Gama spindulių silpimo medžiagoje tyrimas

1. Darbo užduotis. Nustatyti g spindulių, sklindančių dviem skirtingomis medžiagomis, tiesinį ir masinį silpimo koeficientą bei pusstorius.
2. Teorinė dalis. Aplinka sklindantys g spinduliai yra absorbuojami ir sklaidomi. Įrodyta, kad siauro g spindulių pluoštelio intensyvumas (energijos kiekis, pernešamas per sekundę pro vienetinio ploto paviršių, statmeną spindulių sklidimo krypčiai) medžiagoje mažėja pagal eksponentinį dėsnį:

I = I0e-mx (2.1)

čia I - g spindulių, perėjusių per x storio medžiagos sluoksnį, intensyvumas; I0 - į medžiagą krintančių g spindulių intensyvumas. Dydis m vadinamas tiesiniu silpimo koeficientu. Tai yra dydis, atvirkščias medžiagos sluoksnio storiui, per kurį perėjusių g spindulių intensyvumas sumažėja e kartų (e - natūrinio logaritmo pagrindas).

Tiesinis silpimo koeficientas priklauso nuo medžiagos tankio r. Todėl praktikoje dažnai naudojamas masinis silpimo koeficientas

mm = m/r. (2.2)

Medžiagos sluoksnio storis, sumažinantis g spindulių intensyvumą du kartus, vadinamas pusstoriu d1/2. Iš (2.1) aiškėja, kad g spindulių intensyvumų santykiui nustatyti naudojamas Geigerio ir Miulerio skaitiklis. Jį sudaro užlydytas stiklo vamzdelis V (2.1 pav.), kurio viduje yra praretintos dujos (jų slėgis iki 20 kPa). Jame yra du elektrodai. Vieną jų – katodą sudaro elektrai laidus K, kuris dengia vamzdelio vidinę sienelę. Antrą elektrodą – anodą sudaro metalinė vielelė A, ištempta išilgai vamzdelio ašies. Prijungus aukštos įtampos šaltinį B, tarp elektrodų sudaromas stiprus elektrinis laukas. Šaltinio neigiamas polius prijungiamas prie katodo, o teigiamas – per didelės varžos rezistorių R prie anodo. Praeidami pro skaitiklį, g fotonai dujų tiesiogiai beveik nejonizuota. Jie, sąveikaudami su skaitiklio sienelių atomais, išmuša iš jų elektronus, kurie jonizuoja dujas smūgiu. Skaitiklyje atsiranda laisvųjų elektronų ir jonų, kurie, elektrinio lauko pagreitinti, savo ruožtu toliau jonizuoja dujas. Įvyksta išlydis dujose, ir elektros grandinėje pradeda tekėti srovė. Rezistoriaus R dydis parenkamas taip, kad išlydžio metu jame susidariusio įtampos kritimo, sukeliančio įtampos mažėjimą tarp anodo ir katodo, užtektų