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実習B “γ線を測定してみよう”
実験の前に
新山 雅之 [email protected]
足立 智 [email protected]
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まず最初に
この実習では、密封線源を使用します。
密封されているかぎり安全です。
ペン先でつついたり、噛んだりしないでください。
実験室では飲食禁止(ガム、飴なども不可)。飲食は隣の
部屋か建物外で。
密封線源は極力教員、TA が扱います。
放射線防護の3原則:「距離」「時間」「遮蔽」
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有益なデータベース
Table of Isotopes
http://ie.lbl.gov/toi.html からオンライン版にアクセス可能
NuDat
http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/
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エネルギーの単位
γ線のエネルギーは電子ボルト(eV) の単位で測ります。
1電子ボルト := 電子1個が1ボルトの電位差で加速されたときに
得るエネルギー
1 eV = 1.60217657 × 10-19 ジュール
特殊相対論によれば質量とエネルギーは等価なので質量も
電子ボルト単位で測定します。
E = mc2
電子の質量 0.511 MeV (メガ電子ボルト)
陽子の質量 938 MeV
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放射線の種類
アルファ線(ヘリウム4の原子核)
ベータ線(電子あるいは陽電子)
X線、ガンマ線
中性子線
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放射線源
原子炉で作られた放射性同位元素(RI)を少量封じ込めた資料
チェッキングソースとも呼ぶ
長寿命(数年以上)のRI
ベータ崩壊で違う核種に崩壊してから、γ線をだす
質量数
662keVのガンマ線
陽子と中性子の数
原子番号
陽子数
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光と物質の相互作用
光電効果
Ee = hν-W (W:仕事関数)
コンプトン散乱
Ee = hν-hν
エネルギーと運動量の保存則で計算できる。
アインシュタインの式
E = sqrt( (mc2)2+(pc)2)
Eγ + Me = E’γ + Ee
pγ + 0 = p’γ + pe
電子・陽電子 対生成
γ→e+e 1.022MeV以下では起こらない
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NaIシンチレータ
γ線が光電効果やコンプトン散乱などでNaI中に高エネルギー電子を生成
する。
高エネルギー電子が NaI 中の電子をエネルギーの高い準位に励起する。
励起された電子が脱励起するときに紫外から可視光の光を出す(シンチ
レーション光)。
シンチレーション光を光電子増倍管で電気信号に変換する。
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光電子増倍管
光電効果により入ってきた光子を光電子に変え、
その電子を増幅し電気信号として取り出す。
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5日間の予定
1日目 (8/5)
密封線源からのガンマ線をまず測ってみる
エネルギー分布を得る。スペクトルの意味を考える。
2日目 (8/6)
様々な密封線源を用いて、エネルギーの較正(Calibration)
鉛の遮蔽の測定→吸収係数を求める
3日目 (8/7)
ある物質からのγ線エネルギーを測定。ある物質が何か調べる
4日目(8/19)
発表の準備
5日目(8/20) 発表会
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