PRACOWNIA DOZYMETRII PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
Instytut Fizyki
Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie
Numer ćwiczenia
C11
Temat ćwiczenia
Badanie absorpcji promieniowania rentgenowskiego (symulacja)
I. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krawędzi absorpcji promieniowania rentgenowskiego.
II. Wstęp teoretyczny
Współczynnik absorpcji promieniowania elektromagnetycznego (np.
rentgenowskiego) charakteryzuje się występowaniem tzw. krawędzi absorpcji K, L itd. W obrębie krawędzi absorpcji obserwuje się efekt zmian współczynnika absorpcji. Ten gwałtowny wzrost współczynnika absorpcji tłumaczy się skokowym zwiększeniem prawdopodobieństwa wyrwania fotoelektronu, np. z poziomu K.
Zadaniem spektrometru jest wybór kwantów charakterystycznego promieniowania X odpowiadających określonej długości fali zgodnie z warunkiem Bragga:
nλ=2dsinθ
gdzie : λ – wybrana długość fali, d – odległość międzypłaszczyznowa kryształu, θ – kąt padania promieniowania X względem płaszczyzny kryształu, n – liczba całkowita (w praktyce korzysta się z pierwszego rzędu interferencyjnego, więc n=1).
III. Zagadnienia kolokwium wstępnego
Mechanizm powstawania promieniowania rentgenowskiego Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią Filtracja promieniowania rentgenowskiego
Krawędź absorpcji promieniowania rentgenowskiego IV. Wykaz używanych przyrządów
Program do symulacji „X-RAY”, komputer V. Kolejność wykonywania czynności 1. Uruchomienie programu symulacji X-RAY
- kliknąć na znaku strzałki w lewym górnym rogu ekranu (RUN) - kliknąć COVER-DOWN aby otworzyć pokrywę spektrometru - kliknąć CONTINUE
- umieścić w aparaturze kryształ NaCl poprzez kliknięcie w CRYSTAL CHANGER
- zanotować stałą sieciową 2d dla kryształu NaCl
- umieścić 3 mm przezrocze kolimatora poprzez kliknięcie na żółtym kolorze - umieścić 1 mm przezrocze kolimatora poprzez kliknięcie na czerwonym kolorze - ustawić przełącznik HV w pozycji 30 kV
- zamknąć pokrywę spektrometru klikając COVER UP i kliknąć CONTINUE
PRACOWNIA DOZYMETRII PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
Instytut Fizyki
Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie - ustawić czas 60 min na regulatorze czasowym na spektrometrze
- ustawić przełącznik w pozycji POWER ON na spektrometrze i ON na przeliczniku
- połączyć przewód do pomiaru natężenia prądu klikając na czerwoną strzałkę na spektrometrze
- kliknąć X-ray – czerwony przycisk na spektrometrze
- ustawić natężenie prądu 800 μA (0,8 mA) – CT na spektrometrze
- odłączyć przewód do pomiaru natężenia prądu przez kliknięcie na czerwoną strzałkę na spektrometrze i przełączyć przelicznik na zapis napięcia
- ustawić napięcie 400 V (0,4 kV) – HV na przeliczniku
- przytrzymać COUNT na przeliczniku przez kilka sekund – przelicznik powinien liczyć
- kliknąć CONTINUE
2. Pomiar natężenia promieniowania bez absorbentu:
W tym celu należy:
(a) ustalić czas zliczeń 1 min
(b) ustawić licznik GM w pozycji 1 używając ARM CHANGER
(c) wykonać pomiar liczby zliczeń N dla danej wartości 2Θ wybierając funkcję COUNT
(d) powtarzać p. (b) i (c) dla kolejnych kątów aż do osiągnięcia 2Θ =400 - licznik GM w pozycji 21
(e) wyłączyć spektrometr – czerwony przycisk X-rays 3. Pomiar natężenia promieniowania z absorbentami:
W tym celu należy:
(a) otworzyć pokrywę spektrometru poprzez kliknięcie na jego dolnej części
(b) wprowadzić pierwszy absorbent Cu stosując FILTER CHANGER i zamknąć przykrywę spektrometru ponownie klikając na jego dolną część
(c) włączyć X-rays czerwonym przyciskiem i wykonać pomiar liczby zliczeń N dla 2Θ=210÷400 wybierając funkcję COUNT
(d) powtarzać p. (b) i (c) dla kolejnych płytek: Zn, Ni i Co
(e) przełączyć wszystkie wyłączniki do pozycji OFF (X-rays, Power i Timer/Counter) i zakończyć symulację przez kliknięcie STOP
VI. Uzyskane wyniki
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli:
2dNaCl ...
2θ [deg]
Liczba zliczeń N0
Liczba zliczeń NCu
Liczba zliczeń NZn
Liczba zliczeń NCo
PRACOWNIA DOZYMETRII PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
Instytut Fizyki
Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie Opracowanie części doświadczalnej powinno zawierać:
- protokół z wykonania ćwiczenia
- wykres krzywych transmisji T=I/Io w funkcji kąta 2Θ (gdzie: I=N/t)
- obliczenia krawędzi absorpcji promieniowania rentgenowskiego dla badanych absorbentów i porównanie z wartościami tablicowymi (patrz: materiały pomocnicze do ćwiczeń)
- wnioski
VII. Bibliografia
1. W. Łobodziec, Dozymetria promieniowania jonizującego w radioterapii, Wyd. UŚ, Katowice 1999
2. Sz. Szczeniowski: Fizyka doświadczalna, cz. V Fizyka atomowa, PWN, Warszawa 1974
3. A. Oleś, metody doświadczalne fizyki ciała stałego, WNT1998
