Pomiar energii promieniowania g (60Co). Metoda pochłaniania połówkowego.

Pomiar energii promieniowania  γ  (60Co). Metoda pochłaniania połówkowego. Promieniowanie  γ jest to promieniowanie elektromagnetyczne towarzyszące procesom  jądrowym. Promieniowanie to oddziaływać  może zarówno z elektronami, jak i z jądrami, a także z  polem elektrycznym elektronów oraz polami elektrycznymi i mezonowymi jąder. W wyniku  oddziaływania z materią kwant  γ może ulec: a) absorpcji, b) rozproszeniu koherentnemu ( energia kwantu rozproszonego równa się energii kwantu  pierwotnego), c) rozproszeniu niekoherentnemu ( energia kwantu rozproszonego jest mniejsza niż energia kwantu  pierwotnego). Procesy zachodzące pod działaniem promieni  γ w zależności od rodzaju oddziaływania: Rodzaj oddziaływania  Absorpcja Rozproszenie koherentne Rozproszenie  niekoherentne Z elektronami powłoki  atomowej Zjawisko  fotoelektryczne  Rozproszenie Rayleigha Zjawisko Comptona, Rozproszenie  Thomsona ( h ν  moc2 ); c - stała. Zależność przekroju czynnego na zjawisko fotoelektryczne od energii kwantów  γ wykazuje skoki dla  wartości energii dostatecznych do oderwania elektronu z następnej powłoki w atomie. 2. Zjawisko Comptona , czyli zjawisko rozproszenia promieniowania  γ na elektronach, przy czym  foton zmienia energię i kierunek ruchu.  Jest to zjawisko niekoherentnego rozproszenia kwantów  γ na swobodnych elektronach, przy czym  elektrony związane na orbitach atomów możemy też uważać za swobodne, gdy energie kwantów  γ  znacznie przekraczają energie wiązania elektronów.

(…)

… i
prowadzące do całkowitej absorpcji kwantu promieniowania i oderwaniu elektronu od atomu.
Kwant promieniowania γ przekazuje całą swą energię hω elektronowi. Energia ta zostaje zużyta na
pokonanie energii wiązania EB elektronu na orbicie w atomie oraz wytworzenie energii kinetycznej
oderwanego elektronu E:
hω = E + EB
Zależność przekroju czynnego na zjawisko fotoelektryczne od liczby atomowej i energii…
… - para elektronów nie mogą być jednocześnie spełnione prawa zachowania energii i
pędu, proces tworzenia pary odbywać się musi w obecności jeszcze jednej cząstki, która zapewnia
spełnienie tych praw; może to być jądro atomowe lub elektron, lecz ponieważ masa elektronu jest
mała potrzebna do wytworzenia pary energia musi być znacznie większa, a przekrój czynny na ten
proces jest bardzo mały.
Procesem odwrotnym jest anihilacja - zamiana pary elektronów na dwa kwanty promieniowania γ.
Elektrony pary wytworzonej przez kwant promieniowania γ o energii hω posiadają energię
kinetyczną:
E = hω - 2m c2
0
Przekrój czynny na wytworzenie pary elektronów przez kwant promieniowania γ o energii hω, w
pobliżu jądra o liczbie atomowej Z, może być przedstawiony wzorem :
2
 e2 

2 
 m 0c 
σp =
Z 2f ( hω )
137
Z2
2…
… b/elektron
e
dla granicznego przypadku bardzo wysokich energii α >> 1 σ ≈ (ln2α+1/2)/4α b/elektron
e
3. Zjawisko tworzenia pary elektronów, w którym foton ulega całkowitej absorpcji, a pojawia się
para negaton - pozyton. Zamianie na parę negaton - pozyton mogą ulec kwanty promieniowania γ o
energii większej od podwójnej spoczynkowej energii elektronu: hω>2m c2=1.02 MeV. Ponieważ w
e
układzie foton…
... zobacz całą notatkę