Page 4 - XXIV Studencka Sesja Plakatowa, II Pracownia Fizyczna, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
P. 4
POMIAR I ANALIZA WIDM PROMIENIOWANIA γ
ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU SCYNTYLACYJNEGO
Streszczenie
W doświadczeniu zostały
wykonane pomiary widm
promieniowania gamma izotopów
60
22 Na, Co, Cs, Eu za pomocą
152
137
detektora scyntylacyjnego NaJ(Tl).
Promieniowanie γ Wyznaczona została także Prawo absorpcji
Jest to, wysokoenergetyczna forma energetyczna zdolność rozdzielcza Prawo Bouguera opisuje zmianę natężenia
promieniowania elektromagnetycznego, m. in.
promieniowania elektromagnetycznego, którego spektrometru oraz współczynniki promieniowania γ, które jest pochłaniane w trakcie
jednym ze źródeł są przemiany jądrowe. Zwykle za absorpcji promieniowania γ dla przejścia przez materialny ośrodek. Określa je
jej powstanie odpowiedzialne są wcześniejsze ołowiu. zależność w funkcji grubości absorbentu x, gdzie
reakcje rozpadów takie jak α oraz β. Rozpad γ nie jest liniowym współczynnikiem absorpcji
wpływa na liczbę atomową pierwiastka, co można = −
0
zauważyć w opisującym go równaniu Z równania wynika, że zasięg promieniowania γ
→ + γ
∗ w materii jest teoretycznie nieskończony.
Elektrony
Złącza
Przebieg doświadczenia Fotokatoda Anoda elektryczne Detektor scyntylacyjny
Padający Padający na kryształ scyntylacyjny np. NaJ(Tl)
foton
W doświadczeniu zostały zebrane widma oraz kwant γ ulega konwersji na sygnał świetlny, który
został wyznaczany współczynnik absorpcji po dotarciu do katody fotopowielacza zostaje w niej
promieniowania γ w ołowiu. Dla każdego ze źródeł zaabsorbowany, wybijając z niej fotoelektrony,
wykonano pomiar bez absorbentu oraz pomiary następnie te docierają na pierwszą dynodę
dla 5 różnych grubości absorbentu. Grubość każdej fotopowielacza i wybijają z niej elektrony emisji
płytki absorbentu była mierzona osobno, ze wtórnej. Kolejne dynody są podłączone do coraz
względu na nierówności na powierzchni. Rura wyższych potencjałów, co pozwala na wzmocnienie
Fotony fotopowielacza powyższego zjawiska.
świetlne (PMT)
Elektroda
Paweł Reguły wyboru przejścia skupiająca Dynoda Oddziaływanie z materią
Chmolewski elektromagnetycznego γ Kwanty γ nie posiadają masy ani ładunku, a mimo to
mogą oddziaływać z materią. Można wyróżnić trzy
główne zjawiska:
Emitowany kwant γ unosi moment pędu zależny • Efekt fotoelektryczny – zachodzi dla małych
od spinów jądra w stanie przed emisją oraz Krzywa kalibracji energii, następuje całkowita absorpcja kwantu γ
w stanie po emisji W oparciu o znane schematy i oderwanie elektronu.
rozpadów, które zostały • Rozpraszanie Comptona – zachodzi dla średnich
− ≤ ≤ −
Parzystość jądra w stanie przed emisją oraz po porównane z otrzymanymi energii, w jego wyniku kwant γ ulega
emisji związana jest z unoszonym momentem widmami udało się uzyskać rozproszeniu na elektronie przekazując mu część
Nazywam się Paweł Chmolewski, studiuję fizykę na wy- pędu zależnością krzywą kalibracji określającą swojej energii.
dziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uni- −1 dla promieniowania El zależność pomiędzy numerem • Kreacja par elektron-pozyton – zachodzi dla
kanału, a energią.
dużych energii, w wyniku zderzenia z jądrem
∙ = ൝ +1
wersytetu Jagiellońskiego. −1 dla promieniowania Ml Pozwoliło to na przedstawienie atomowym znika kwant γ i powstaje para
widm w funkcji energii. elektron-pozyton.
Obecnie pasjonuję się fizyką doświadczalną w szcze-
gólności optyką i zagadnieniami związanymi z detekcją
promieniowania elektromagnetycznego. Moje zainte-
resowania dotyczą również technik mikroskopii optycz- β +
nej, takich jak mikroskopia konfokalna, fluorescencyjna
czy szczypce optyczne. W ramach zainteresowań, poza
uczelnią przeprowadzam eksperymenty głównie
z zakresu optyki, w tym spektrometrii, mikroskopii oraz
elektroniki. Lubię wspinaczkę skałkową latem oraz zimą Rys. 1. Krzywa kalibracji.
w górach, w stylu alpejskim.
22
Rys. 6. Spektrum Na. Maksimum dla energii =
511 keV powstaje w wyniku anihilacji pary elektron-
pozyton.
22
Rys. 4. Spektrum Na dla pięciu różnych grubości absorbentu ołowianego.
Rys. 2. Spektrum 137 Cs z zaznaczoną szerokością
połówkową dla maksimum pełnego pochłaniania =
662 keV wraz z dopasowaną prostą odwzorowującą tło.
Energetyczna zdolność rozdzielcza
Energetyczna zdolność rozdzielcza detektora
scyntylacyjnego NaJ(Tl) jest zdefiniowana jako
stosunek procentowy szerokości połówkowej
(ang. FWHM) impulsu do jego maksimum.
60
Rys. 7. Spektrum Co.
Otrzymana wartość wyniosła = (9.7 ± 0.5)%
Wyniki
Przeprowadzając doświadczenie udało się otrzymać
widma izotopów zgodne ze schematami rozpadów.
Wartości doświadczalne współczynników absorpcji
promieniowania γ są zbliżone do wartości
dostępnych w literaturze [3]*. Na podstawie
zebranych widm dla absorbentu można zauważyć, że
` zmianie ulegają liczby zliczeń, a nie ich energie.
60
Rys. 5. Spektrum Co dla pięciu różnych grubości absorbentu ołowianego.
Źródło Materiał Energia (keV) ∗
Źródła 22 Na Pb 511 1.4719 0.1297 0.13312 ∗
± 0.0076 ± 0.0052
Rys. 3. Spektrum 152 Eu z rozpoznanymi [1] Instrukcja do ćwiczenia (www.2pf.if.uj.edu.pl) 60 Co Pb 1253 0.6312 0.0556 0.06125 ∗
charakterystycznymi maksimami w oparciu [2] Dr hab. J. Zejma, Podstawy Fizyki Jądrowej, wykłady (1173/1332) ± 0.0085 ± 0.0063
o krzywą kalibracji. [3] Nuclear Data Services (https://www-nds.iaea.org)`
