β-sugárzás ABSZORPCIÓJÁNAK ÉS VISSZASZÓRÓDÁSÁNAK

Átírás

1 β-sugárzás ABSZORPCIÓJÁNAK ÉS VISSZASZÓRÓDÁSÁNAK VIZSGÁLATA, VASTAGSÁGMÉRÉS A β-ugárzá Előzee anulmányainkból imeree, hogy az aommagok poziív elekromo öléű proonokból é emlege neuronokból épülnek fel. A ermézeben álalában olyan aommagok fordulnak elő, amelyek abilak: bennük a proonok é neuronok zámának aránya meghaározo érékű. Meerégeen azonban lére lehe hozni olyan aommagoka, amelyekben a proon-neuron arány nem felel meg a ermézeben előforduló magoknak. Az így lérehozo aommagok jellemző ulajdonága, hogy rézeckéke bocáanak ki, ez a jelenége nevezzük meerége radioakiviának. A felborul proon-neuron arány vizaálláá cupán ké módon lehe elképzelni. Az egyik legegyzerűbb elképzelé, hogy neuronöbble eeén neuronok ávoznak a magból. A máik bonyolulabb elképzelé az, hogy a neuron áalakul proonná a magban, miközben, egy proonnal ellenée öléű rézecke i kelekezik, hogy a ölémegmaradá érvényeüljön. Haonló folyamaok képzelheők el proonöbble eeén i. Vagy proonok ávoznak a magból, vagy a proonból lez neuron, é hogy a ölémegmaradá elve eljeüljön, egy a proon öléével azono öléű rézecke i kelekezik. A ké elképzelé közül az uóbbi bizonyul igaznak, ugyani ezeknél a magoknál nem apazalak neuron- vagy proonkilépé, hanem okkal kiebb ömegű ölö rézeckéke figyelek meg. A méréekből kiderül, hogy a ávozó rézeckék elekronok, illeve az elekronnal azono ömegű, de ellenée öléű pozironok. Érdeke jelenég, hogy a folyamaban kelekező elekronok illeve pozironok energiája még az ugyanolyan ípuú magok bomláánál em egy meghaározo érékű vol, hanem nulláól egy bizonyo maximáli energiáig erjed. Ez lázólag ellenmondo az energia megmaradá örvényének, amelye cak úgy lehee megarani, ha a folyamaban emlege rézeckék i kelekezek. Fermi é Pauli együe elképzeléekén mai imereeink zerin a kövekező ké folyama mehe végbe az ilyen magokban: 1 1 n 1p + e + v (1) p n + e + v (2) ahol v é ν ké emlege öléű, nulla nyugalmi ömegű rézecke, az anineurínó é a neurínó. A folyamaban kelekező e - örénei okokból negaív β rézeckének i nevezzük, míg az e + - poziív β + rézeckének. A kilépő rézeckék energiájá ev-ban zoká mérni: egy elekron 1 V poenciálkülönbégen áhaladva 1 ev energia öbblere ez zer. E definíció alapján 1 ev = 1, Joule. A folyamaokban felzabaduló energiá a ké rézecke (e é v vagy e + é v) egymá közö megozja, így állha elő az a helyze, hogy azono magokból kilépő elekronok illeve pozironok energiája -ól egy maximáli energiáig minden éréke felvehe. β-rézeckék kölcönhaáa az anyaggal Az előző rézben áekineük a β-ugárzá kelekezéé é jellemzői. Vizgáljuk mo meg röviden, mi örénik a β-ugárzáal, ha anyagon halad á. A ugárzá különböző mechanizmuok révén energiá vezí, energiá ad á a környező anyagnak (abzorbennek). Az energiaáadá é az ezzel fellépő jelenégek ermézeeen mind a ugárzá, mind az abzorben ulajdonágaiól függenek. Amin a ölö rézeckék emlege aomokon 12 / 1

2 haladnak kerezül, a Coulomb erők révén kölcönhaába lépnek üköznek az aomok elekronjaival. Jóllehe a rézecke egyelen kölcönhaá orán kineiku energiájából cak néhány ev-nyi vezí, a nagyzámú üközé mia mégi jelenő lez a rézecke pályája menén a hozegyégre eő (fajlago) energiavezeég de/dx éréke. Az energia leadá eredményeképpen a rézeckével üközö aomok ionizálódnak vagy gerjeződnek. A fajlago energiavezeég (de/dx) alapján definiáljuk az az egyenenek feléeleze álago ávolágo, amelyen a rézecke kineiku energiájá eljeen elvezi. Ez az ún. haóávolág, jele R, amely érelemzerűen azon dx ávolágokból evődik öze, ahol a rézecke kezdei E kineiku energiája de lépéekben nullára cökken: R dx de R = dx = de = de dx E Az elekronok é a nehéz ölö rézeckék a fékező közegben gerjezé é ionizáció válanak ki. Lényege eléré, hogy egy elekron az üközé orán energiájának akár felé i elvezíhei, é erően elérhe eredei haladái irányáól, ugyanakkor egy nehéz rézecke egy üközénél cak az energia m /M 1/2-ed rézé vezíhei el, é pályája nagymérékben egyene vonalú. (Az elekronok pályája az előbb elmondoakból adódóan érelemzerűen jellemzően nem egyene vonal.) Egy haározo energiájú elekronnyaláb, miuán kerezül halad egy abzorben réegen, már jelenően elér a monoenergiáól, ezér elekronok eeében a haóávolág nem definiálhaó olyan egyzerűen, min a nehéz rézeckéknél. Az elekronok energiavezeége ok üközé uán nulla é a elje kezdei energia közöi ezőlege érék lehe. A nagy energiazórá egyik kövekezménye, hogy az elekronok álal valóágoan mege ú nagyon erően zór egy álagérék körül. Ha egy d vaagágú anyagra kollimál (párhuzamo) elekronnyalábo ejünk, akkor a d vaagág uán az elekronnyalábban lévő elekronok záma lecökken. Egy rézeceknyaláb erőégé I inenziáával zokák jellemezni, amely a nyalábra merőlege helyzeű egyégnyi felüleen (zokáoan 1 cm 2 egyéggel megadva) időegyég ala áhaladó rézeckék zámá jeleni. A deekorok álal jelze beüézámok ezzel arányoak. Vizgáljuk meg, hogy az anyagon való áhaladá orán hogyan válozik meg ez az inenziá. A válozá ké okra lehe vizavezeni: egyréz arra, hogy az anyaggal való kölcönhaá orán az elekronnyalábban haladó rézeckék egy réze megválozava haladái irányuka kizóródik a nyalábból, míg máok a kölcönhaáok orán ugyan haladái irányuka özeégében nem (vagy nem nagyon) válozaják meg, de eljeen lelaulnak, é cak ermikuan mozognak. Az anyagban lévő zóró é laíó cenrumoka σ zórá é laíó ényezővel lehe jellemezni (má néven mikrozkopiku elje haákerezmeze). Ez az a felülee jeleni, amelye megzorozva az időegyég ala egy négyzeceniméerre eő elekronok zámával (I inenziá), megadja azon elekronok várhaó zámá, amelyek kizóródnak, illeve lelaulnak. Ha egy anyagban x mélyégben az elekronnyaláb inenziáa I(x), akkor egy Δx ávolág uán az inenziá annak kövekezében fog lecökkenni I(x+Δx)- re, hogy a Δx vaagágú egyégnyi alaperüleű églaeben lévő öze zóró é laíó cenrumok kifejik haáuka (lád 1. ábra). Ha n az egyégnyi érfogaban lévő cenrumok zámá jeleni (azaz a cenrumok űrűégé), akkor az inenziáválozá: ΔI = I( x) I( x + Δx) = Δx n σ I( x) (4) E 1 de (3) Δx eeén a (4) differencia-egyenle a kövekező differenciál-egyenlee zolgálaja: lim Δx I ( x + Δx) I( x) Δx = nσ I di dx ( x) = nσ I( x) (5) 12 / 2

3 Az n σ mennyiége μ-vel zoká jelölni, neve lineári abzorpció együhaó (vagy makrozkopiku haákerezmeze ). Így az (5) egyenle alakja: di = μ I( x) (6) dx Ha I a mina elői inenziá éréke, a feni differenciál-egyenle megoldáa a kövekező lez: μ x I = I e. (7) 1.ábra. Sugárzá áhaladáa d vaagágú abzorbenen. Tapazalai ény, hogy μ arányo a mindenkori abzorben ρ űrűégével, vagyi a μ' = μ/ρ minden anyagra jó közelíéel állandó. A μ' neve ömegabzorpció állandó. Ennek bevezeéével (7) alakja a kövekező: μ ρ I x = I e (8) ( ) x A ρ x D mennyiége felülei űrűégnek nevezzük, dimenziója: [D] = [ρ] [x] = g cm 3 cm = g cm 2, ezzel (8) alakja a kövekező lez: I μ D ( d) I e = (9) Mivel a deekorok álal mér beüéek arányoak I-vel, ezér a beüézámokra i igaz az exponenciáli özefüggé: μ D N = N e (1) ahol N a ezőlege hozúágú rögzíe idő ala kapo beüézámoka jeleni. A ovábbiakban az anyagvaagágo d helye D-vel jellemezzük. Fono fogalom az abzorpció mérékének jellemzéére a felezéi vaagág D ½, amely az a D éréke jeleni, amelynél a kezdei N érék a felére cökken: N 2 μ D = N ½ e (11) Ebből a definícióból a felezéi vaagág é a μ' közöi kapcolao úgy kapjuk meg, ha N -al egyzerűíünk é logarimálunk: ln(2) = D ½ (12) μ A máik fono ényező a maximáli haóávolág R. Ennek éréke erően függ a β-ugárzá maximáli energiájáól. R éréké i felülei űrűégegyégben zoká megadni (lád 1. ábláza). Maximáli haóávolág ala az a réegvaagágo érjük, melyen úlra a ugárzá rézeckéi gyakorlailag nem junak el. Méréechnikailag az a vaagágo ekinik haóávolágnak, amelynél az inenziá az eredei érékének 1 4 -ed rézére cökken. 12 / 3

4 A 2. ábra egy elvi elrendezé mua a β-abzorpció kíérlei vizgálaára. Az S* β-bomló radioakív forrából kilépő elekronok az A abzorbenen kerezül végablako Geiger- Müller-deekorra (GM cő) enek, melynek impulzuá regizráljuk. A apazal impulzuzám é az abzorben réeg felülei űrűége közö közelíőleg exponenciáli kapcola van (a 3. ábrán log-lin ábrázolában egyene). Nagy abzorbenvaagágoknál az abzorpció görbe elér az exponenciáliól (az ábrán az egyeneől). Ilyen görbék alapján közelíő érékeke lehe megállapíani a β-pekrum maximáli energiájára vonakozólag. 2. ábra. β-abzorpció kíérlei vizgálaa. Sz zámláló, A abzorben, S* ugárforrá. Az érékelheő abzorben mérééhez megfelelő geomeriai elrendezé kell alkalmazni, amely bizoíja, hogy a forrából a ér minden irányába kilépő β-rézeckékből cak zűk nyalábo udjon érzékelni a deekor. Ilyen elrendezé láhaó a 4. ábrán. A 3. ábrán az abzorpció görbén N jeleni a deekor álal ado méréi idő ala ézlel rézeckék zámá abzorben nélkül, N pedig abzorbenel. Az abzorben vaagágá D jelöli felülei űrűégegyégben. A fél-logarimiku koordináa-rendzerben ábrázol görbéből láhaó, hogy a deekál rézeckezám ki abzorben vaagágoknál (jelen eeben ha D < 2 mg/cm) közelíőleg exponenciálian válozik. Nagyobb vaagágoknál (D > 2 mg/cm) az abzorpció görbe elér a közelíőleg exponenciáli válozáól. Az R vaagág adja a maximáli energiájú β-rézeckék haóávolágá, amely a β-pekrum maximáli energiájáól függ. E ké mennyiég közöi özefüggé leíráára apazalai úon öbb közelíő formulá zerkezeek aól függően, hogy a maximáli β-energia milyen energiaérék-arományba eik. E formulák láhaók az 1. áblázaban. R [g/cm 2 ] E βmax [MeV],15 E βmax,28,3-,15,47 E βmax 1,38,15-,8,542 E βmax,133,8-1,,571 E βmax 1,- 1. ábláza. A haóávolág energiafüggéé leíró özefüggéek (a haóávolág felülei űrűégben). 12 / 4

5 D ½ 3. ábra. Impulzuzám az abzorben réeg felülei űrűégének függvényében. A haóávolág méréével ehá meg lehe állapíani a β-ugárzá maximáli energiájá. Az abzorpció görbe exponenciáli zakazának meredekégéből i meg lehe állapíani E βmax közelíő éréké apazalai ények alapján. Így pl. alumíniumban a μ' é E βmax kapcolaá az alábbi kifejezé írja le: 1,14 2 μ 17 E cm / g (13) β max [ ] 4. ábra. Megfelelő geomeriai elrendezé a β-abzorpció kíérlei vizgálaához. A β-rézeckék abzorpciójánál még egy effeku kell zemügyre vennünk annak érdekében, hogy a valóágban mér görbé érelmezni udjuk: az ún. fékezéi ugárzá. A kiugárzo nagy energiájú rézecke (elekron vagy poziron) é az abzorbenben levő elekronok Coulomb-kölcönhaáa kövekezében lérejövő gyorulá (lehe negaív i) az oka az úgyneveze fékezéi ugárzának. (Szokáo angol é néme elnevezée Bremrahlung.) Miuán a kibocáo foonok folyono pekrumában az energiák nagyágrendileg a röngenugárzá arományába enek, az effeku fékezéi röngenugárzának nevezzük. Az előzőekben cak az aomhéjban végbemenő kölcönhaáoka, az ionizáció é gerjezé 12 / 5

6 veük figyelembe, melynek kövekezményei a nyalábból való kizóródá é a rézecke elje lelauláa vol. Elekrodinamikából udjuk, hogy a öléek lauláá elekromágnee ugárzá kibocááa kíéri, ahol a kiugárzo eljeímény a gyorulá négyzeéől függ. A gyorulá Z e öléű aommag (zórócenrum) é z e öléű, m ömegű rézecke eeén a z Z e 2 /m mennyiéggel arányo, így a kiugárzo eljeímény: de d 2 z Z ~ 2 m A ugárzá inenziáa fordíva arányo a ömeg négyzeével, ezér elekronok eeében jelenő, é vizonylag jelenékelen nehéz ionizáló rézeckék fékeződéénél. A fékezéi ugárzában elveze energia elozláa nulla é a maximáli energia közö lehe. Az ionizáció é a ugárzái energiavezeég aránya az elekron energiájáól é az abzorben rendzámáól függ. A kéfaja energiavezeég nagyága víz eeében (Z = 18) 1 MeV elekron energiánál egyezik meg, míg ólomnál (Z = 82) ez a kriiku energiaérék 1 MeV. A kriiku érék fölöi energiánál a fékeződében a ugárzái vezeég dominál. A de/dx fajlago energiavezeég ugárzái függée az elekron álal mege ávolág függvényében közelíőleg exponenciáli jellegű. Az a ávolág, amelyen az elekron energiája e-ed rézre cökken, az ún. radiáció ávolág. Éréke vízben 36 g/cm 2, alumíniumban 24 g/cm 2, ólomban 6 g/cm 2. 2 (14) Abzorben vaagág D [mg/cm 2 ] 5. ábra. β-ugárzá abzorpció görbéje alumíniumban. R - haóávolág, A - mér görbe,c - fékezéi röngenugárzá exrapolál görbéje, melye az A görbéből ponról ponra le kell vonni. Az 5.ábrán láhaó görbének a D > 16 mg/cm 2 felei zakazá a fékezéi röngenugárzá hozza lére, ugyani a legöbb β deekor a γ é röngenugárzára i érzékeny, így a röngenarományba eő fékezéi ugárzá i beüéeke okoz. Ez a ugárzá az alumínium abzorben növekvő vaagága cak ki mérékben gyengíi, mivel az alumínium rendzáma kici. A fékezéi ugárzá a nagy rendzámú anyagok abzorbeálják jól, min pl. az ólom. A maximáli haóávolágo úgy udjuk megállapíani, hogy a méréből nyer A görbéből ponról ponra kivonjuk a (zámunkra zajkén ekinendő) fékezéi röngenugárzához arozó görbezakaz d irányban exrapolál C rézé. 12 / 6

7 9 A méréünkben haznál 38 Sr (roncium) β-ugárzó izoóp energiapekrumában a maximáli energia éréke 227 kev, ehá a fékezéi röngenugárzá figyelembe kell vennünk. A roncium abzorpció görbéje haonló lez az 5. ábrán láhaó görbéhez, ahol A a β ugárzából zármazó B járulék é a fékezéi ugárzából adódó C járulék özege. A C egyene zerkezéé úgy kell elvégezni, hogy a mér görbe azon zakazára, amely a fékezéi ugárzából zármazik, illezünk egy egyene, ez meghozabbíjuk a ki vaagágok irányában, é az ennek megfelelő érékeke vonjuk le a mér A görbéből. A levonánál ne felejük el, hogy az ábrázolá logarimiku! A β-ugárzá zóródáa Ha kollimál β-ugárzá eik egy abzorben felüleére, akkor a ugárzának min láuk cak egy réze halad a nyaláb eredei irányában, a ugárzában lévő öbbi rézecke rézben lelaul, rézben különböző irányokba kizóródik. A zórái kép méréére zolgáló özeállíá láhaó a 6. ábrán. 6. ábra. Kíérlei elrendezé β-ugárzá zóródáának zög zerini méréére. 7. ábra. Alumíniumban zóródó β-rézeckék differenciáli zögelozláa. Alumíniumban a zóródó β-rézeckék zögelozláá muaja példakén a 7. ábra. Külön ki kell emelni, hogy az ábra zerin vannak olyan rézeckék i, amelyek a beérkezéi irányokkal ellenée irányban zóródnak (18 -o zórá, vizazórá). A vizazórá méréke függ a rézeckék energiájáól, az anyag minőégéől é vaagágáól. A vizazór ugárzá inenziáa az ún. elíéi anyagvaagág elérééig válozalan anyagözeéel melle válozik az anyagvaagággal. Ez a örvényzerűég a reflexió vaagágméré alapja. A elíéi vaagágnál vaagabb anyag vizazóráa állandó, az anyagra jellemző, é annak rendzámáól függ. Kíérlei apazala, hogy az I elíéi vizazór inenziá, amely a deekor álal zolgálao beüézámmal arányo: 12 / 7

8 I 2/3 = k IZ, (15) ahol I a beeő ugár inenziáa, Z pedig az anyag rendzáma. A k állandó a méréi elrendezéől, valamin a β-ugárzá energiájáól i függ. Megjegyezzük, hogy a,7 MeV-nél nagyobb energiánál az energiafüggé megzűnik. Vizgáljuk meg, hogyan függ a vizazóródá az anyagvaagágól. Legyen a vizazóródá valózínűége egyégnyi (g/cm 2 -ben mér) vaagágú réegre zámíva v. Az I beeő inenziá dx elemi vaagágú réegről vizazóródó hányada: di = I v dx. (16) Ha azonban ez a réeg x mélyégben van a felüleől, a ugárzá egy réze odáig már abzorbeálódik. Az inenziá cökkenée az abzorpció együhaóval kifejezheő: di = I v e 2μ x dx, (17) ahol az exponenben 2x zerepel, mivel a ugárzá oda-viza haol á az x vaagágú réegen, mire a deekorba ju. Ez zemlélei a 8. ábra. 8. ábra. x mélyégben lévő dx vaagágú réeg vizazóráa A különböző mélyégben alálhaó réegekről vizazór elje inenziá (17) inegráláával adódik: I x = v I e 2μx 2μx 2μ D ( 1 e ) = I ( 1 e ) dx = I, (18) ahol I = I v/2μ, μ' a ömegabzorpció együhaó cm 2 /g-ban, D = ρ x, é ρ az anyag űrűége. Láhaó, hogy a vizazór inenziá vékony réegeknél a réegvaagággal nő, majd nagyobb réegvaagágnál azimpoikuan ar az I érékhez. Az I rendzámfüggée v é μ rendzámfüggééből adódik. Érdeke apazala, hogy vegyüleeknél, keverékeknél jó közelíéel a úly zerini álagoláal zámío közepe rendzámnak megfelelő vizazórá kapunk: Z = g i Z i, (19) i ahol g i az i-edik aomfaja úlyörje, Z i pedig a rendzáma. Kivéel ez alól a hidrogén, melynek vizazóráa rendelleneen kici. 12 / 8

9 A β-reflexió réegvaagág méré elve A zór β-ugárzá rendzámól é réegvaagágól való egyidejű függée leheőége erem különböző anyagokból kézülő réegek vaagágának méréére. A méréi elrendezé elvi vázlaá a 9. ábra muaja. 9. ábra. Réegvaagág méréére alkalma elrendezé elvi vázlaa. A védőokban elhelyeze β-ugárzó kollimál ugárnyalábja bevonaal elláo hordozóra eik, melyben rézben abzorbeálódik, rézben vizazóródik róla. A zór ugárzá inenziáa a bevonavaagág x = éréke melle a hordozó elíéi vizazóródáának felel meg. Ha válozalan méréi körülmények közö a hordozóól legalább 2-4-gyel különböző rendzámú anyagból kézül bevona vaagágá a kezdei nulla érékről folyamaoan növeljük, a zór ugárzá inenziáa megválozik. Ha a bevona (réeg) Z r rendzáma nagyobb, min a hordozó anyag Z h rendzáma, a zór inenziá (15)-nek megfelelően nő, fordío eeben cökken. A ké eee a 1. ábra muaja. A elje vizazór inenziá ké rézből adódik: egyréz a hordozó elíéi vizazóródáából, amelye a réeg (rézben) abzorbeál: I h e 2μx, máréz a réeg vizazóródáából I r (1 e 2μx ), amelye a (18) özefüggé ír le. Így a vizazór inenziá az alábbiak zerini: 2μ x 2μ x 2μ x ( x) = I e + I ( 1 e ) = I ( I - I )( 1 e ) I (2),h,r ahol x a bevona réegvaagágá, I h é I r pedig a hordozó é a bevona elíéi vizazórái inenziáá jelöli.,h,h,r 1.ábra. Szór inenziá függée a bevona vaagágáól. Z - réeg, 12 / 9 r Zh - hordozó rendzáma.

10 A feniek alapján különböző energiájú ugárzá kibocáó ugárforráok opimáli megválazáával leheőég nyílik bevonaok réegvaagágának méréére a -5 μm közöi arományban kb. 3-8% méréi ponoággal. Galván- é feékbevonaok vaagágának roncolá mene méréére, folyamao ellenőrzéére zélekörűen alkalmazhaók a β- reflexió mérőberendezéek, pl. a híradáechnikai é műzeriparban. β-abzorpció méréi feladaok A méréi elrendezé a 11. ábrán láhaó. Deekorkén zcinilláció mérőfeje, mérőműzerkén NK-225 ípuú nukleári pekroméer haználunk, melynek haználai úmuaója megalálhaó a függelékben. 11. ábra. Abzorpció mérőberendezé 1. Helyezze el a mérendő roncium ugárforrá az ólomorony aljára (11. ábra), majd a mérőhelyen lévő úmuaó zerin végezze el az ellenőrző méré! A ugárforrá eején lévő β-ugárzá emiáló nyílába nem zabad belenézni! Állía be az úmuaó zerin előír dizkrimináor fezülége, a méréi idő, é az erőíé. A dizkrimináor ezen álláa bizoíja, hogy a deekor zajimpulzuainak jelenő réze ne okozzon beüé, cak valóban a β-rézeckékől zármazzon a kapo beüézám Hagyja a pekroméer a beállío éréken é vegye fel a 38 Sr izoóp abzorpció görbéjé. Helyezzen a β-ugárzá újába egyre vaagabb abzorbeneke, é mérje meg az egye abzorbeneken áhalad inenziáokkal arányo impulzuzámoka. A mellékel alumínium lapkák zizemaiku ceréjével (a lapkák vaagága ~,5 mm-e lépéekben növekzik) addig növelje az abzorben vaagágá, míg a beüézám ovább már nem válozik. Minden egye abzorbenel háromzor mérjen 2 ec-ig, é álagolja az eredményeke. Ügyeljen arra, hogy az alumínium lapkáka mindig ugyanarra a polcra helyezze! Végezzen egy olyan méré i, amikor ninc behelyezve abzorben (ekkor cak a levegőréeg é a zcinilláor kriályá védő fényzáró réeg zerepel abzorbenkén). 3. Muaa ki a fékezéi röngenugárzá. Helyezzen el a legvaagabb alumínium abzorben fölé egy kb. 2 mm vaagágú ólomkorongo! Eeenkén 2 ec-ig mérve addig növelje a korongok zámá (özvaagágá), amíg az impulzuzám a 2 ec-ra vonakozao haárugárzá érékre nem cökken le. A méré célzerű azzal kezdeni, hogy a forrá elávolíáával az ólomoronyból 2 ec-ig háere kell mérni. 4. Ábrázolja az abzorpció görbé zámíógépen valamilyen erre alkalma programmal. Ekkor az 5. ábrához haonló görbé kapunk. A függőlege (logarimiku) engelyen a beüézámo, a vízzine engelyen az alumínium lapkák vaagágá mg/cm 2 vezük 12 / 1

11 fel. (A cm-ben mér vaagágo be kell zorozni az alumínium űrűégével, ρ Al = 27 mg/cm 3 ). Ügyeljen arra, hogy alumínium lapkák nélkül végrehajo mérénél em zéru az abzorben vaagág. A levegőréeg vaagágá a forráól a zcinilláorig kell zámíani. A levegő űrűége 1,273 mg/cm 3, a levegőben mege ú kb. 4 cm, a zcinilláor kriály fényzáró réegének vaagága 1,2 mg/cm Szerkeze meg a felezéi réegvaagágo (D ½ ) é a haóávolágo (R) a grafikonon! 6. Számía ki az 1. ábláza alapján E βmax éréké! 7. Állapía meg, hány felezéi réegvaagágig érvénye az abzorpció görbe közelíőleg exponenciáli lefuáa! β-reflexió méréi feladaok A méréi elrendezé a 12. ábrán láhaó. A forrá egy 2,5 1 5 Bq akiviáú 99 43Tc echnécium izoóp, mely 29 kev energiájú β-ugárzá bocá ki. A forráaró úgy van kiképezve, hogy direk β-ugárzá ne juhaon a GM cőre. A deekor jelei egy univerzáli zámláló rögzíi. 12. ábra. Mérőberendezé reflexió méréhez 1. Telíéi vizazóródá rendzám függéének vizgálaa. A vizgál anyagok rendzámai a 2. áblázaban alálhaók. Kapcolja be a mérőberendezé. Tekerje le a védőkupako, é mérje meg a mérőaróból zármazó vizazór beüézámo. Ezuán a mérendő anyagoka egyenkén helyezze a mérőaróra, ügyelve arra, hogy lefedje a mérőfejen lévő lyuka, majd mérje meg a vizazór inenziáal arányo beüézámo 1 perce méréi idővel. Minden méré háromzor kell megiméelni. A három méré álagából a mérőaróból zármazó beüézámo le kell vonni. Ábrázolja a mér inenziáokkal arányo beüézámoka a rendzám függvényében logarimiku kálákon! Haározza meg az egyene irányangené a legkiebb négyzeek módzerével! Haonlía öze a méréi eredmény a (13) özefüggé alapján várhaóval, é érelmezze az eredmény! 2. Va hordozóra felvi feékréeg relaív vaagágának meghaározáa. A (2) özefüggé áalakíáával a kövekező írhaó fel: I I 2μx = ln (21) I x),h (,r I,r 12 / 11

12 A mérénél meg kell haározni a hordozó I h elíéi vizazóráá, a réeg I r elíéi vizazóráá a jelölelen lemez méréével, valamin a zámozo minák I (x) vizazóráai. Háér vizazórá nem kell mérni, mivel (21)-ben az inenziáok különbégei zerepelnek. A (21)-ben zereplő μ érék minden feékréeggel bevon lemezre azono, ezér ha az 1-gyel jelöl lemez vaagágá egyégnek válazjuk, a méré alapján a öbbi zámozo lemez relaív vaagága meghaározhaó. A méréi idő mo i 1 perc, é minden méré háromzor kell megiméelni. A relaív vaagágok zámíáánál mindig a három méré álagával zámoljon! Ellenőrző kérdéek alumínium 13 va 26 réz 29 ezü 47 wolfram 74 bizmu ábláza. A vizgál anyagok rendzámai Milyen módon lépnek az anyaggal kölcönhaába a β-rézeckék? Mi a haóávolág meghaározáa? Mennyiben érnek el egymáól a mege ú, az álago haóávolág é a maximáli haóávolág fogalmak? Imeree az abzorpció méréek geomeriai elrendezéé! Milyen az egyzerű abzorpció görbe menee monoenergiá elekronokra? Imeree a β-ugárzá abzorpció görbéjének meneé! Hogyan befolyáolja a fékezéi ugárzá az abzorpció görbé? Hogyan jön lére a fékezéi röngenugárzá? A β-reflexió méréke minek a függvénye? Mi nevezünk elíéi anyagvaagágnak? A elíéi vizazór inenziá hogyan függ a vizgál anyag rendzámáól? Írja fel a vizazór β-ugárinenziá vaagág függéé! Írja fel a β-ugárzá abzorpció örvényé! Rajzolja fel a vizazór inenziá réegvaagág függéé! Magyarázza meg a görbe vielkedé! Vegyüleeknél, keverékeknél, hogyan függ az elemek rendzámáól a vizazór inenziá? Hogyan válozik a vizazór inenziá a bevonavaagág függvényében Z r > Z h illeve Z r < Z h eeben? Rajzolja fel a reflexió mérőberendezé elvi vázlaá! 12 / 12