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Universidade Federal de Goiás
Instituto de Física
Docente: Dr. Lauro Maia
Discentes: Thiago da Silva Rosa
Luciano Dias dos Santos Guedes
Cássio Fernandes da Rocha

ABSORÇÃO DE ELÉTRONS, LEI DA DISTÂNCIA E ABSORÇÃO DE RAIOS GAMA

Resumo

Como o ambiente já possui uma radiação que não pode ser desprezada, portanto, deve-se medi-la para reduzir os erros durante asanalises dos dados obtidos. A radiação de fundo foi medida durante um intervalo de 10 minutos. Com uma fonte de Criptônio, passamos a segunda parte do experimento, onde medimos a emissão de elétrons proveniente desta mesma fonte e como ela se comporta ao atravessar folhas de papel branco, que foram colocadas entre a fonte e o detector. Com os dados obtidos, traremos alguns gráficos e calcularemos ocoeficiente de atenuação do papel. Com uma fonte de cobalto-60, que emite raios gama, foi analisado a lei da distância, onde a fonte deve ser mantida em uma posição constante e logo depois afastar o detector e medir a contagem, afim de analisar a lei da distância. Analisamos também como se comportava a absorção dos raios gamas com três diferentes materiais (acrílico, alumínio e chumbo). Para assimcalcular os coeficientes de atenuação dos materiais utilizados.

1) Introdução e Objetivo

O espectro eletromagnético, apresenta uma faixa extensa, apresentando radiações como ondas de rádio, visível, ultravioleta, infravermelho, raios gama, raios x, etc. Pode ser verificado que no nucleio atômico de um elemento radioativo pode observar algumas radiações, sendo as partículas alfa () e beta () eos raios gama (γ). A interação destas partículas e do raio gama com a matéria, sendo utilizadas em diversas áreas, trazendo inovações tecnológicas ao seres humanos, assim como causando pavor e catástrofes em alguns casos.
Os raios gama, ao atingir um determinado material, o alcança com uma intensidade , ao longo de sua interação com o absorvedor de espessura x, são absorvidos emergindo deste,um novo feixe de intensidade I. Considerando que cada fóton é independente de todos os outros, a probabilidade média que um fóton seja levado para o outro lado do material é uma constante , chamada de coeficiente de atenuação linear e a taxa de decréscimo da intensidade de um feixe de fótons, -dI/dx é escrita como:
Equação 1
ao integrar esta relação, obtém:
Equação 2
onde representa aintensidade de raios gama incidentes e I a intensidade que emerge de um absorvedor de espessura x.
Rearranjando a equação (2) obtém:
Equação 3
onde a equação 3 é conhecida como Lei de Beer-Lambert. Nessa equação, ΔI0 representa o número de partículas absorvidas sem nenhum absorvedor. O gráfico semi-log de ΔI versos x, torna possível a medida do coeficiente μ. É também possível observarque a intensidade dos raios gama decai exponencialmente com a espessura do absorvedor.
Observe que nas equações (1) e (2), o produto x deve ser adimensional, logo, se x é expresso em cm, deve ser expresso em . O valor numérico de depende da energia do raio gama e do material absorvedor como podemos ver ao rearranjar a equação (2):
Equação 4
Anteriormente, a quantidade de radiação absorvida porum material aumentava com o aumento da espessura do material. Quanto maior a espessura de um material, maior a quantidade de radiação que ela absorve. Como a absorção obedece a uma lei exponencial, a intensidade diminui, porém nunca se anula completamente, ou seja, não consegue “bloquear” totalmente a radiação gama, mesmo se aumentar a espessura do material absorvedor.
A capacidade de absorçãovaria de material para material, já que o coeficiente de atenuação é uma característica de cada material. Como cada material possui uma densidade diferente, pode-se determinar o coeficiente de atenuação dos materiais em relação à densidade do mesmo, utilizando-se a seguinte relação:
Equação 5
ao rearranjar a equação (3) e a equação (5), pode-se obter:
Equação 6
que representa a relação do...
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