Z - LD Didactic
Contents
1. lectron d une couche atomique int rieure La section efficace d absorption d pend par cons quent fortement de l nergie d excitation des atomes et donc du num ro atomique Z voir fig 1 En dehors des ar tes d absorption pour lesquelles l nergie quantique hv du rayonnement X correspond justement l nergie de liaison E des lectrons on a en bonne approximation la relation suivante pour le rayonnement X monochromatique d une lon gueur d onde 7a C2 24 VI Cette relation est v rifi e lors de l exp rience par des mesures de la transmission sur les m taux Al Fe Cu Zr et Ag pour la longueur d onde x 40 pm qui est en dessous des ar tes d absorption des l ments voir tab 1 Tab 1 Tab 1 Num ro atomique Z des m taux tudi s et ar te d absorption K de la couche K 1 El ment Z Al 13 796 7 Fe 26 174 3 Cu 29 138 1 Zr 40 68 9 Ag 47 48 6 Fig 1 Coefficient d absorption en fonction du num ro atomique pour une longueur d onde fixe du rayonnement X sch ma K Ar te d absorption de la couche K Li Li Lin Ar tes d absorption de la couche L P6 3 2 3 Mat riel 1 appareil rayons X 554811 1 tube compteur fen tre pour rayonnements a B y etX 55901 1 lot de films d absorption 554832 Conseils de s curit L appareil rayons X respecte les consignes relatives la construction d un appareillage rayon2. capteur e du goniom tre lancer la nouvelle mesure avec le bouton poussoir SCAN appeler le taux de comptage moyen avec le bouton poussoir Re play le diviser par le taux de comptage mesur sans att nuateur pour le calcul de la transmission T et relever le r sultat Remplacer successivement le film en Al parles films en Fe Cu Zr et Ag et r aliser d autres mesures P6 3 2 3 Exemple de mesure LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Tab 4 Section relative d absorption ta des l ments tudi s Tab 2 Taux de comptage R mesur s et transmissions T des El ment 7 Ta films utilis s U 35 kV I 0 6 mA B 4 1 emen 10 24 cm Att nuateur za T Al ds ARR Fe 26 662 7 sans 607 3 Cu 29 1025 Al 509 3 0 839 Zr 40 3574 Fe 33 86 0 0558 ia 1 5688 Cu 327 0 0 538 Zr 280 6 0 462 Ag 107 0 0 176 Tab 3 Param tres des films utilis s R sultat g A X z El ment Z i g mol 1 em En dehors des ar tes d absorption la section relative d ab sorption pour une longueur d onde constante peut tre repr Al 13 2 70 26 98 0 050 sent e sous la forme Fe 26 7 86 55 85 0 050 Inta A InZ B Cu 29 8 92 63 55 0 007 La pente de la droite A a approximativement la valeur 4 d o idit i 74 Zr 40 6 49 91 22 0 005 la validit de la loi Z En dehors des ar tes d absorption la subordination de la Ag AT 10 50 107 87 0
3. et fragiles Ranger le cristal dans un endroit aussi sec que possible viter si possible toute sollicitation m canique sur le cristal ne s em parer du cristal que par les fronts P6 3 2 3 R alisation Les taux de comptage ne devraient pas d passer 600 impul sions la seconde pour ainsi pouvoir renoncer une correction du temps mort S lectionner une haute tension du tube U 35 0 kV un courant d mission 0 60 mA Choisir un pas angulaire AG 0 0 Activer le bouton poussoir Coupled pour le couplage 28 de la cible et du capteur et r gler manuellement l angle de la cible sur 4 1 Pour U 35 kV la longueur d onde limite du rayonnement de freinage vaut Anin 35 4 pm voir par ex l exp rience P6 3 3 3 Cette valeur correspond un angle de diffraction de 3 60 dans le premier ordre de diffraction L angle de la cible 4 1 s lec tionn correspond la longueur d onde x 40 3 pm Celle ci est au del de la longueur d onde limite et en dessous des ar tes K Ak donn es dans le tableau 1 S lectionner At 20 s comme temps de mesure par pas angulaire Lancer la mesure avec le bouton poussoir SCAN et une fois le temps de mesure coul appeler le taux de comp tage moyen avec le bouton poussoir Replay Relever le r sultat Augmenter le temps de mesure par pas angulaires At 100s Monter le film en Al du lot de films d absorption 554 832 sur le logement pour
4. 005 section relative d absorption atomique au num ro atomique Z pour le rayonnement X monochromatique est d crite de ma ni re approximative par le rapport Ta C2 ra Exploitation Le tableau 2 restitue les valeurs d termin es pour la trans mission T Le tableau 3 comporte les principaux param tres pour l exploitation ult rieure Par application de l quation XI on peut calculer la section relative d absorption ta Voir tableau 4 et fig 4 Pour v rifier la loi Z4 on calcule les termes Bibliographie In r 10724 cm et In Z on repr sente la section relative d absorption sous la forme In ta f In Z puis on modellise une droite de r gression voir fig 5 Fig 4 Section relative d absorption ta en fonction du num ro atomique Z pour la longueur d onde 40 pm a 1024 cm2 6000 5 1 4000 F e 4 r y 2000 7 4 K LA 0 7 H H 0 10 20 30 40 50 1 C M Lederer and V S Shirley Table of Isotopes 7th Edition 1978 J ohn Wiley amp Sons Inc New York USA Fig 5 Section relative d absorption ta dans la repr sentation In ta en fonction de In Z Pente de la droite 3 75 In x 1024 cm LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
5. hysique Fig 3 Montage exp rimental pour l tude de l influence du num ro atomique sur le coefficient d att nuation Montage R alisation de la disposition de Bragg Le montage est repr sent sur la fig 3 La marche suivre est la suivante voir aussi mode d emploi de l appareil rayons X Placer le collimateur dans le logement du collimateur a faire attention la rainure de guidage Fixer le goniom tre sur les barres de guidage d de ma ni re avoir une distance s d environ 5 cm entre le dia phragme fente du collimateur et le bras de cible Enficher le c ble plat c pour la commande du goniom tre Enlever le capuchon protecteur du tube compteur fen tre placer le tube compteur fen tre dans le logement du capteur e et brancher le c ble du tube compteur la douille GM Tube En d pla ant le porte capteur b r gler une distance s gt d environ 5 cm entre le bras de cible et le diaphragme fente du logement pour capteur Monter le porte cible avec le plateau pour cible Desserrer la vis molet e g poser le cristal de NaCl plat sur le plateau pour cible f soulever prudemment le pla teau pour cible avec le cristal jusqu la but e et serrer la vis molet e en faisant bien attention visser bien dans l axe Eventuellement ajuster la position z ro du goniom tre voir mode d emploi de l appareil rayons X N B Les cristaux de NaCI sont hygroscopiques
6. s X pour l enseigne ment et d un appareil protection totale et est homologu en tant que tel d apr s le r glement allemand sur les rayonnements X Gr ce aux mesures de protection et de blindage incorpo r es par le constructeur le taux de dose hors de l appareil est r duit moins de 1 Sv h une valeur d un ordre de grandeur correspondant la dose d irradiation naturelle M Avant la mise en service s assurer du bon tat de l appareil rayons X et v rifier que la haute tension est bien coup e l ouverture des portes coulissantes Voir mode d emploi de l appareil rayons X M Tenir l appareil rayons X l abri des personnes non autoris es Eviter une surchauffe de l anode dans le tube rayons X Mo M Ala mise en marche de l appareil rayons X v rifier si le ventilateur dans la partie tube fonctionne Le goniom tre s ajuste exclusivement par le biais de mo teurs pas pas lectriques E Ne pas bloquer le bras de cible et le bras de capteur du goniom tre et ne pas modifier le r glage par force LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Pour l exploitation on profite du fait que la section de diffusion pour la longueur d onde choisie est nettement plus petite que la section relative d absorption et peut tre approximati vement valu e par 2 cm A v3 0 2 g Na D apr s les quations lI VII on a apr s quelques transfor mations l quation d terminative sui
7. vante pour la section relative d absorption p cm A VII 2 0 2 VIII F7 p Na g Na La transmission R T Ro X Ro taux de comptage devant l att nuateur R taux de comptage derri re l att nuateur du mat riau irradi est mesur e pour une longueur d onde fixe du rayonnement X En appliquant la loi de Lambert T e w X x paisseur de l att nuateur le coefficient d att nuation lin aire u est calcul et partir de celui ci la section relative d absorption ta conform ment l quation VIII __ InT A Ta cm A 0 2 XI g Na a px Na Fig 2 Diffraction du rayonnement X sur un monocristal et pour le couplage 23 entre l angle du tube compteur et l angle de diffusion angle de brillance 1 collimateur 2 monocristal 3 tube compteur On utilise un goniom tre avec cristal de NaCI et un tube compteur de Geiger M ller en disposition de Bragg pour la s lection de la longueur d onde Le cristal et le tube compteur sont orient s dans un couplage 28 par rapport au faisceau de rayons X incident cela signifie que le tube compteur est chaque fois tourn d un angle deux fois plus grand que le cristal cf fig 2 Conform ment la loi de la r flexion de Bragg la longueur d onde 1 2 d sin XII d 282 01 pm cartement des plans du r seau du NaCl correspond l angle de diffusion dans le premier ordre de diffraction LEYBOLD Fiches d exp riences de p
8. x r N d LEYBOLD Physique atomique et nucl aire Rayons X Att nuation de rayons X LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Etude du coefficient d att nuation en fonction du num ro atomique Z M Mesure de la transmission T pour le rayonnement X en fonction du num ro atomique Z pour une longueur d onde fixe en dehors des ar tes d absorption M Etude de la subordination Z du coefficient d att nuation w en dehors des ar tes d absorption M V rification de la loi Z pour le coefficient d absorption r Notions de base L absorption et la diffusion contribuent ensemble l att nua tion du rayonnement X Le coefficient d att nuation lin aire p est donc constitu du coefficient d absorption lin aire et du coefficient de diffusion lin aire o 1 Ces coefficients sont proportionnels la masse et la densit p du mat riau irradi raison pour laquelle on utilise souvent ledit coefficient de masse T o u T o Tm m amn p p p Hm ll ou pour les m taux purs observ s ici les coefficients atomiques ou sections efficaces A Ha au Tr Ta Ny a Tri IlI A masse atomique relative N 6 022 1023 2 nombre d Avogadro mol L L L Comme pour l quation I on a Um Tm Om IV et Ma Ta Oa v L absorption du rayonnement X se base essentiellement sur l ionisation des atomes qui d livrent un
Download Pdf Manuals
Related Search