Εμαζζέλεζε αθηηλνβνιίαο γ Μέηξεζε ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο

Transcript

1 Εμαζζέλεζε αθηηλνβνιίαο γ Μέηξεζε ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο 1.θνπόο θνπόο ηεο άζθεζεο είλαη λα εμνηθεησζνύλ νη ζπνπδαζηέο κε ηηο βαζηθέο έλλνηεο πνπ αθνξνύλ ζηε ξαδηελέξγεηα, λα κεηξήζνπλ κε κεηξεηή Geiger- Müller ηε ξαδηελέξγεηα πεξηβάιινληνο, ηε ξαδηελέξγεηα πεγήο γ-αθηηλνβνιίαο, θαζώο θαη ηνλ ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο πιηθώλ. 2. Γεληθά 2.1 Ραδηελέξγεηα Οη ππξήλεο ησλ αηόκσλ, ζπγθξνηνύληαη από πξσηόληα θαη λεηξόληα. ηε θύζε ππάξρνπλ ζηνηρεία ησλ νπνίσλ νη ππξήλεο είλαη ζηαζεξνί θαη ζηνηρεία ησλ νπνίσλ νη ππξήλεο είλαη αζηαζείο. Η ζηαζεξόηεηα ησλ ππξήλσλ θαζνξίδεηαη από ηνλ αληαγσληζκό ησλ δπλάκεσλ πνπ αζθνύληαη κεηαμύ ησλ λνπθιενλίσλ, ηεο ηζρπξήο ειθηηθήο ππξεληθήο δύλακεο θαη ηεο απσζηηθήο ειεθηξηθήο δύλακεο κεηαμύ ησλ πξσηνλίσλ. ρεδόλ ην 90% ησλ γλσζηώλ ππξήλσλ (λνπθιηδίσλ) είλαη αζηαζείο θαη δηαζπώληαη απνβάιινληαο κάδα θαη ελέξγεηα. Η απζόξκεηε κεηαηξνπή ελόο ππξήλα ζε άιιν ππξήλα κηθξόηεξεο κάδαο, πνπ ζπλνδεύεηαη από εθπνκπή ζωκαηηδηαθήο θαη ειεθηξνκαγλεηηθήο αθηηλνβνιίαο, νλνκάδεηαη ξαδηελέξγεηα Τπάξρνπλ ηξία είδε αθηηλνβνιίαο πνπ εθπέκπνληαη από ηνπο αζηαζείο ππξήλεο, κε ηα αθόινπζα ραξαθηεξηζηηθά: Αθηηλνβνιία άιθα: Πξόθεηηαη γηα ζεηηθά θνξηηζκέλα ζσκάηηα, ηα ζσκάηηα άιθα (πνπ είλαη ππξήλεο 4 2He ). Είλαη ε ιηγόηεξν δηεηζδπηηθή -ιόγσ ηεο κάδαο θαη ηνπ θνξηίνπ ηεο - θαη κόιηο πνπ δηαπεξλά έλα θύιιν ραξηί Αθηηλνβνιία βήηα: Πξόθεηηαη γηα ειεθηξόληα ή πνδηηξόληα. Είλαη κέηξηα δηεηζδπηηθή - δηαπεξλά ιίγα mm Al. Αθηηλνβνιία γ: Είλαη θσηόληα πςειήο ελέξγεηαο (MeV) (ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία). Είλαη ε πιένλ δηεηζδπηηθή. Δηαπεξλά π.ρ., κεξηθά cm Pb θαη γεληθά απαηηεί ζρεηηθά κεγάια πάρε επηιεγκέλσλ πιηθώλ γηα λα απνθνπεί (π.ρ. κνιύβη, ζθπξόδεκα). Εθπέκπεηαη θπξίσο από ηνπο δηεγεξκέλνπο ππξήλεο ζηνπο νπνίνπο κεηαπίπηνπλ νη αζηαζείο ππξήλεο κε εθπνκπή άιθα ή βήηα αθηηλνβνιίαο. Σππηθό δηάγξακκα γ δηάζπαζεο θαίλεηαη ζην ρήκα 1. Πξόθεηηαη γηα ηε δηάζπαζε 60 Co (κία από ηηο πεγέο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζην εξγαζηήξην είλαη πεγή 60 Co). Ο επηθξαηέζηεξνο ηξόπνο απνδηέγεξζεο ζηε βαζηθή ζηάζκε ηνπ Ni είλαη κε εθπνκπή δύν δηαδνρηθώλ αθηίλσλ γ κε ελέξγεηεο. Μ.Πηλακούτα Σελίδα 22

2 ρήκα 1 1 = 1,17 MeV θαη 2 = 1,33 MeV. Οη αθηηλνβνιίεο απηέο νλνκάδνληαη θαη ηνληίδνπζεο αθηηλνβνιίεο δηόηη κεηαθέξνπλ ελέξγεηα ηθαλή λα εηζρσξήζεη ζηελ ύιε θαη λα πξνθαιέζεη ηνληηζκό ησλ αηόκσλ ηεο, δειαδή λα απνκαθξύλεη ειεθηξόληα από ηα άηνκα, κε απνηέιεζκα ηε δεκηνπξγία δεπγώλ αληηζέησλ θνξηηζκέλσλ ηόλησλ. ηνπο έκβηνπο νξγαληζκνύο κπνξεί λα δηαζπάζνπλ βίαηα ρεκηθνύο δεζκνύο θαη λα πξνθαιέζνπλ βηνινγηθέο βιάβεο Φπζηθή ξαδηελέξγεηα Κνζκηθή αθηηλνβνιία ηε θύζε έρνπλ βξεζεί πεξίπνπ 340 ξαδηελεξγά ηζόηνπα, 25 από ηα νπνία θαηόξζσζαλ λα επηδήζνπλ κέρξη ζήκεξα από ην ζρεκαηηζκό ηεο γεο (π.ρ 238 U, 232 Th). Επίζεο 35 πεξίπνπ βαξηά ξαδηελεξγά ηζόηνπα (π.ρ 230 Σh, 226 Ra) παξάγνληαη ζπλερώο ζαλ πξντόληα αιπζίδαο δηαζπάζεσλ κε αθεηεξία θάπνηνλ αξρηθό κεηξηθό ππξήλα. Σέινο, έρνπλ δεκηνπξγεζεί θαη πηζηνπνηεζεί πεξίπνπ 1000 ηερλεηά ξαδηελεξγά ηζόηνπα. Οη θπζηθέο πεγέο αθηηλνβνιίαο είλαη κέξνο ηνπ γήηλνπ πεξηβάιινληνο θαη ζε απηέο ζπγθαηαιέγνληαη ηα ζπζηαηηθά ηνπ θινηνύ ηεο γεο θαη ε θνζκηθή αθηηλνβνιία. Σν έδαθνο, ην λεξό θαη ν αέξαο, πεξηιακβάλνπλ κεηαμύ άιισλ θαη θπζηθά ξαδηελεξγά ζηνηρεία, ελώ ε επηθάλεηα ηεο γεο πξνζβάιιεηαη ζπλερώο θαη από ηελ θνζκηθή αθηηλνβνιία κε πεγέο εθπνκπήο ηνλ ήιην θαη άιιεο αζηξηθέο πεξηνρέο ηνπ δηαζηήκαηνο. ήκεξα, κεηά από ζπζηεκαηηθή έξεπλα γίλεηαη εθηεηακέλε ρξήζε θπζηθώλ θαη ηερλεηώλ πεγώλ αθηηλνβνιηώλ, ιακβάλνληαο πάληα ηα απαηηνύκελα κέηξα γηα ηελ πξνζηαζία από ηηο ελδερόκελεο βιαβεξέο επηπηώζεηο ηνπο. Σν θαηλόκελν ηεο ξαδηελέξγεηαο ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα: ζηελ ηαηξηθή γηα δηαγλσζηηθνύο θαη ζεξαπεπηηθνύο ζθνπνύο ζηε βηνκεραλία (ξαδηνγξαθήζεηο, αθηηλνβνιεηέο γηα απνζηείξσζε πιηθώλ, θ.ι.π.) ζηελ παξαγσγή ελέξγεηαο ζηε γεσξγία, ηελ έξεπλα θαη ηελ εθπαίδεπζε. Μεξηθέο από ηηο ελδηαθέξνπζεο εθαξκνγέο ηεο ξαδηελέξγεηαο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη από κεραληθνύο - ηερλνιόγνπο είλαη: ε ξαδηνγξάθεζε, ε νπνία ζηεξίδεηαη ζηελ δηαθνξεηηθή απνξξόθεζε ησλ αθηίλσλ γ θαηά ηε δηέιεπζή ηεο από ηα δηάθνξα πιηθά (θαη ζα απνηειέζεη αληηθείκελν κειέηεο ζε άιιε εξγαζηεξηαθή άζθεζε), ε ρξήζε ξαδηελεξγώλ ηρληζεηώλ είηε γηα αλίρλεπζε δηαξξνώλ ζην δίθηπν ύδξεπζεο, είηε γηα ηε κειέηε ηεο θζνξάο κέξνπο κηαο κεραλήο. Μ.Πηλακούτα Σελίδα 23

3 3. ύληνκν ζεσξεηηθό κέξνο 3.1 Ρπζκόο δηάζπαζεο - Ελεξγόηεηα Αο ππνζέζνπκε πσο ζε έλα δείγκα πνπ απνηειείηαη από έλα ξαδηελεξγό ηζόηνπν, κεηά από ρξόλν t, ππάξρνπλ Ν ππξήλεο πνπ δελ έρνπλ δηαζπαζηεί. Ο αξηζκόο ππξήλσλ πνπ ζα δηαζπαζηνύλ ζην δηάζηεκα από t ζε t + dt είλαη αλάινγνο ηνπ Ν θαη ηνπ dt: dn dt (1) όπνπ ι, ε ζηαζεξά ηεο δηάζπαζεο, πνπ ραξαθηεξίδεη ην ζπγθεθξηκέλν ξαδηελεξγό ηζόηνπν. Από ηελ (1) κε νινθιήξσζε παίξλνπκε: N N e t 0 (2) όπνπ Ν 0 ν αξηζκόο ησλ ξαδηελεξγώλ ππξήλσλ ηε ρξνληθή ζηηγκή t = 0. Από ηηο παξαπάλσ ζρέζεηο πξνθύπηεη όηη: dn - dt 0 t N e (3) Ο ιόγνο dn/dt νλνκάδεηαη ελεξγόηεηα. Η ελεξγόηεηα κεηξηέηαη ζε Curie (Ci), πνπ ηζνδπλακεί κε 3, δηαζπάζεηο αλά δεπηεξόιεπην (πνπ είλαη ε ελεξγόηεηα ελόο γξακκαξίνπ ξαδίνπ (Ra). Υξεζηκνπνηείηαη επίζεο ζα κνλάδα θαη ην Bequerel (Bq) πνπ ηζνδπλακεί κε 1 δηάζπαζε/s. Ο ρξόλνο ππνδηπιαζηαζκνύ ή ρξόλνο εκηδσήο t 1/2, νξίδεηαη ζαλ ν ρξόλνο πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα παξακείλνπλ ζε έλα δείγκα (αδηάζπαζηνη) νη κηζνί από ηνπο αξρηθνύο ππξήλεο (ρήκα 2). Με ηε βνήζεηα ηεο (2), έρνπκε: N 2 0 t N0 e ρήκα 2 θαη t 0, / 2 (4) Μ.Πηλακούτα Σελίδα 24

4 3.2 Αιιειεπίδξαζε αθηηλνβνιίαο κε ηελ ύιε Η αθηηλνβνιία δηεξρόκελε κέζα από ηελ ύιε αιιειεπηδξά καδί ηεο, αλάινγα κε ην είδνο θαη ηελ ελέξγεηά ηεο θαη είηε απνξξνθάηαη πιήξσο είηε εμέξρεηαη εμαζζελεκέλε Εμαζζέλεζε ηεο αθηηλνβνιίαο γ. ηελ παξνύζα άζθεζε ζα εμεηάζνπκε ηελ εμαζζέλεζε ηεο αθηηλνβνιίαο γ. Οη κεραληζκνί κε ηνπο νπνίνπο εμαζζελεί ε αθηηλνβνιίαο - γ θαηά ηε δηέιεπζή ηεο κέζα από ηελ ύιε είλαη ην θσηνειεθηξηθό θαηλόκελν, ην θαηλόκελν Compton θαη ε δίδπκνο γέλεζε. ην ρήκα 3, θαίλνληαη νη πεξηνρέο, ζε ζρέζε κε ηνλ αηνκηθό αξηζκό ηνπ απνξξνθεηή θαη ηελ ελέξγεηα Ε γ ηεο αθηηλνβνιίαο γ, όπνπ θαζέλαο από ηνπο παξαπάλσ ηξεηο κεραληζκνύο θπξηαξρεί. Η έληαζή J ηεο αθηηλνβνιίαο γ θαζώο δηέξρεηαη κέζα από πιηθό πάρνπο ρ, κεηώλεηαη αθνινπζώληαο ηελ εθζεηηθή ζρέζε : J=J O e -κx (5) Jo: αξρηθή έληαζε αθηηλνβνιίαο x : ην πάρνο ηνπ απνξξνθεηή ( ζε κνλάδεο κήθνπο) κ : ν γξακκηθόο ζπληειεζηήο απνξξόθεζεο πνπ εμαξηάηαη από ην πιηθό θαη ηελ ελέξγεηα ηεο αθηηλνβνιίαο γ ([ κνλάδεο κήθνπο] -1 ) Επεηδή ζπλήζσο ην πάρνο x δίλεηαη ζε cm, o ζπληειεζηήο απνξξόθεζεο κ εθθξάδεηαη ζε cm -1, ώζηε ην γηλόκελν κx λα είλαη αδηάζηαην κέγεζνο. πλήζσο αληί ηνπ ζπληειεζηή κ ρξεζηκνπνηείηαη ν νιηθόο καδηθόο ζπληειεζηήο απνξξόθεζεο κ m πνπ δίλεηαη από ηε ζρέζε: κ m = κ/ξ (ξ = ε ππθλόηεηα πιηθνύ απνξξνθεηή) (6) θαη εθθξάδεηαη ζε cm 2 /gr, νπόηε ην πάρνο x εθθξάδεηαη ζε gr/cm 2. To πάρνο, x 1/2, πνπ απαηηείηαη ώζηε ε έληαζε ηεο δέζκεο λα κεησζεί ζην κηζό ηεο αξρηθήο J 0, ιέγεηαη πάρνο ππνδηπιαζηαζκνύ θαη βξίζθεηαη εύθνια κε ηε βνήζεηα ηεο ζρέζεο (5) όηη είλαη: x 1/2 = ln 2/κ = 0,693/κ Μ.Πηλακούτα Σελίδα 25

5 3.2.2 Αληρλεπηήο Geiger Muller Έλαο ζρεηηθά απιόο θαη πνιύ ρξήζηκνο αληρλεπηήο αεξίνπ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αλίρλεπζε ηνληίδνπζσλ αθηηλνβνιηώλ είλαη ν αληρλεπηήο Geiger Muller. Η αθηηλνβνιία ηνλίδεη ην αέξην πνπ πεξηέρεηαη ζηνλ αληρλεπηή. Σα θνξηία ζπιιέγνληαη κε θαηάιιειν ηξόπν θαη δεκηνπξγείηαη έλαο παικόο ζηελ έμνδν ηνπ αληρλεπηή. Ο Geiger Muller (ζε κηα ζπγθεθξηκέλε ηάζε ιεηηνπξγίαο) δίλεη ίδην παικό ζηελ έμνδό ηνπ, αλεμάξηεηα από ηνλ αξρηθό ηνληηζκό. Απηό θαηαγξάθεηαη ωο κία «θξνύζε». Ο Geiger Muller δελ κπνξεί λα δώζεη πιεξνθνξία γηα ηελ ελέξγεηα θαη ην είδνο ηεο αθηηλνβνιίαο. Δίλεη πιεξνθνξία κόλν γηα ηελ ύπαξμε ή όρη αθηηλνβνιίαο θαη ηε ζρεηηθή ηεο έληαζε, γηα παξάδεηγκα, σο πξνο ηελ αθηηλνβνιία ππνβάζξνπ ηαηηζηηθό ζθάικα κέηξεζεο Η δηάζπαζε ησλ ππξήλσλ είλαη έλα ηπραίν θαηλόκελν πνπ αθνινπζεί ηε ζηαηηζηηθή θαηαλνκή Poisson. Σν ζηαηηζηηθό ζθάικα ζε κηα κέηξεζε ηζνύηαη κε ηελ ηππηθή απόθιηζε (ζ) ηεο θαηαλνκήο θαη δίλεηαη από ηε ζρέζε R όπνπ R ν αξηζκόο ησλ θξνύζεσλ πνπ θαηαγξάθεθαλ. Αληίζηνηρα ην ζρεηηθό ζθάικα είλαη: R 1 ά R R R Όηαλ πξνζζέηνπκε ή αθαηξνύκε θξνύζεηο (R 1 -R 2 κε ζθάικα ζ 1 θαη ζ 2 αληίζηνηρα) ην ζύλζεην ζθάικα δίδεηαη από ηε ζρέζε: 3.3 Βιάβεο από ηελ αθηηλνβνιία Ο άλζξσπνο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δσήο ηνπ, δέρεηαη αθηηλνβνιία από έλα κεγάιν ζύλνιν θπζηθώλ θαη ηερλεηώλ πεγώλ πνπ βξίζθνληαη ζην πεξηβάιινλ ηνπ. Σα ξαδηνλνπθιίδηα πεξλάλε ζην ζώκα καο κέζσ ηεο αλαπλνήο (πρ ξαδόλην) ή κέζσ ηεο ηξνθήο (πρ K, Ra ). Η θπξηόηεξε ζπληζηώζα ηεο θπζηθήο ξαδηελέξγεηαο από άπνςε ξαδηνινγηθώλ επηπηώζεσλ ζηνλ άλζξσπν, είλαη ην θπζηθό ξαδηελεξγό αέξην ξαδόλην, ην νπνίν πξνέξρεηαη από ην νπξάλην πνπ ππάξρεη ζην έδαθνο θαη ηα πεηξώκαηα ηεο γεο. Επίζεο, ηα ζπλήζε θαηαζθεπαζηηθά πιηθά πεξηέρνπλ πάληα ζε κηθξέο ζπγθεληξώζεηο ξαδηελεξγά πιηθά (θπξίωο θάιιην, ζόξην, νπξάλην). ηηο ηερλεηέο πεγέο αθηηλνβόιεζεο ηνπ αλζξώπνπ πεξηιακβάλεηαη θαη ε ξαδηνξξύπαλζε ηνπ πεξηβάιινληνο πνπ νθείιεηαη ζε ππξεληθέο δνθηκέο ζηελ αηκόζθαηξα θαη ζε νξηζκέλα ππξεληθά αηπρήκαηα (π.ρ Σζεξλόκπηι ην 1986). Οη βιάβεο πνπ κπνξνύλ λα πξνθιεζνύλ ζηελ ύιε από ηελ αθηηλνβνιία εμαξηώληαη από ηνλ ηύπν θαη ηελ ελέξγεηα ηεο αθηηλνβνιίαο θαη από ηηο ηδηόηεηεο ηεο εθάζηνηε ύιεο. ε κε βηνινγηθνύο νξγαληζκνύο, π.ρ. κέηαιια, νη βιάβεο κπνξεί λα είλαη κεγάιε κεηαηόπηζε ή απόζπαζε αηόκσλ ή ηόλησλ, ε νπνία κπνξεί λα νδεγήζεη ζε κεηαβνιή ησλ ηδηνηήησλ ηνπ πιηθνύ. ε βηνινγηθνύο νξγαληζκνύο νη βιάβεο πξνέξρνληαη θπξίσο από ηνλ ηνληζκό ησλ κνξίσλ ησλ θπηηάξσλ πνπ έρεη ζαλ απνηέιεζκα : Μ.Πηλακούτα Σελίδα 26

6 Θάλαην ησλ θπηηάξσλ ή ειαηησκαηηθά θύηηαξα (αλάινγα κε ην είδνο ηελ ελέξγεηα θαη ηε δόζε) Μεηαβνιή ηεο ιεηηνπξγίαο ησλ θπηηάξσλ (κπνξνύλ λα πξνθιεζνύλ ρεκηθέο αληηδξάζεηο πνπ κπνξνύλ λα θαηαζηξέςνπλ ηνπο δεζκνύο ζε πξσηεΐλεο θιπ., ή λα νδεγήζνπλ ζε αλώκαιε δηαίξεζε ηνπ θπηηάξνπ). Αλ ηα θύηηαξα είλαη αλαπαξαγσγηθά, απηό κπνξεί λα νδεγήζεη ζε ειαηησκαηηθνύο απνγόλνπο. Μνλάδεο γηα ηε κέηξεζε ηεο πνζόηεηαο αθηηλνβνιίαο είλαη νη αθόινπζεο: R roentgen :Είλαη ε κνλάδα ηεο «έθζεζεο», πνπ απνηειεί κέηξν ηεο ηθαλόηεηαο ηεο αθηηλνβνιίαο (ρ ή γ) λα ηνλίδεη ηνλ αέξα. 1R είλαη ε πνζόηεηα ηνλίδνπζαο αθηηλνβνιίαο πνπ παξάγεη ειεθηξηθό θνξηίν (1/3)x10-9 Cb ζε 1 cm 3 αέξα, ή, ηζνδύλακα, πνπ απνδίδεη ελέξγεηα 8,76x10-3 J ζε 1 Kg αέξα. rad: Είλαη κνλάδα κέηξεζεο ηεο απνξξνθνύκελεο δόζεο, πνπ απνηειεί κέηξν ηεο απνξξνθνύκελεο ελέξγεηαο ζε έλα πιηθό. 1 rad: Είλαη ε πνζόηεηα ηνλίδνπζαο αθηηλνβνιίαο πνπ απνδίδεη ελέξγεηα 10-2 J ζε 1 Kg αθηηλνβνινύκελνπ πιηθνύ. Επεηδή ε βηνινγηθή δξαζηηθόηεηα ηεο αθηηλνβνιίαο (δει. ε βιάβε πνπ πξνθαιεί) εμαξηάηαη όρη κόλν από ηελ ελέξγεηα πνπ απνδίδεη ζηελ ύιε αιιά θαη από ηνλ ηύπν ηεο αθηηλνβνιίαο, νξίδεηαη ν ζπληειεζηήο ζρεηηθήο βηνινγηθήο δξαζηηθόηεηαο, RBE (Relative Biological Effectiveness), πνπ κεηξάεη πόζν δξαζηηθόηεξε είλαη ε θάζε αθηηλνβνιία ζε ζρέζε κε ίδηα δόζε αθηίλσλ γ. Υξεζηκνπνηώληαο ηνλ RBE, νξίδνπκε ηε κνλάδα REM (Roentgen Equivalent Men) πνπ ζηελ πξαγκαηηθόηεηα κεηξάεη ηε βηνινγηθή βιάβε πνπ πξνθαιεί ε αθηηλνβνιία ζηνλ άλζξσπν. Ιζνδύλακε δόζε ζε rem = rad * RBE. ην S.Ι ε ηζνδύλακε δόζε κεηξάηαη ζε Sievert (Sv). 1 Sv = 100 rem 4. Πεηξακαηηθή Δηάηαμε Η «πεηξακαηηθή δηάηαμε» απνηειείηαη από έλα αληρλεπηή Geiger- Müller ηνπνζεηεκέλν ζε ζηαζεξή απόζηαζε από κία ξαδηελεξγή πεγή. Μεηαμύ ηνπο παξεκβάιιεηαη έλαο απνξξνθεηήο. Εηθόλα 1Πεηξακαηηθή δηάηαμε Μ.Πηλακούτα Σελίδα 27

7 5. Λήςε θαη επεμεξγαζία κεηξήζεσλ 5.1 Μεηξήζεηο αθηηλνβνιίαο ππνβάζξνπ 1. Λακβάλνπκε ηξεηο κεηξήζεηο αθηηλνβνιίαο ππνβάζξνπ Rb δηάξθεηαο 3 min ε θάζε κία θαη ηηο θαηαρσξνύκε ζηνλ παξαθάησ πίλαθα.(πξνζνρή: λα κελ ππάξρεη ξαδηελεξγόο πεγή θνληά ζηνλ αληρλεπηή Geiger- Müller) 2. Τπνινγίδνπκε θαη θαηαρσξνύκε ζηνλ πίλαθα ηε κέζε ηηκή Rb θαη ην ζθάικα ηεο Rb Α/α Αθηηλνβνιία ππνβάζξνπ Rb (θξνύζεηο/min) Rb (θξνύζεηο/min) Rb θξνύζεηο/min) 5.2 Μεηξήζεηο γηα ηνλ ππνινγηζκό ηνπ γξακκηθνύ ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο 1. Σνπνζεηνύκε ηε ξαδηελεξγό πεγή θάησ από ηνλ αληρλεπηή καο θαη πξνζέρνπκε ζηε δηάξθεηα ησλ κεηξήζεσλ λα κελ αιιάμεη ε γεσκεηξία ηεο δηάηαμεο 2. Μεηξνύκε γηα ρξόλν t= 3 min (εθηόο θαη αλ ζαο νξίζεη άιιν ρξόλν ν ππεύζπλνο ηνπ εξγαζηεξίνπ δεδνκέλνπ όηη, ν ρξόλνο κέηξεζεο θαζνξίδεηαη ζε ζρέζε κε ηελ ελεξγόηεηα ηεο ξαδηελεξγνύ πεγήο θαη ηε γεσκεηξία ηεο δηάηαμεο) ηηο θξνύζεηο/min πνπ πξνέξρνληαη από ηελ πεγή (ρσξίο θαλέλα πιαθίδην) θαη θαηαρσξνύκε ηε κέηξεζε ζηνλ πίλαθα 3. Μεηξνύκε κε ην κηθξόκεηξν ην πάρνο πιαθηδίσλ-απνξξνθεηώλ Pb (Υξεζηκνπνηνύκε ην κέζν όξν πέληε κεηξήζεσλ) 4. Μεηξνύκε ηηο θξνύζεηο/min ηνπνζεηώληαο πιαθίδηα Pb (ζπλνιηθνύ πάρνπο ~ 3 mm) θαη θαηαγξάθνπκε ηηο θξνύζεηο /min πνπ δίλεη αληρλεπηήο. 5. Επαλαιακβάλνπκε ηηο κεηξήζεηο γηα ηνπιάρηζηνλ δηπιάζην, ηξηπιάζην θαη πεληαπιάζην πάρνο πιαθηδίσλ (ζπδεηήζηε κε ηνλ θαζεγεηή ζαο) Τιηθό απνξξνθεηή: Ππθλόηεηα: Α/α Αξηζκόο πιαθηδίσλ 1 Υσξίο πιαθίδηα 2 3. R±ζ (θξνύζεηο/min) Πάρνο πιαθηδίσλ x (mm) Καζαξέο θξνύζεηο R =R-Rb nr ' 6. Λνγαξηζκίδνπκε ηελ εθζεηηθή ζρέζε R = R O (e -κx ) γηα λα ηε κεηαηξέςνπκε ζε γξακκηθή Μ.Πηλακούτα Σελίδα 28

8 7. Υαξάδνπκε ηε γξαθηθή παξάζηαζε ηεο lnr = f(x). Τπνινγίδνπκε ηελ θιίζε ηεο ε νπνία είλαη ίζε κε ηνλ γξακκηθό ζπληειεζηή κ απνξξόθεζεο ηνπ Pb. 8. Επαλαιακβάλνπκε ηηο κεηξήζεηο ησλ εξσηεκάησλ 3-8 γηα άιιν πιηθό (Al ή Cu) πνπ ζα ζαο θαζνξίζεη ν ππεύζπλνο ηνπ εξγαζηεξίνπ. (γηα ην Al ρξεζηκνπνηνύκε πιαθίδηα κε ζπλνιηθό αξρηθό πάρνο 8 mm, γηα ηνλ Cu 5 mm. 9. Τπνινγίδνπκε ην πάρνο ππνδηπιαζηαζκνύ Υ 1/2 θαη ην πάρνο ππνδεθαπιαζηαζκνύ Υ 1/10 γηα ην Pb ρξεζηκνπνηώληαο ηηο ζρέζεηο: ln2 X1/ 2 Pb ln X1/10 Pb 10. Απνδεηθλύνπκε ηηο ζρέζεηο κε ηηο νπνίεο ππνινγίζακε ην πάρνο ππνδηπιαζηαζκνύ Υ 1/2 θαη ην πάρνο ππνδεθαπιαζηαζκνύ Υ 1/ Τπνινγίδνπκε ην καδηθό ζπληειεζηή εμαζζέλεζεο ηνπ κνιύβδνπ κ καδ =κ/ξ (όπνπ ξ ε ππθλόηεηα ηνπ πιηθνύ ξ pb =11300 Kg/m 3 ) 6. Εξσηήζεηο 1. Ση είδνπο αθηηλνβνιία εθπέκπεηαη από ηα ξαδηελεξγά πιηθά; 2. Πνύ νθείιεηαη ε αθηηλνβνιία ππνβάζξνπ πνπ θαηέγξαςε ν αληρλεπηήο ζαο; 3. Με πνηνπο κεραληζκνύο απνξξνθάηαη ε αθηηλνβνιία από ηελ ύιε; 4. Πνηα ζρέζε δίδεη ηελ εμαζζέλεζε ηεο έληαζεο ηεο γ-αθηηλνβνιίαο από ηελ ύιε; 5. ε κηα κέηξεζε R θξνύζεσλ πόζν είλαη ην ζθάικα ( ηππηθή απόθιηζε); 6. Πνηεο είλαη νη κνλάδεο ηεο ξαδηελέξγεηαο; Αλαθέξαηε εθαξκνγέο ηεο ξαδηελέξγεηαο. Βηβιηνγξαθία 1.«Εμαζζέλεζε ηεο αθηηλνβνιίαο γ» από ην βηβιίν, Εξγαζηεξηαθέο Αζθήζεηο Φπζηθήο ΙΙ Οκάδα Φπζηθώλ ΣΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ, (Mαθεδνληθέο Εθδόζεηο). 2.YOUNG H., University Physics, Addison-Wesley (Εθδόζεηο Παπαδήζε 1990). 3.Paul G.Hewitt Οη έλλνηεο ηεο Φπζηθήο Σόκνο ΙΙ (Παλ.Εθδόζεηο Κξήηεο) 4.ην δηθηπαθό ηόπν ηεο Ειιεληθήο Επηηξνπήο Αηνκηθήο Ελέξγεηαο (ΕΕΑΕ) ππάξρνπλ πνιιέο ρξήζηκεο πιεξνθνξίεο γηα ηηο ηνληίδνπζεο αθηηλνβνιίεο θαη ηηο επηπηώζεηο ηνπο, όπσο θαη γηα ηηο εθαξκνγέο ηνπο ζε δηάθνξνπο ηνκείο. 5.ηελ ηζηoζειίδα ηνπ εξγαζηεξίνπ Φπζηθήο ΙΙ κπνξείηε λα βξείηε Πξνζνκνίσζε κε ηίηιν «Εμαζζέλεζε αθηηλνβνιίαο γ» nuation80.xls Μ.Πηλακούτα Σελίδα 29