Indium evaporasyonu ile betalara karşı öz soğurma (self - absorption) faktörünün tayini

(1)

T. C.

ATOM ENERJİSİ KOMİSYONU

ANk aRa n ü k l e e r a r a ş t ir m a m e r k e z î

d k i c t 1 n 1 Teknik Rapor:

(2)

INDIUM EVAPORASYONU İLE BETALARA KARŞI ÖZ SOĞURMA (SELF - ABSORPTİON) FAKTÖRÜNÜN

TAYİNİ

Ü.ÖZDEMİR C .ÖZMUTLU I.ÖZOĞDL

(3)

İ Ç İ N D E K İ L E R

1. Özet

2. Teori

3. Deney

3.1* G.M, 3ayacı üzerinde çalışma 3*2» ınll6 Evaporasyonu

3*3* Ölçme

4. Tartışma

(4)

1. Ö z e t :

Çalışmada, evaporasyon metodu ile hazırlanmış çeşitli kalınlıktaki indium numunelerinin öz

soğurma faktörleri araştırılmıştır.

îyi netice elde edebilmek için numune kalın lıklarının düzgün olması gereklidir. Bunun için A.N.A.M. Reaktör ve Nötron Fiziği Laboratuvarmda Evaporasyon metodu denenmiştir.

Mutlak ölçmeler için, kaynak mümkün olduğu

kadar ince kalınlıkta olmalıdır. (Tercihanp -

partiküllerinin yarı kalınlığının $ 1 inden daha az)

ln116

için

mutlak sayım işlemlerinde

*-»5

mg/cm2 aen sonra

kalınlıktan itibaren öz soğurma düzeltilmesinin yapılması gerektiği görülmüştür.

Çeşitli kalınlıktaki öz soğurma faktörleri üzerinde teorik olarak da çalışılmış ve deneysel neticelerle hata dahilinde uyuştuğu görülmüştür.

(5)

m § m

2. T e o r i :

- emisyonunda her betaya bir de V - mesonu

refakat etmektedir. p - ile V - arasındaki enerji

ve momentum bölüşümü tesadüfi olduğundan betaların enerjisi o - max arasında değişen değerler alır.

(Sürekli p - spektrumu).

Küçük enerjili luttalar nümune içinden geçişleri

esnasında absorbe olurlar. Buna öz soğurma

(self absor'pidpn), denir. Bu tesirin düzeltilmesi

oldukça güçtür. Fakat deneysel olarak bilinen

aktivitede ve çeşitli kalınlıkta kaynaklar kullanarak

bu tesir düzeltilebilir. Kaynağın spesifik

aktivas-yonu kalınlığın fonksiaktivas-yonu olarak çizilir ve eğri sıfır kalınlığına extrapole edilirse, öz soğurma

2

faktörü f nümunenin belirli bir t : mg/cm kalınlığında

(ı)

f

s C

şeklinde tarif edilir. Burada

- ölçülen sayım

C - sıfır kalınlığındaki (öz soğurmasız) gerçek sayımdır.

Bu metod kaynak kalınlığının düzgün olmamasından hata verebilir. Fakat evaporasyon metodu ile iyi

(6)

Bu metod istenilen ince kalınlıkta (mikron merte besinde) numuneler elde edilebilmesi bakımından önemlidir.

Belli bir t kalınlığındaki numunenin absorbsiyon katsayısı ju bilinirse öz soğurma faktörü, f teorik

olarak da hesaplanabilir, (l)

f

s 1 - )

/

Basit parçalanma şemasına sahip maddeler için absorbsiyon katsayısı // basit olarak

M = 17.0 E"1,43 cm2/qm , (E MeV olarak)

/ pmox • H pmax

şeklinde ifade edilir (4).

Complex bir şemaya sahip maddeler için ise

(Indium gibi) her kısım için yu. hesaplanır ve orta

laması alınır. T 1 2 E (MeV) p max _tJT cm2/gm 49In 54.12 min (inil6 % ) 1.00 (51 1°) 0.87 (28 c/o) 0.60 (21 °/o) 21.11

(7)

4

-Inll6m l (T «5 4 .1 2 dale.)

(8)

3. D e n e y :

• i f

3.1. Gamma Sayacı üzerinde çalışma s

XX6>

Deneyde in n m beta absorbsiyon

miktarını anlamak için aşağıdaki sistem kullanıldı.

OM

1

HV Supply 1 a _{J_:} Linear am;‘ r i Scaler a. GM Counter RCL Model 10105

b. Decade scalar, Nuclear Chicago Model 186

88

Y° referans kaynağı kullanarak sayacın çalışma voltajı yeniden tesbit edildi ve 900 v. olarak bulundu.

Sayımlarda ölü zaman düzeltmesi yapabilmek

54 57

için M n ve Co standart kaynakları kullanarak,

3a y a c m ölü zamanı 367 P see. olarak tesbit edildi.

Pearson Chi - Square metodu ile sayacın çalışması kontrol edildi.

-1 ı / f

3.2. InXJP Evaporasyonu :

Düzgün kalınlıkta In nümuneleri elde edebilmek

için Coating unit, High vacuum limited, Model 6e4

(9)

i | !?'

Vacum içinde, hazırlanan teflon plâka üzerine, indium buharlaştırmak suretiyle kaplandı.

Indium kaplanacak plâka seçilirken, aktifleme sırasında, plâkacımda aktifleneceği göz önüne

alınarak, teflon kullanıldı.

Evaporasyon sırasında Indiumun teflon plâkanın istenmiyen yerlerine bulaşmasını önlemek için de uygun geometride koruyucu kullanıldı.

3.3. ölçme :

Evaporasyon yoluyla hazırlanmış nümuneler,

termik nötron akışı 1.4455 x İCT n ‘ /cm -sn olan

(Ra - Be) kaynağı kullanılarak aynı geometride ve aynı müddetle (5 saat 21 dak.) aktiflendi. Aktif- lemeden çıktıktan sonra, saymaya geçmeden 5 dakika bekletildi. Böylece In*"^ nın yarı ömrü 13 sn. olan izomeri bertaraf edilmiş oldu.

116

Çeşitli kalınlıktaki aktif In kaynağıyla

(10)

H O r* m < & (D -P •rl > •rl • -P CüO

* 1

a l •H S CQ r l 0) S>> Oı C? ca m 3 rd i o rl M H

s &

m 0Q in & EO rf >£*0 < H CM rt O M Ö cö d -p

: § 3 SP

S5 B ' - ' O m 00 r n s o r -l ON CM t • • • • ♦ ON 00 <x> vo vo t n O o o O CM ro H vo O n CNİ O CM t*— CM «H r l r -l CA ON B O H m m v o cm vo vo o m r o m ^ m r-t H rH rH rl r-1 CM O ^ t— 00 % ı n ın CM m CM H CM CM O vo h - t -CM 0 ö 3 i vo 3 H N , rO vo vo 00 « fr H e r l hû CO ON VO vo ON rO :p cö a • 0 o • • ÎZ5 M O - m co ON r -l 5 ı n VOCM e o H fO *fr ON ON CM O C O • « • * ^ 00 ^ CM ^ ON H *1 CO ON CO VO H CM CM 0

1 i

s? *-« S5 <0 * A «

(11)

m Q m T A B L O II mg/cm^ f (Deneysel) f (Teorik) 10 0,91 + 0,033 0,90 20 0,83 + 0,031 0,81 30 0,76 + 0,076 0,74 40 _{0,69 + 0,024} _0,67 50 0,64 + 0,022 0,62 60 0.,57 + 0,020 0,57

Öz soğurma faktörünün kalınlıkla değişmesinin, deneysel ve teorik bulun&n değeri

(12)

Çeşitli kalınlıktaki Öz soğurma faktörleri deneysel ve teorik olarak Tablo II.de gösteril

miştir. Teorik ve deneysel neticeler hata

dahilinde uyuşmaktadır. Şekil III öz soğurma

faktörlerinin kalınlık arttıkça exponensiyel azalmasını göstermektedir.

Deneysel neticeler, Şekil II deki öz soğurma

eğrisinin yardımıyla bulunmuştur. Eğrinin çiziminde

minimum kareler metodu uygulanarak uygun eğri elde

edilmiştir. (5).

In ı ç m oz soğurma, numune kalınlığı

2

^ S mg/cm den sonra etkili olmaktadır (Şekil T3JX).

B u kalınlıktan sonra mutlak sayımda öz soğurma düzeltilmesinin yapılması gereklidir.

Deneyde hatanın minimum olabilmesi için nümune--5

nin tartım işlemlerinde 10 gm. kadar gidilmiş

hata hesabında tartımdan gelen hata maximum değer olan 0,1 mg. alınmıştır.

Sayma sistemlerinin getirdiği istatistik hatalar hesaplanmış ve gerekli düzeltmeler yapıl mıştır.

(13)

S ay ı m / d a k . «* *.3 •» Şekil 1.

(14)

S p e s i f i k k k t i v i t e 11 -8 rt & ta _ 12 « , „ T 116 . . p - kaynağı In için öz - soğurma eğrisi

Sıfır kalınlığındaki spesifik aktivite 9.73 sayım/dak.-m*g.

(15)

« *• *

5. R e f e r a n s l a r i

(1) Experiment Manual, Nuclear Chi January 1959«

(2) Price, W.i. Nuclear Radiation Detection,

Me Grdw Hill Book Company, Inc, New York 1958 (3) Kai Siegbahn, Beta and Gamma Spectroscopy,

North - Halland Publishing Company Amsterdam 1955.

(4) K.H. Beckurts K.Wirte, Neutron Physics, Springer-Verlag; Berlin-Gattingen.

Heidelburg New York 1964

(5) Erol Barutçugil - Eser Karaoğlan, Dağılım ölçüleri ve hata teorisi, Ankara Nükleer Araştırma Merkezi.