Упражнение 18. Анализ на неизвестно радиоактивно лъчение с помощта на йонизационна камера

Цел на упражнението

Цели на упражнението са запознаване с работата на йонизационна камера (вж Допълнение 3) и анализ на неизвестно лъчение чрез различното взаимодействие на ядрените лъчения с веществото (вж Допълнение 2).

Теоретични бележки

Обща представа за мястото, което йонизационните камери заемат сред различните типове детектори на йонизиращи лъчения може да бъде получена от изложеното в Допълнение 3.

Колимиран сноп от радиоактивен източник, излъчващ неидентифицирани лъчи, се пропуска в работния обем на йонизационна камера и се измерва йонизационният ток. Ако след закриване на отвора с тънък алуминиев поглътител (2-5 mg/cm²) йонизационният ток спадне до фоновия, значи източникът изпуска само -лъчи, които поради голямата си йонизираща способност се поглъщат напълно в такъв тънък слой. Ако източникът освен -лъчение изпуска и - или -лъчи, токът ще се намали силно, но няма да спадне до фоновия. Проверка за наличието на -лъчи се прави, като се поставят последователно тънки алуминиеви поглътители с увеличаваща се дебелина. Ако източникът съдържа и -лъчи, йонизационният ток ще намалява експоненциално в зависимост от дебелината на поглътителя. Наличието на -лъчение се установява с поставяне на оловна пластинка с дебелина 1-2 mm над източника. Тя поглъща изцяло - и -лъчите и следователно йонизационният ток над фоновия ще се дължи на -лъчи.

Разликата в сечението за фотоефект в материали с различен атомен номер позволява да се направи оценка за енергията на -лъчите. Използват се две тънки (приблизително 1 mm) пластинки от олово и алуминий. Ако -лъчите са меки (с ниска енергия), измереният йонизационен ток ще зависи от реда на пластинките.

Когато непосредствено над източника се намира алуминиевата пластина, а над нея (към камерата) е оловната, йонизационният ток е по-силен, тъй като избитите от алуминия (Z=13) фотоелектрони се поглъщат в оловото, а избитите от оловото фотоелектрони, които са много повече (Z=82) създават висок йонизационен ток. При обратния ред алуминиевата пластинка ще поглъща фотоелектроните от оловото, а самата тя ще отделя по-малко и