close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Отчет №1

код для вставкиСкачать
Московский инженерно физический институт
(государственный университет)
Отчет по лабораторной работе №1
"Определение основных величин, необходимых для расчета защиты от -излучения"
Выполнил студент группы Ф09-01а
Черезов Алексей Леонидович
Проверил
Москва 2006
1.Введение.
Цель работы: освоить экспериментальные методы определения основных параметров, необходимых при расчете защиты от фотонного излучения и простейшие методики таких расчетов.
Фотонное (электромагнитное ) излучение может испытывать множество различных видов взаимодействия со средой, но с точки зрения радиационной защиты существенны только три из них: эффект фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), эффект комптоновского рассеяния ( комптон-эффект ) и эффект образования электрон-позитронной пары.
При фотоэффекте вся энергия фотона передается электрону, что возможно только на связанных электронах, т.е. принадлежащих одной из оболочек атома. Электрон при этом покидает атом. Энергия фотона должна быть больше энергии связи электрона. Чем больше энергия связи электрона (меньше номер оболочки) в атоме, тем вероятнее фотоэффект. Освободившееся в результате фотоэффекта место на данной оболочке занимается электроном с какой-либо из внешних оболочек. Таких переходов может быть несколько и в каждом таком переходе потенциальная энергия электрона уменьшается, а излишек энергии уносится характеристическим излучением. Последнее представляет из себя поток фотонов с определенным энергетическим спектром, характерным для данного вещества. Иногда избыток энергии передается электрону внешней оболочки и тот покидает атом (Оже-электрон).
Если энергия фотона значительно больше энергии связи электрона в атоме (которая меньше 100 кэВ), то можно рассматривать взаимодействие фотона с электроном как со свободным, в результате которого фотон передает часть своей энергии электрону и отклоняется (рассеивается) от первоначального направления движения. По мере роста энергии фотона становится возможным процесс преобразования фотона в пару электрон-позитрон в кулоновском поле ядра (при E  2m0c2=1,022 Мэв) или электрона ( при E  2.04 Мэв ). Сечение образования пары в поле ядра примерно в Z раз больше соответствующего сечения в поле электрона. Суммарное сечение довольно сложным образом зависит от энергии фотона и атомного номера вещества. Образовавшийся в процессе позитрон быстро аннигилирует с одним из электронов с образованием двух фотонов с энергией 0.511 Мэв каждый.
С учетом трех рассматриваемых процессов вероятность взаимодействия фотонов с веществом можно представить в виде суммарного сечения взаимодействия
фкп ,
или линейного коэффициента ослабления
 na = фna + кna  na = ф  к + п ,
где индексы ф, к и п относятся к фотоэффекту, комптон-эффекту и эффекту образования пар соответственно.
2. Схема установки.
На рисунке 1 представлена схема установки.
3. Выполнение работы.
Были проведены три измерения числа импульсов за сто секунд в геометрии узкого пучка в отсутствие поглотителя. Затем между источником и детектором был помещен поглотитель - две пластины из алюминия (d=20,8=1,6 см). Было измерено число импульсов за сто секунд. Далее измерения продолжались (каждый раз добавлялось по две пластины) до тех пор, пока не были израсходованы все пластины. Результаты измерений представлены в таблице 1 (графа Nу).
Таблица 1.Результаты измерений
d,
смУзкий пучок, R1 = 130 смШирокий пучок, R2 = 51 смNу= Nd-NфКослln КослNу 2= Ny(R1/R2)2
Nш = Nd-NфКослlnКослВ =
Nш/Nу2013511.008087.78--013960.975090.71--013391.017087.00--1.611301.2050.08173.4272891.00000.993.28841.5400.18857.4459651.2220.0871.044.86812.0000.30144.2549611.4690.1671.126.45752.3680.37537.3639461.8470.2671.0684383.1090.49328.4633212.1950.3411.179.63443.9590.59822.3525812.8240.4511.15 Были проведены аналогичные измерения для широкого пучка фотонов. Для этого счетчик из защитного кожуха переместили на кронштейны перед первым коллиматором и извлекли пробку из контейнера с источником. Данные измерений занесены в таблицу 1.
После проведения всех измерений детектор был возвращен на место, а установка выключена.
По результатам измерений построен график зависимости кратности ослабления плотности потока энергии фотонов в зависимости от толщины поглотителя для узкого (рис.1) и широкого (рис.2) пучков в полулогарифмическом масштабе.
Рис. 2. График зависимости кратности Рис. 3. График зависимости кратности
ослабления плотности потока энергии фотонов ослабления плотности потока энергии фотонов
от толщины поглотителя для узкого пучка. от толщины поглотителя для широкого пучка.
По графику (рисунок 1) был определен линейный коэффициент ослабления  для алюминия. Он оказался равным =ln(E(x)/Em)/d=1/6.7=0.149 см-1. Затем был рассчитан массовый коэффициент ослабления. Он рассчитывался следующим образом:
m==0.149 см-1 / 2.7 г/см3=0.055 см2/г
Определен слой половинного ослабления в геометрии широкого и узкого пучков:
широкий пучок 1/2=1/*ln2=4.65 см узкий пучок 1/2=1/*ln2/В(4.65 см)=4.31 см.
Затем был рассчитан фактор накопления для пластин алюминия разной толщины. Данные занесены в таблицу 1. Был построен график зависимости фактора накопления от толщины защиты (рисунок 3). Рис. 4. Зависимость фактора накопления В от толщины поглотителя h.
За величину фактора накопления взято отношение скоростей счета в широком и узком пучках при одинаковой толщине поглотителя. Поскольку измерения проводились на разном расстоянии от источника, а плотность потока частиц обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника скорость счета в узком пучке была умножена на отношение квадратов расстояний между источником и детектором в узком и широком пучках
После этого была определена толщина защиты, уменьшающая интенсивность излучения в 10 раз. Она вычислялась по формуле:
d = n1/2,
где n- число слоев половинного ослабления, а 1/2-толщина слоя половинного ослабления (определена выше). Число слоев n находится следующим образом :
K = 2n
где К=10. Тогда n=3.322, и, следовательно,
для широкого пучкаd=3.322*4.65=15.45 см,
для узкого пучкаd=d/B(10 см)=15.45/1.19=13 см.
Заключение.
В данной лабораторной работе осваивались экспериментальные методы определения основных параметров, необходимых при расчете защиты от фотонного излучения и простейшие методики таких расчетов.
В эксперименте использовался источник гамма-квантов (60Co, помещен в железную оболочку). В качестве защиты рассматривался алюминий. Для него были определены следующие параметры:
линейный коэффициент ослабленияал=0.149 см-1,
массовый коэффициент ослабленияm=0.055 см2/г
На основе полученных данных был определен слой половинного ослабления: для геометрии широкого пучка 1/2=4.65 см, для геометрии узкого пучка 1/2=4.31 см. Затем была вычислена толщина слоя алюминия, ослабляющая интенсивность излучения в десять раз: для геометрии широкого пучка d=15.45 см,
для геометрии узкого пучка d=12.98 см. По полученным данным можно сказать, что защита, выполненная в виде слоя алюминия достаточно эффективна.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
11
Размер файла
90 Кб
Теги
отчет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа