1 ЖҰмыс өлшеулердің қателіктерін зерттеу
ІІ бөлім Оқу Зертханалық Кешен
жүктеу/скачать 7,21 Mb.
|
лаб.ядерка.каз.17.03.15
- Бұл бет үшін навигация:
- Радиоактивті көз.
- Сцинтилляционды
| ІІ бөлім
Оқу Зертханалық Кешен Комптон эффектісі Негізгі зертханалық қондырғы Оқу Зертханалық Кешені (ОЗК) - эксперименттік қондырғының қазіргі моделі. Онда радиоактивті сәулелену көзі жоқ, ал барлық эксперимент нәтижелері негізгі зертханалық қондырғыдан алынған мәліметтер базасында сақталады. 3-суретте «Комптон эффектісі» қондырғысының блок-схемасы және сцинтилляциондық -спектрометрдің схемасы көрсетілген. 3-сурет. 1- радиоактивті 137Cs дайындамасы бар контейнер 2-шашыратқыш-стильбен 3-сцинтилляциондық -спектрометр 3а- NaI сцинтилляторы 3в- ғарыштық сәулелерден қорғасындық қорғану 1.Радиоактивті көз. 137Cs изотопы -кванттардың энергиясы 662 кЭв болатындай, сондай-ақ -кванттардың басқа эффекттермен әсерлесуін шашыратқыштағы (фотоионизация, электронды-позитронды жұптардың пайда болуы) заттарды елемеуге болатындай диапазонда жататын есеппен алынады. 2. Шашыратқыш. Көміртек пен сутек атомдарынан тұратын органикалық зат-стильбен. Бұл атомдардың сыртқы электрондардың байланыс энергиясы аз болғандықтан (сутек ионизациясының потенциалы 13,6 эВ және көміртектің бірінші ионизация потенциалы 11,6 эВ), -кванттар энергиясы 0,6-0,7 МэВ кезінде сыртқы электрондарды еркін электрондар ретінде қарастыруға болады. Барлық атомдағы шашырау эффектісі (когерентті шашырау) берілген эксперимент жағдайында өте аз болады және ығыстырылмаған компонента шашырау сәулелерінде көрінбейді. 3. Сцинтилляционды -спектрометр. Комптон пайдаланған кристаллды-дифракционды спектрометрге қарағанда сцинтилляционды спектрометр төмендегідей жұмыс жасайды. -квант арнайы таңдалған сцинтиллятор заты NaI-ге түсе отырып , фотоионизация түзе отырып, тиімді жұтылады. -квант энергиясы электронның 0h иондалу энергиясынан артық болғандықтан, -кванттың барлық дерлік энергиясы иондалған электронның кинетикалық энергиясына ауысады, ал ол энергия өз кезегінде түгелдей электронның сцинтиллятор затындағы атомдардың оптикалық өтулері мен тежеуіш сәулеленуіне жұмсалады. Люминисценттік жарқыл жарығы ФЭК фотокатодына түсе отырып, күшейеді. Сонымен қатар, фотокөбейткіштегі электрлік импульс амплитудасы бірінші ретті -квант энергиясына пропорционал екені анықталды. Осылайша, бұл қондырғы бір уақытта энергияны да және сцинтилляторға түскен -квант сандарын анықтайды, сонымен қатар -кванттардың энергия бойынша таралуын, яғни спектр бойынша табуға мүмкіндік береді. 4-сурет. Сцинтилляционды спектрометрде алынған амплитудалық спектр. Тіркелген және күшейтілген электрлік импульстер арнайы құрылғы- амплитудалық анализатор арқылы каналдарда тек осы каналға белгілі бір амплитуданың (энергия) электрлік импульстері ғана түсетіндей таралады. 4-суретте осындай импульстердің спектрі көрсетілген. Абсцисса осі бойында каналдар, ал ордината осінде сол каналға түскен импульстердің саны салынған. Бұл спектрде ерекше көрінетін А шыңы. Бұл «толық жұтылу шыңы» немесе «фотошың» деп аталады.Осы шыңды анықтай отырып, біз -кванттың максимал энергиясын таба аламыз. А шыңының сол жағында спектрі бірнеше шоқыға шығатын кішкене дөңес минимумдар көрінеді. Сондай-ақ, барлық сол жақ үзіліссіз және анық байқалатын шыңдары жоқ. Спектрдің бұл бөлігі бірнеше эффекттерді, ең алдымен комптондық шашырауды көрсетеді. NaI сцинтиллятор затына түсе отырып -кванттар әртүрлі жағдайда болады: біреулері , жоғарыда айтылғандай иондалады және затпен толықтай жұтылады; басқалары атом электрондарымен соқтығысып комптондық шашырауға ұшырайды және электронға өздерінің энергияларының бөлігін ғана беріп, -квант сцинтиллятор шегінен шығады. Қайтарымды электрондар, яғни -кванттан импульс алған электрондар құлаған фотоэлектрондар секілді еркін күйге ауысады және сцинтилляционды жарқыл мен өздеріне сәйкес келетін белгіленген амплитудадағы электрлік импульс шығарады. Бірақ, фотоэффекттен айырмашылығы, импульс барлық каналдарда үзіліссіз таралған, себебі комптондық -кванттар сцинтилляторда әртүрлі бұрыштармен шашырайды, сол себепті қайтарым электрондарына әртүрлі энергия береді: 0-ден бастап кейбір шекті максимал мән Еmaxэл-ге дейін. Бұл шаманы (6) формуланы пайдалану арқылы табамыз. Бұл үшін ең әуелі кванттың энергиясын болған кезді анықтаймыз, яғни электронмен түйіскен квантты анықтаймыз. және Еу= болғандықтан, (6) формуланы түрлендіреміз: немесе Осыдан ізделінген шама болғанда (8) десек, онда электроннан шашыраған кванттың максималды энергиясы 1/2m0c2-қа тең. Басқаша айтқанда, квант сақталу заңдарына сәйкес қос соқтығысу кезінде өзінің барлық энергиясын электронға беріп жібере алмайды. Енді электронның ала алатын максималды энергиясын табайық. Осыдан (9) Осылайша, қайтарым электрондар спектрі Еmax кейін үзілуі керек және толық жұтылу шыңы алдындағы минимум түрінде іске асады. Қайтарым электрондар энергияларының облысына сәйкес келетін спектр күрделі сипатқа ие, себебі онда кері комптондық шашырау шыңдары, электронның сыртқы деңгейшесіндегі атомдарының -кванттардың қорғасын қорғану әсерінен түсіп қалу нәтижесінде пайда болатын рентгендік сәулелену немесе ондағы -кванттардың бірнеше есе шашырауы секілді процестердің қисықтары жүреді. Бұл шыңдардың барлығының интенсивтілігі аз және олардың орналасқан жағдайы кішігірім нақтылықпен анықталады. Интенсивтілігі жоғарырақ шың С шыңы болып табылады және ол кері шашырауға сәйкес келеді. Бұл шың -кванттың 180 шамасында комптондық шашырау кезінде көздің қорғаушысы және детекторда сцинтиллятор NaI мен жұтылу нәтижесіне сәйкес келетін фотошың нәтижесінде пайда болады. жүктеу/скачать 7,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|