Реферат на тему Исследование поглощения гамма-излучения и определение радиоактивного нуклида

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ.. 3

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.. 5

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.. 10

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С ВИРТУАЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ.. 12

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБРАБОТКА.. 13

ВЫВОД.. 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ… 15

Введение:

ВВЕДЕНИЕ Объект
работы: явление радиоактивности Предмет
работы: поглощение гамма-излучения
веществом Цель
работы: определить ядра какого
элемента используются в данной работе в качестве радиоактивного источника. Гамма-излучение представляет собой
проникающую форму электромагнитного излучения, возникающего в результате радиоактивного
распада атомных ядер. Оно состоит из электромагнитных волн с самой короткой
длиной волны и поэтому передает самую высокую энергию фотонов. Поль Виллар,
французский химик и физик, обнаружил гамма-излучение в 1900 году, изучая
излучение, испускаемое радием. В 1903 году Эрнест Резерфорд назвал это
излучение гамма-лучами на основании их относительно сильного проникновения в
материю. В результате эксперимента Виллар выяснил,
что при устранении альфа-лучей при помощи свинцового экрана и бета-лучей с
помощью магнитного поля, все еще оставалась часть излучения, не имеющая заряда
и заметной проникающей силы, проходившая через детектор. Рисунок 1. Схема опытной установки Поля
Виллара

Поль Виллар не давал название открытому им
излучению, однако, Эрнест Резерфорд, подтвердивший их существование, назвал это
излучение гамма-лучами (гамма-излучением). Опыт Резерфорда заключался в облучении
фотопластинки таким образом, что радиоактивное излучение проходило через
магнитное поле. При последующем проявлении фотопластинки было обнаружено три
тёмных пятна. Одно пятно располагалось точно напротив отверстия. Это значит,
что магнитное поле на него не действовало и заряженных частиц в этом излучении
нет. Это и есть гамма-излучение. Наличие двух боковых пятен по разную сторону
от центрального означает, что существуют два излучения, состоящие из частиц,
имеющих заряды противоположных знаков. Эксперимент показывает, что одно из них
представляет собой поток положительно заряженных частиц. Их назвали α-частицами.
Другое излучение состоит из отрицательно заряженных частиц. Их назвали бета-частицами. Рисунок 2. Опытная установка Эрнеста
Резерфорда

Заключение:

В результате проведения эксперимента были
сняты зависимости числа регистрируемых γ-квантов, прошедших через образец, от
толщины образца и построены соответствующие графики. По кривым зависимости
коэффициента поглощения от энергии γ-излучения была определена энергия γ-кванта,
а по ней, в свою очередь, было определено, что в качестве радиоактивного
источника использовался <нуклид, определенный в
результате проведения виртуальной лабораторной работы>.

Фрагмент текста работы:

Гамма-излучение является электромагнитным излучением
с очень малой длиной волны. В связи с этим при взаимодействии с веществом гамма-излучение
проявляет четко выраженные корпускулярные свойства, что позволяет рассматривать
его как поток фотонов (гамма-квантов). Гамма-излучение образуется при радиоактивном
распаде некоторых атомных ядер, а также при ядерных реакциях. Его возникновение
объясняется тем, что ядра, образующиеся при радиоактивном распаде или ядерных реакциях,
могут находиться в возбужденном состоянии. Переходя в состояние с меньшей энергией,
ядра испускают гамма-кванты, энергия которых равна разности энергий ядра до и после
перехода. При прохождении через вещество поток
гамма-излучения ослабляется вследствие рассеяния (изменения направления
движения фотонов) и поглощения части фотонов веществом. В отличие от заряженных
частиц, которые при прохождении через вещество вызывают ионизацию и постепенно
теряют энергию, γ–квант движется со скоростью света и либо совсем не изменяет
скорости (не взаимодействует), либо поглощается или рассеивается и выбывает из
пучка. При этом может появиться новый γ-квант с меньшей энергией, а поглотившая
его заряженная частица получает энергию. Число γ-квантов, выбывающих из пучка при
прохождении поглотителя толщиной dx, пропорционально dx и числу γ-квантов N,
падающих на слой вещества dx. Таким образом, уменьшение числа γ-квантов в пучке
равно: (1) Коэффициент пропорциональности называется
полным линейным коэффициентом ослабления (также его называют коэффициентом поглощения).
Из равенства (1) следует, что (2) т. е. полный коэффициент ослабления равен
относительному ослаблению пучка γ-лучей при прохождении слоя единичной толщины. При интегрировании выражения (1) от
нулевой толщины до данной получим: (3) откуда (4) Коэффициент поглощения также можно найти,
вычислив тангенс угла наклона по логарифмическому графику: Рисунок 3.
Зависимость числа γ-квантов от толщины вещества в полулогарифмических
координатах Поглощение γ-квантов в веществе происходит
в основном за счет трех процессов:

· Фотоэлектронное поглощение. Если энергия γ-кванта превышает энергию связи
электрона какой-либо оболочки с ядром атома, то может возникнуть фотоэффект
(фотоэлектронное поглощение). Это явление состоит в том, что энергия
гамма-кванта целиком поглощается атомом, а один из электронов какой-либо из
внутренних оболочек, получив всю энергию фотона, выбрасывается за пределы атома Рисунок 4. Зависимость эффективного
сечения фотоэффекта от энергии кванта