Лабораторная работа
№408(А) - Защита от γ – излучения
Категория: | Лабораторная работа |
Дисциплина: | Защита населения |
Город: | Беларусь, Минск |
Учебное заведение: | БНТУ, ФИТР |
Стоимость работы: | 5 руб. |
Оценка: | 10 |
Объем страниц: | 6 |
Год сдачи: | 2022 |
Дата публикации: | 19.10.2022 |
Фрагменты для ознакомления
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 408(А)
«Защита от γ – излучения»
Цель работы:
изучить основные механизмы взаимодействия γ– излучения с веществом;
исследовать ослабление потока γ –фотонов различными материалами, определить энергию γ –фотонов;
ознакомиться с основными методами защиты от фотонного излучения;
решить задачу.
Контрольные вопросы:
1. Природа -излучения.
γ – излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны менее, чем 10-10 м. Источником γ – излучения являются возбужденные атомные ядра. Они образуются в различных ядерных реакциях, в том числе при радиоактивном распаде. В качестве примера можно привести электронный β-распад Cs-137, сопровождаемый испусканием γ – излучения.

где «*» означает, что дочернее ядро образовалось в возбужденном состоянии, т.е. с избытком энергии, v - электронное антинейтрино.
Возбужденное состояние ядра неустойчиво, и через маленький промежуток времени ядро переходит в состояние с меньшей энергией, испуская коротковолновое электромагнитное излучение - γ –излучение.

Процесс испускания γ-излучения во многом напоминает испускание фотонов возбужденными атомами.
2. Свойства γ - излучения.
γ – излучение имеет линейчатый спектр, причем каждый элемент дает свой строго определенный γ – спектр. Именно поэтому по спектру γ – излучения с помощью γ-спектрометров определяется какой именно радионуклид распадается.
γ – излучение обладает огромной проникающей способностью, для него не существует понятия длины свободного пробега. Длина свободного пробега γ – квантов в воздухе стремится к бесконечности (Rγ →∞).
3. Механизм испускания -излучения.
Возбужденное состояние ядра неустойчиво, и через маленький промежуток времени ядро переходит в состояние с меньшей энергией, испуская коротковолновое электромагнитное излучение - γ –излучение.

Этот процесс происходит без изменения массового и зарядового чисел (A и Z), поэтому испускание γ-излучения не рассматривают как отдельный тип радиоактивности. Процесс испускания γ-излучения во многом напоминает испускание фотонов возбужденными атомами.
4. Механизмы взаимодействия -излучения с веществом: фотоэффект, эффект Комптона, образование электронно-позитронных пар.
Фотоэффект – процесс поглощения γ – фотона (или фотона другого вида электромагнитного излучения) атомом, при котором атомный электрон покидает пределы атома, т.е. происходит ионизация атома.
Вырванные электроны называются фотоэлектронами. Атом превращается в положительно заряженный ион. Наиболее интенсивно фотоэффект наблюдается для фотонов, энергии которых близки к энергиям связи электронов с ядром. Все электроны в атоме расположены в различных оболочках – K, L, M, N и т.д., каждой из которых соответствует определенная энергия связи. Наибольшую энергию связи в атоме имеют электроны самой внутренней К-оболочки. Для γ –излучения вклад К-оболочки в явление фотоэффекта является преобладающим (примерно 80%).
Эффект Комптона – рассеяние γ–фотонов электронами вещества. Проходя через вещество, γ–фотоны могут столкнуться со свободными или слабо связанными электронами, т.е. с электронами, находящимися на внешних оболочках атома, - валентными электронами. Фотон в результате упругого соударения с электроном передает последнему часть своей энергии, энергия γ–фотона уменьшается (следовательно, уменьшается частота γ–излучения). При этом γ–фотон отклоняется от своего первоначального направления распространения, т.е. происходит рассеяние γ–фотонов.
Образование электронно-позитронных пар может происходить только при участии «третьего тела-частицы». Это вытекает из законов сохранения импульса и энергии. Такой частицей может быть атомное ядро, электрон или фотон. Для образования электронно-позитронной пары в поле атомного ядра энергия γ–фотона должна быть больше 2mec2. Для образования пары в поле электрона Еγ>4mec2 . Рождение пары в присутствии фотона требует еще больших энергий. Поэтому образование электронно-позитронной пары в поле атомного ядра является наиболее вероятным процессом.
5. Существует ли понятие свободного пробега для γ –фотонов?
6. Закона ослабления плотности потока γ –фотонов в веществе.
7. Что такое толщина слоя половинного ослабления? Выведите формулу.
8. Какая существует связь между толщиной слоя половинного ослабления и линейным коэффициентом ослабления?
9. Методы защиты от фотонного излучения.
Таблица 1.
№ п/п |
Nф
|
N0 | Исследуемый материал | |||||||
Свинец, Pb | Медь , Cu | |||||||||
Толщина образца в мм | Толщина образца в мм | |||||||||
x=0 | Х1= 3,6 | Х2=7,2 | Х3=10,8 | Х4=14,4 | Х1=6 | Х2=12 | Х3=18 | Х4=23,5 | ||
1 | 1373 | 1853 | 1710 | 1574 | 1585 | 1461 | 1798 | 1598 | 1565 | 1573 |
2 | 1391 | 1887 | 1803 | 1638 | 1522 | 1545 | 1713 | 1700 | 1629 | 1564 |
3 | 1374 | 1843 | 1794 | 1641 | 1542 | 1516 | 1764 | 1671 | 1524 | 1512 |
4 | ||||||||||
5 | ||||||||||
6 | ||||||||||
7 | ||||||||||
Nср | ||||||||||
Nср-Nф |
Обработка результатов измерений
1. Постройте графики зависимости числа импульсов, зарегистрированных детектором, от толщины слоя вещества х для двух материалов на одной координатной сетке.
2. По кривым определите толщину слоя половинного ослабления. Точки соответствуют уменьшению числа импульсов в 2 раза по сравнению с отсчетами в отсутствии поглощающего вещества.
3. Рассчитайте по формуле (2) линейные коэффициенты ослабления для двух материалов.
4. По известным значениям, используя таблицы 2 и 3 в приложении, определите энергию-фотонов Е радиоактивного источника для двух материалов.
Таблица 2. Линейный коэффициент ослабления μ для свинца, меди и железа в зависимости от энергии фотонов.

Платная версия документа содержит:
- Результаты измерений;
- Результаты вычислений;
- Контрольные вопросы.