Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения

Одним из обычных и стремительных способов определения наибольшей энергии бета- излучения является способ поглощения. Его погрешность составляет 5-10 %. Более точно b - диапазон можно измерить спектрометрическими способами, требующими сложной аппаратуры и источников большой активности. Сущность способа заключается в анализе кривой поглощения b - частиц в каком-либо веществе.

Кривой поглощения именуют зависимость Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения интенсивности потока b - частиц, прошедших слой поглотителя, от толщины этого слоя (рис.2).

Рис. 2.Кривая поглощения β-излучения в веществе.

При прохождении через вещество электроны ведут взаимодействие с атомами вещества: с электронами и ядрами, теряя при всем этом энергию. Энергия электрона в веществе миниатюризируется до того времени, пока они не окажутся в Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения термодинамическом равновесии с электронами среды. Такие электроны именуются термализованными. Путь, который проходят b - частички в веществе до их термализации, именуется средним пробегом,который обозначим как . На пути b - частички теряют всю свою кинетическую энергию, другими словами испытывают колоссальное число столкновений с атомами среды. Для b - частиц с исходной энергией 1-2 МэВ Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения длина пути R в жестких телах не превосходит 1-го сантиметра.

Рассеяние электронов на ядрах приводит к существенному искривлению линии движения частички и глубина проникания электронов в вещество оказывается существенно меньше пути (рис.3). В итоге кривые поглощения в веществе моноэнергетических электронов имеют вид (рис.4). Из кривых поглощения пробег определяется Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения скрещением спадающей фактически линейной части кривой с осью абсцисс.

Рис. 3.Схема движения электронов в веществе.

Рис. 4. Кривые поглощения моноэнергетических электронов с кинетическими энергиями и ( > ).

Чем больше исходная скорость (энергия) электрона, тем больше пробег электронов веществе. Меж исходной энергии частички и ее пробегом в веществе существует конкретная связь, которую Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения в неких случаях можно представить в виде обычных эмпирических формул. К примеру, для алюминия:

, (1)

где – кинетическая энергия электрона в МэВ, – пробег электронов в г/см3 (пробег электронов в сантиметрах, умноженный на плотность вещества в г/см3). Формула (1) справедлива для МэВ.

В общем случае зависимость может быть вычислена и представлена в виде Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения таблиц либо графиков. На рис.5 представлены графики зависимости пробега стремительных электронов в разных материалах зависимо от их исходной энергии.

Для электронов, испускаемых при b-распаде с непрерывным диапазоном, кривая поглощения близка к экспоненте:

, (2)

где - коэффициент поглощения, - толщина поглотителя.

Начиная с некой предельной толщины поглотителя наступает полное поглощение b Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения-частиц, и скорость счета определяется естественной радиацией среды (фоном) и случайными срабатываниями счетчика (рис.2). Величина , разумеется, и есть пробег электронов с наибольшей энергией в диапазоне .

Рис.5Зависимость среднего пробега электронов в веществе от исходной энергии

Таким макаром, для определения наибольшей энергии b-частиц следует измерить кривую поглощения, отыскать наивысшую глубину проникания Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения b-частиц и высчитать энергию по известному соотношению «пробег - энергия» для вещества поглотителя. Заметим, что по экспериментальной кривой вида, изображенного на рис.2, тяжело с неплохой точностью найти точку скрещения спадающей части с уровнем фона. Точность можно значительно повысить. Для этого изобразить кривую поглощения в полулогарифмическом масштабе: по оси Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения ординат отложить , а по оси абсцисс – толщину фильтра . Потом провести уровень фона и отыскать скрещение спадающей приблизительно линейной части с уровнем фона.

Экспоненциальный нрав кривой поглощения дает возможность найти наивысшую энергию бета – диапазона и другим достаточно обычным методом. В формуле (2) коэффициент поглощения зависит как от материала поглотителя, так Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения и от энергии b - частиц. Существенно слабее зависимость от геометрии опыта, и при выполнении обычных требований к установке ей можно пренебречь. Связь меж коэффициентом m и наибольшей энергией b - диапазона для разных веществ отлично изучена.

С повышением атомного номера вещества и уменьшением энергии b - частиц сечение рассеяния возрастает и соответственно Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения растут энергопотери на единице пути электрона. Следствие этого – поглощение электронов на наименьших глубинах и повышение коэффициента . Эмпирическая формула для смотрится последующим образом

; , (3)

где - в см2/г, - в МэВ.

Для определения следует использовать зависимость в области средних толщин. Не следует ждать линейности этой зависимости в области, близкой к (задумайтесь, почему). При помощи Определения максимальной энергии b-частиц методом поглощения формулы (3) можно потом отыскать значение .


opredelenie-zaryada-kolloidnoj-chastici-pravilo-6.html
opredelenie-zatrat-vremeni-na-process-bureniya-skvazhini.html
opredelenie-zazorov-i-natyagov-v-posadkah.html