Mithilfe von Gamma- und Betastrahlern soll das Abschirmungsgesetz von ionisierender Strahlung experimentell nachgewiesen werden. Dabei wird die Zählrate des jeweiligen Präparats mithilfe eines Zählrohrs gemessen und die Absorberdicke nach jeder Messung verändert.

Versuchsaufbau: Abschirmung von Gammastrahlung

Versuchsanleitung

Benötigtes Material

3-D-gedruckte Halterung für Bleiplatten
Zählrohr
3D-gedruckte Halterungen für die Präparate
passendes Post, Postholder und Base für die kleinere Präparathalterung
Gammastrahler (hier: Cs-137)

Versuchsaufbau

Zum ersten Versuchsteil, der Abschirmung von Gammastrahlung, wird das Experiment wie in der Abbildung oben erkennbar aufgebaut. Dabei werden zunächst der Probenhalter, die Bleihalterung und das Zählrohr in einer Linie aufgebaut. Dabei ist darauf zu achten, dass die Gammastrahlung direkt auf das Zählrohr ausgerichtet ist. Danach wird der Gammastrahler in die Probehalterung eingesetzt. Hierfür wird das Cs-137 Präparat des sich in der Sammlung befindenden Isotopengenerators verwendet.

Versuchsdurchführung

Die Zählrate des Gammastrahlers wird für die folgenden Bleidicken gemessen: 0,5 cm, 1 cm, 1,5 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 4,5 cm. In diesem Versuchsteil wurde mit dem digitalen Zählrohr "Radiation Alert Ranger" die Zählrate des Präparats gemessen. Das Zählrohr wird durch das Drücken auf die mittlere Taste eingeschaltet. Danach muss so lange auf die Taste "Mode" gedrückt werden, bis am Display schließlich "0 counts" zu lesen ist. Durch einen Klick auf die Taste "Count" kann die Messzeit durch das Drücken auf die "+"-, bzw. "-"-Tasten eingestellt werden. In der folgenden Auswertung wurde für jede Messung eine Messzeit von 5 min eingestellt.

Auswertung

Die Nullrate wurde bei den folgenden Darstellungen bereits berücksichtigt. Die Messwerte sind in der Abbildung unten zusammengetragen. Wie erwartet nimmt die Zählrate mit zunehmender Absorberdicke exponentiell ab.

Außerdem wurde ein exponentieller Fit der Form $f(x)=A\cdot e^{-B\cdot x}$ an die Messwerte angepasst. Dabei ergab sich als Fitparameter $B:B=0,7417{\text{ cm}}^{-}1$ , was dem linearen Abschwächungskoeffizienten für Blei entspricht.

In dieser Abbildung ist die Zählrate des 137-Cs Präparats über den unterschiedlichen Bleidicken aufgetragen. In rot ist ein exponentieller Fit der Form

f(x)=A\cdot e^{-B\cdot x}

durch die Messwerte gelegt. Bemerkung: Von den Messwerten in der Abbildung ist die Nullrate bereits abgezogen.

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Die Nutzung eines Präparats mit höherer Aktivität verringert die notwendige Messzeit.

Sicherheitshinweise

Fotos

    Versuchsaufbau: Abschirmung von Gammastrahlung

    Auswertung: Abschirmung von Gammastrahlung

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0

EXP

EXP:Abschirmung von Gammastrahlung

Aus Physik und ihre Didaktik Wiki

Inhaltsverzeichnis