Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11




НазваниеЛабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11
Дата публикации17.06.2014
Размер81.7 Kb.
ТипЛабораторная работа
uchebilka.ru > Физика > Лабораторная работа



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7.
ПОГЛОЩЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ


LEP 5.4.11

- 00




Цель работы.

Исследование поглощения монохроматического рентгеновского излучения различными материалами в зависимости от их толщины поглотителя и от длины волны излучения.
Оборудование.

Рентгеновская установка;

гониометр для рентгеновской установки;

сменный модуль с рентгеновской трубкой с анодом из ^ Cu;

счетчик;

монокристалл LiF в специальном держателе;

набор поглотителей;

персональный компьютер.
Темы для изучения.

Тормозное излучение, характеристическое излучение, уравнение Брэгга, поглощение, край поглощения, коэффициент поглощения, фотоэффект, рассеяние Комптона, образование пары «частица – античастица».
^ Краткая теория.

Если рентгеновское излучение с интенсивностью падает на вещество, то после прохождения в веществе слоя толщиной интенсивность будет равна:
(1)
Коэффициент называется линейным коэффициентом поглощения и зависит от длины волны падающего излучения и от атомного номера вещества .

Для того чтобы можно было сравнить поглощательную способность различных материалов, вводится величина – такая толщина слоя вещества, при прохождении через который интенсивность излучения уменьшается наполовину. Из формулы (1) следует:
(2)
Уменьшение интенсивности обусловлено следующими процессами:

  • фотоэлектрическим эффектом;

  • рассеянием (эффект Комптона);

  • образованием пар «электрон – позитрон».

Минимальная порция энергии, необходимая для рождения пары «электрон – позитрон», равна удвоенной энергии покоя электрона:

МэВ

Это очень большая порция энергии, и в настоящей работе при прохождении рентгеновского излучения через вещество процесс рождения пар можно исключить.

Таким образом, коэффициент ослабления рентгеновских лучей может быть представлен следующим образом:
, (3)
где фотоэлектрический коэффициент поглощения,

коэффициент комптоновского рассеяния.

Оба коэффициента сильно зависят от длины волны излучения. Для диапазона излучения лабораторной установки , следовательно, основную роль в поглощении рентгеновского излучения в нашем случае играет фотоэлектрический эффект и .

Эксперимент показывает, что в пределах между двумя соседними краями поглощения величина , называемая массовым коэффициентом поглощения, удовлетворяет следующему соотношению:

, (4)

где – атомный номер,

– плотность вещества,

– коэффициент пропорциональности, принимающий различные значения для длин волн и , где под понимается длина волны, соответствующая краю поглощения какой-либо электронной оболочки (потенциалу ионизации оболочки).

Для анализа поглощения необходимо получить монохроматическое рентгеновское излучение, для этого можно использовать монокристалл LiF. Выделенная длина волны определяется из условия Брэгга:
, (5)

где – угол скольжения;

порядок дифракции;

пм - межплоскостное расстояние кристалла LiF.
Выполнение работы.

Задание 1. Исследование характеристического излучения меди.

  1. Соберите установку для эксперимента:

    • установите сменный модуль с рентгеновской трубкой с анодом из Cu;

    • установите кристалл LiF в специальном держателе на гониометре;

    • подсоедините гониометр и счетчик к соответствующим гнездам в экспериментальной области;

    • у
      1
      становите гониометр с исследуемым кристаллом, укрепленном в специальном держателе, в крайнюю левую позицию, а счетчик – в крайнее правое положение;

    • подключите компьютер.

  2. Установите следующие рабочие параметры:

    • режим авто- и связанных колебаний;

    • временной шаг - 50 с; угловой шаг - 0,1º;

    • угол развертки 6º – 50º;

    • анодное напряжение кВ и анодный ток мА.

Примечание: не подвергайте счетчик длительному воздействию первичного излучения.

  1. Снимите зависимость интенсивности рентгеновских лучей, испускаемых медным анодом как функцию угла скольжения при использовании монокристалла LiF как анализатора.

  2. Заполните таблицу 1 согласно данным, полученным в п.3:


^ Таблица результатов 1

Порядок дифракции



Интенсивность, , имп./с

, пм


























Длину волны определите по формуле (5) и полученные результаты занесите в таблицу. В качестве интенсивности линий следует брать действительную интенсивность, рассчитанную с учетом времени простоя счетчика по формуле:

, (6)

где – интенсивность, полученная экспериментально (по спектру),

– «мертвое время» счетчика (=90 мкс.).
Задание 2. Изучение зависимости поглощения рентгеновских лучей в зависимости от толщины слоя поглотителя-алюминия.

  1. Выполните п. 1–3 задания 1 не менее 5 раз, устанавливая каждый раз на выходе рентгеновского излучения алюминиевые пластинки различной толщины (используя комбинации пластинок).

  2. Заполните таблицу 2 согласно данным, полученным в п.1. Интенсивность – действительная интенсивность, рассчитанная по формуле (6). – действительная интенсивность из таблицы 1 для данной длины волны.




  1. П
    2
    редставьте результаты задания 2 графически: для разных длин волн
     нанесите величины в зависимости от толщины слоя поглотителя-алюминия . Проведите линейную аппроксимацию результатов. По тангенсу угла наклона прямой определите коэффициент поглощения . По формуле (2) рассчитайте величину .


Задание 3. Изучение зависимости поглощения рентгеновских лучей в зависимости от толщины слоя поглотителя-цинка.

  1. Выполните п. 1–3 задания 1 не менее 5 раз, устанавливая каждый раз на выходе рентгеновского излучения цинковые пластинки различной толщины (используя комбинации пластинок).

  2. Заполните таблицу 3 согласно данным, полученным в п.1:


^ Таблица результатов 3

, пм

Толщина , мм

Интенсивность, , имп./с




























Интенсивность – действительная интенсивность, рассчитанная по формуле (6). – действительная интенсивность из таблицы 1 для данной длины волны.

  1. Представьте результаты задания 2 графически: для разных длин волн нанесите величины в зависимости от толщины слоя поглотителя-цинка . Проведите линейную аппроксимацию результатов. По тангенсу угла наклона прямой определите коэффициент поглощения . По формуле (2) рассчитайте величину .


Задание 4. Исследование зависимости коэффициента поглощения от длины волны излучения.

              1. Установите следующие рабочие параметры:

    • режим авто- и связанных колебаний;

    • временной шаг - 50 с; угловой шаг - 1º;

    • угол развертки 6º – 30º;

    • анодное напряжение кВ и анодный ток мА.

  1. Снимите зависимость интенсивности рентгеновских лучей, испускаемых медным анодом как функцию угла скольжения при использовании монокристалла LiF как анализатора для различных поглотителей:

  • Al, мм, , г/см3;

  • Sn, мм, , г/см3;

  • Ni, мм , г/см3;

  • Сu, мм , г/см3;

  • без поглотителя.

  1. Заполните таблицу 4 согласно данным, полученным в п.2. Для каждого поглотителя рассмотрите не менее 20 точек спектра.


^ Таблица результатов 4

Погло-титель

, пм



, см-1

, см2

, см2/31/3






































Длину волны рассчитайте по формуле (5), действительную интенсивность – по формуле (6), – действительная интенсивность без поглотителя. Коэффициент поглощения можно рассчитать по формуле (1), где – плотность поглотителя.

  1. Для разных поглотителей представьте полученные данные графически: отметьте величины в зависимости от длины волны излучения . Определите графически – длину волны, соответствующую краю поглощения ^ К–оболочки для разных материалов. По формуле (7) определите энергию ионизации К-оболочки для различных материалов:

, (7)

где – постоянная Планка,

– скорость света,

– элементарный заряд.
Проведите линейную аппроксимацию результатов для случая и для случая . По тангенсу угла наклона прямой оцените коэффициент в формуле (4) для различных материалов. Заполните таблицу 5.
^ Таблица результатов 5

Поглотитель

, пм

,

,

, эВ
































^ Контрольные вопросы.

  1. Что называется тормозным рентгеновским излучением? Назовите его характеристики.

  2. Что называется характеристическим рентгеновским излучением? Как образуется это излучение?

  3. От чего зависит энергия линий характеристического излучения? Как ее можно рассчитать?

  4. Опишите явление фотоэффекта. Как зависит фотоэлектрический коэффициент поглощения от длины волны излучения?

  5. Опишите явление рассеяния Комптона. Как зависит коэффициент комптоновского рассеяния от длины волны излучения?

  6. В чем состоит физический смысл величины ?

  7. Что такое край поглощения электронной оболочки атома?

  8. При какой величине энергии фотона может появиться пара «электрон--позитрон»?

  9. Опишите метод анализа рентгеновского излучения с помощью монокристалла.

  10. Сформулируйте этапы выполнения лабораторной работы.


3



Laboratory Experiments  Physics  © Phywe Systeme GmbH & Co. KG  D-37070 Goettingen  P2541100

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconЛабораторная работа исследование кристаллической структуры / порошковый метод дебая-шеррера
Исследование кубической и гексагональной структур образцов с помощью дифракции рентгеновских лучей на поликристаллах (порошковый...

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconПеречень вопросов к дифференцированному зачету Модуль "Радиационная медицина"
Природа и свойства ионизирующих излучений (альфа-, бета-, гамма нейтронов, рентгеновских лучей)

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconМонохроматизация рентгеновских лучей
Монохроматизация рентгеновского излучения с помощью монокристаллов и специально подобранных тонких металлических пленок

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconДомашнее задание 6 Лабораторная работа Рекурсия и ее применение....
Лабораторная работа Простейшие алгоритмы сортировок (сортировка методом пузырька, вставки, выборки) 5

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconЗадачи по курсу лекций “ Методы структурного анализа” Раздел Физика рентгеновских лучей
Он характеризуется минимальным (граничным) значением длины волны гр излучения. Она соответствует случаю мгновенной остановки электрона...

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconНовые приборы рентгеновской дефектоскопии! Угпп «Изотоп» предлагает
...

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconРовесница Харьковского политехнического Кафедре общей и экспериментальной физики – 125 лет
В 1889 году А. К. Погорелко знакомится с высшими электротехническими учебными заведениями и электротехническими заводами Германии,...

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconЛабораторная работа Исследование стабилизаторного источника электрического питания ипс-1 36
Лабораторная работа Исследование мостовой схемы выпрямления и умножения напряжения 6

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconЯвления, законы, эффекты, которые связаны с физикой рентгеновского...
Хх века. Эти закономерности являются краеугольным камнем для всех последующих исследований в этой области. Они легли в основу достижений...

Лабораторная работа поглощение рентгеновских лучей lep 11 iconЛабораторная работа № Работа в системе Matlab Лабораторная работа...
При выполнении работ предполагается использование системы программирования Matlab, что позволяет получить не только решение задачи,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<