naciskając najpierw ikonę z białą strzałką ⇒ (lewy górny róg ekranu) a następnie przycisk „START
SIMULATION” rozpocząć działanie symulacji.
4. Ustawienie licznika:
• pokrętłem HV (wysokie napięcie) ustawić na mierniku wartość około 400 V (0.4 kV)
• licznik czasu ustawić na 1 min (1 min. na nastawie i x1 na na mnożniku licznika czasu)
5. Pomiar natężenia promieniowania tła:
• naciskając przycisk „COUNT” dokonać pomiaru liczby zliczeń promieniowania tła. Pomiar powtórzyć
trzykrotnie i średnią z trzech pomiarów wpisać do tabeli jako Nt.
6. Pomiar pochłaniania promieniowania β- przez różnej grubości warstwę aluminium.
• umieścić źródło promieniowania β- w liczniku naciskając symbol „promieniowanie”
znajdujący się na pojemniku z próbką.
• naciskając przycisk „COUNT” zmierzyć liczbę zliczeń promieniowania źródła bez
pochłaniania. Pomiar powtórzyć trzykrotnie i średnią z wyników zapisać w tabeli pomiarowej jako N w
wierszu d = 0.
• posługując się przyciskami przy panelu zmiany grubości materiału tłumiącego (Plate Changer) dokładać
kolejne warstwy aluminium i dla każdej warstwy trzykrotnie mierzyć wartość liczby zliczeń
promieniowania. Wartości średnie pomiarów zapisywać w odpowiednich wierszach tabeli.
7. Zakończenie pomiarów
• po zakończeniu pomiarów wyjąć źródło promieniowania z licznika przez kliknięcie na
symbolu „promieniowanie” znajdującym się na pojemniku źródła.
• zakończyć symulację przez wyłączenie zasilania licznika – ustawienie przełącznika zasilania w pozycję
„off”.
8. Opracowanie wyników
• Korzystając z prawa osłabienia wiązki promieniowania =
oraz tego, że natężenie jest
Nie można obecnie wy świetlić tego obrazu.
Nie można obecnie wy świetlić tego obrazu.
proporcjonalne do liczby zliczeń otrzymujemy
−
=
−
, gdzie N – liczba zliczeń odczytana z licznika (z absorbentem), Nt – liczba zliczeń
promieniowania tła, N0 – liczba zliczeń promieniowania bez absorbenta, µ - współczynnik
absorpcji aluminium, x – grubość absorbenta
Po zlogarytmowaniu (logarytm naturalny) powyższego równania otrzymujemy
−
ln
=−
−
•
wyliczyć wartości ln
•
na podstawie podanych wartości gęstości powierzchniowej d oraz gęstości aluminium ρ
i wpisać je do tabeli
obliczyć grubość absorbenta x (x = d/ ρ). Gęstość aluminium wynosi 2.7 g/cm3.
•
na papierze milimetrowym narysować wykres zależności ln
•
posługując się wykresem obliczyć dla aluminium współczynnik absorpcji μ (tangens kąta
nachylenia prostej obrazującej zależność ln
pochłaniania σ
od grubości absorbenta x.
od x), a następnie masowy współczynnik
(σ = μ/ ρ)
Wymagane wiadomości teoretyczne
1. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna.
2. Prawo rozpadu promieniotwórczego, okres połowicznego zaniku.
3. Budowa i zasada działania licznika G-M. Wyznaczanie punktu pracy licznika.
4. Jednostki dawki ekspozycyjnej i pochłoniętej.
5. Prawo pochłaniania, grubość warstwy połowicznego zaniku.
6. Oddziaływanie promieniowania gamma z materią: efekt Comptona, zjawisko fotoelektryczne, tworzenie
pary: pozyton – negaton (elektron).
7. Wyznaczanie współczynnika absorpcji.
Zalecana literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
S. Miękisz, A. Hendrich, „Wybrane zagadnienia z biofizyki”, Volumed, Wrocław 1998.
K. Michalak, A. Hendrich, „Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki”, Wydawnictwo AM Wrocław, 2002.
T. Dryński, „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1980.
I. Adamczewski, „Fizyka medyczna i elementy biofizyki”, PZWL, 1969.
M. Bryszewska, W. Leyko, „Biofizyka dla biologów”, PWN, Warszawa 1997.
A. Pilawski, „Podstawy biofizyki”, PZWL, Warszawa 1974.
K. Żarnowiecki, „Podstawy ochrony radiologicznej”, WNT, Warszawa 1963.
Uniwersytet Medyczny
we Wrocławiu
Katedra Biofizyki
Zakład Biofizyki
Ćwiczenie 15
Wyznaczanie współczynnika pochłaniania
promieniowania jonizującego
Podpis prowadzącego ćwiczenia
.........................................................................
.........................................................................
Imiona i nazwiska studentów
Wydział:
Data:
Grupa studencka:
Numer zespołu:
Ocena:
1. Zmierzyć ilość zliczeń promieniowania tła (Nt)
Nt = ........
2.
Zgodnie z instrukcją wykonać pomiary pochłaniania promieniowania i ich wyniki zapisać w tabeli.
L.p. d [g/cm2]
1
x [cm]
0
0
d [g/cm2]
x [cm]
2
8.3·10-3
3
9.6·10-3
4
15.1·10-3
5
27.4·10-3
6
42.1·10-3
7
62.0·10-3
8
99.0·10-3
9
134.0·10-3
10
186.0·10-3
11
290.0·10-3
12
405.0·10-3
13
526.0·10-3
14
698.0·10-3
3. Obliczyć wartości ln
N −N
N0
N
N − Nt
ln
i wpisać je do tabeli.
4. Obliczyć grubość absorbenta x.
5. Na podstawie tabeli wykreślić zależność ln
od grubości absorbenta x.
6. Z wykresu obliczyć tangens kąta nachylenia otrzymanej prostej – jest to liniowy współczynnik
pochłaniania aluminium μ.
7. Wyliczyć masowy współczynnik pochłaniania aluminium σ (σ = μ/ρ),
ρ - gęstość aluminium = 2.7 g/cm3
μ = ..............................
σ = .................................