Учебный эксперимент: Обнаружение окружающей среды в зависимости от расстояния до почвы

Комплект оборудования:

Цель эксперимента:

Основная задача эксперимента — понять, как измерения гамма-излучения окружающей среды зависят от расстояния между точкой измерения и источником.

Основа эксперимента:

Линейный коэффициент ослабления гамма-излучения µ представляет собой обратную величину расстояния, на котором число фотонов уменьшается в e раз, как это следует из уравнения:
N = N0e–µx , 

 где µ выражается в см⁻¹.
Это уравнение является ключевым для понимания бокового горизонта in-situ гамма-спектроскопии. Горизонтальный угол обзора гамма-детектора отражает вклад в суммарный сигнал, получаемый из радиальной области на заданном расстоянии от вертикальной оси детектора.

Боковой горизонт зависит от высоты установки детектора:

• Если спектрометр расположен на уровне земли, он регистрирует гамма-кванты, поступающие с глубины до 25 см, причём 90% сигнала поступает с радиуса около 0,5 м.

• При высоте 0,5 м — 95% сигнала поступает с радиуса ~8 м, максимальный вклад даёт кольцевой цилиндр радиусом ~0,6 м.

• При высоте 1,5 м (на плечах оператора) — 95% сигнала охватывается с радиуса ~20 м, максимальный вклад даёт кольцевой цилиндр радиусом ~1,2 м.

Проведение эксперимента:

Включите модуль γstream внутри красного рюкзака. Включите планшет и подключите оба устройства по Bluetooth.Убедитесь, что внутренняя батарея γstream заряжена, или подключите внешний источник питания. Начните измерение, установив рюкзак на землю. Установите время сбора данных примерно на 5 минут и проанализируйте результат. Если статистика недостаточна, увеличьте время сбора. Повторите измерения на разных высотах/расстояниях от земли, обязательно сохраняя одинаковые условия при каждом измерении.

Схема экспериментальной установки:

Результат эксперимента:

Результаты эксперимента показывают снижение интенсивности гамма-излучения по мере увеличения расстояния от поверхности почвы.

a)Количество импульсов в секунду по каждому из трёх изотопов
b)Относительная изотопная концентрация на разных высотах.

a) b)