Physikalisches Praktikum 1 Grundlagen 2 Aufgaben - Carl

Physikalisches Praktikum
Laborversuch:
1
Carl-Engler-Schule Karlsruhe
BS, BK, FS
Zerfallsgesetz
Grundlagen
Bei der Messung zum Zerfallsgesetz wird eine radioaktive Quelle (Isotopengenerator)
verwendet, bei der durch Schütteln ein kurzlebiges Zwischenprodukt des Zerfalls in der
Flüssigkeit gelöst wird. Von dort wird die Strahlung nach außen zur Messung abgegeben.
Zum Nachweis der Strahlung wird ein Geiger-Müller-Zählrohr verwendet. Die von diesem
abgegebenen elektrischen Impulse werden von einem elektronischen Zähler gezählt. Nach
jedem Impuls muss sich das elektrische Feld im Zählrohr wieder aufbauen. Während dieser
Zeit (Totzeit) werden Teilchen nicht sicher erfassst. Um eine Überlastung zu vermeiden, muss
die Zeit zwischen zwei Ereignissen im Schnitt viel größer als diese Totzeit sein.
2
Aufgaben
2.1
Vorbereitungen
Zur Einstellung der Zählrohrspannung kann der Generator im aktiven Zustand oder ein Co-60Strahler verwendet werden. Positionieren Sie den γ-Strahler vor das Zählrohr. Erhöht man die
Zählrohrspannung (bis max. 600V), dann wird die Zählrate zuerst mit der Spannung anwachsen
(Proportionalitätsbereich) und anschließend über einen größeren Bereich nur unwesentlich von
der Zählrohrspannung abhängen (Auslösebereich oder Plateau). Stellen Sie die
Zählrohrspannung so ein, daß etwa die Mitte des Plateaus erreicht ist.
2.2
Nullrate
Bestimmen Sie die Anzahl der Impulse, die durch Zerfälle im Material der Zählerumgebung
bzw. durch die Höhenstrahlung verursacht sind (das aktive Präparat ist weit vom Zähler
entfernt). Wählen Sie dazu die Torzeit des Zählers zu 10s. Führen Sie 25 Messungen durch
und berechnen Sie Mittelwert und Standardabweichung der Nullrate.
2.3
Zerfallsgesetz
Durch einen Behälter mit dem radioaktiven Isotop Cs-137 wird mit einer Spritze die
Eluationslösung in ein Reagenzglas gedrückt. Dabei geht das metastabile Barium aus dem
Beta-Zerfall in die Lösung. Im Reagenzglas befindet sich also nur Ba-137m, das innerhalb
weniger Minuten wieder zerfällt.
Das Nuklid im Reagenzglas wird in die Messposition gebracht. Der Abstand ist so zu wählen,
dass das Zählrohr nicht überlastet wird. Die eigentliche Messung beginnt nach wenigen
Sekunden.
Stellen Sie die Zählrate R (korrigiert um den Mittelwert der Nullrate) in Abhängigkeit von der
Zeit jeweils in einem Diagramm mit linearer bzw. einfach-logarithmischer Skalierung dar.
Bestimmen Sie grafisch oder über die zugehörige Ausgleichsfunktion die Halbwertszeit T 1/2 und
berechnen Sie daraus die Zerfallskonstante λ.
N(t) = N0*e-λ*t
Achtung! Beim CVK-Zähler liegt ein systematischer Gerätefehler vor. Bereits das Öffnen des
Tors führt zu einem Zählwert. Der angezeigte Wert ist also immer um 1 zu hoch.
In der Schule kann das Datenblatt zum Isotopengenerator eingesehen werden (2 Bilder).
zerfallsgesetz.odt
Geßler / Müller
Nov 2010
www.ces.karlsruhe.de/culm/
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