Isotopengenerator: Unterschied zwischen den Versionen
Aus Physik und ihre Didaktik Wiki
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
||
(12 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
Zeile 1: | Zeile 1: | ||
[[Kategorie:Materie]] | [[Kategorie:Materie]] | ||
__KEIN_INHALTSVERZEICHNIS__ | |||
<div class="row"> | <div class="row"> | ||
<div class="large-7 columns"> | <div class="large-7 columns"> | ||
Der Isotopengenerator löst mit einer Elutionslösung <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> aus einem <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math>-haltigen Substrat aus. Das dabei enstehende <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> lässt sich dann aufgrund seiner geeigneten Halbwertszeit experimentell nutzen. | Der Isotopengenerator löst mit einer Elutionslösung <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> aus einem <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math>-haltigen Substrat aus. Das dabei enstehende <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> lässt sich dann aufgrund seiner geeigneten Halbwertszeit experimentell nutzen. | ||
=== Aufbau und Funktionsweise === | === Aufbau und Funktionsweise === | ||
Zeile 12: | Zeile 11: | ||
'''Aufbau''' | '''Aufbau''' | ||
Der Isotopengenerator besteht aus einem Plastikkörper mit zwei Öffnungen. Bezogen auf das <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> besitzt der Generator eine Aktivität von 370 kBq. <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> zerfällt durch einen < | Der Isotopengenerator besteht aus einem Plastikkörper mit zwei Öffnungen. Bezogen auf das <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> besitzt der Generator eine Aktivität von 370 kBq. <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> zerfällt durch einen β<sup>−</sup>-Zerfall: | ||
:<math> | :<math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm {Cs} \to {}^{137*}_{\ 55} \mathrm {Ba} + \mathrm{e}^{-}+ \overline{\nu}_e </math> | ||
Das enstehende <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> ist metastabil und lässt sich damit abtrennen. Bei anderen Zerfällen wird auch Gammastrahlung frei, diese wird jedoch nahezu zeitgleich mit dem eigentlichen Zerfall abgegeben. | Das enstehende <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> ist metastabil und lässt sich damit abtrennen. Bei anderen Zerfällen wird auch Gammastrahlung frei, diese wird jedoch nahezu zeitgleich mit dem eigentlichen Zerfall abgegeben. | ||
'''Funktionsweise''' | '''Funktionsweise''' | ||
Zeile 37: | Zeile 26: | ||
Die Enstehung des <math>{}^{137*}_{\ 55} \mathrm{Ba}</math> ist hängt direkt mit dem Zerfall des <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> zusammen. Die Abgabe der Gammastrahlung durch das <math>{}^{137*}_{\ 55} \mathrm{Ba}</math> erklärt den zweiten Teil der zweiten Gleichung. Die Lösung der Differentialgleichung für die Aktivität des <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> lässt sich grafisch darstellen. Auf Basis dieser Lösung ist es auch ersichtlich, dass bis zur erneuten Verwendung des Generators entsprechend lang gewartet werden muss. Abhilfe leistet dabei die Verwendung eines frischen Generators. Neben der Verwendung zur Herstellung des Eluats lässt sich der gesamte Generator jedoch auch als Quelle von Gammastrahlung nutzen. | Die Enstehung des <math>{}^{137*}_{\ 55} \mathrm{Ba}</math> ist hängt direkt mit dem Zerfall des <math>{}^{137}_{\ 55} \mathrm{Cs}</math> zusammen. Die Abgabe der Gammastrahlung durch das <math>{}^{137*}_{\ 55} \mathrm{Ba}</math> erklärt den zweiten Teil der zweiten Gleichung. Die Lösung der Differentialgleichung für die Aktivität des <math>{}^{137*}_{\ 56} \mathrm{Ba}</math> lässt sich grafisch darstellen. Auf Basis dieser Lösung ist es auch ersichtlich, dass bis zur erneuten Verwendung des Generators entsprechend lang gewartet werden muss. Abhilfe leistet dabei die Verwendung eines frischen Generators. Neben der Verwendung zur Herstellung des Eluats lässt sich der gesamte Generator jedoch auch als Quelle von Gammastrahlung nutzen. | ||
=== Zubehör === | |||
Die Isotopengeneratoren befinden sich in einem Koffer. In diesem Koffer befinden sich eine Spritze zum Aufziehen der Elutionslösung und ein Schlauch. Die Spritze wird oben (d.h. auf der Seite der Beschriftung) angebracht und das Eluat kann dann durch den Schlauch in ein Reagenzglas tropfen. | Die Isotopengeneratoren befinden sich in einem Koffer. In diesem Koffer befinden sich eine Spritze zum Aufziehen der Elutionslösung und ein Schlauch. Die Spritze wird oben (d.h. auf der Seite der Beschriftung) angebracht und das Eluat kann dann durch den Schlauch in ein Reagenzglas tropfen. | ||
=== Experimente === | === Experimente === | ||
* [[BP:Gammaspektroskopie - Musik aus Atomkernen|Gammaspektroskopie - Musik aus Atomkernen]] | |||
* [[EXP:Abschirmung von Gammastrahlung|Abschirmung von Gammastrahlung]] | |||
=== Betriebsanweisungen === | |||
* [[BA:Radioaktive Präparate oberhalb der Freigrenze|Radioaktive Präparate oberhalb der Freigrenze]] | |||
=== Bedienungsanleitung=== | |||
* [https://www.ezag.com/fileadmin/ezag/user-uploads/isotopes/isotopes/Isotrak/isotrak-pdf/Operation_manuals/Isotopengenerator_2019_07.pdf| Bedienungsanleitung von Eckert & Ziegler] | |||
</div> | |||
<div class="large-5 columns"> | |||
[[Datei:HW_Materie_Isotopengenerator.jpg|400px|thumb|right|Koffer mit Isotopengenerator]] | |||
</div> | </div> | ||
<div class="large-5 columns"> | <div class="large-5 columns"> | ||
Zeile 56: | Zeile 51: | ||
{| class="wikitable" style="margin: auto; width: 100%"| | {| class="wikitable" style="margin: auto; width: 100%"| | ||
| Sammlungsposition | | Sammlungsposition | ||
| Tresor für radioaktive Materialien | | 1d (Tresor für radioaktive Materialien) | ||
|- | |- | ||
| Hersteller | | Hersteller | ||
Zeile 65: | Zeile 60: | ||
|- | |- | ||
| Sonstiges | | Sonstiges | ||
| Die Nutzung ist nur bei vorheriger Belehrung und unter Beachtung der | | Die Nutzung ist nur bei vorheriger Belehrung und unter Beachtung der rechtlichen Rahmenbedingungen möglich. Für die Verwendung ist die Eintragung in das Benutzungsbuch zwingend erforderlich. | ||
|} | |} | ||
</div> | |||
<div class="large-5 columns"> | |||
[[Datei:HW_Materie_Normierte Aktivität Ba137.jpg|400px|thumb|right|Zeitlicher Verlauf der Ba-137m Aktivität nach einem Elutionsvorgang]] | |||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
=== Fotos === | === Fotos === | ||
<div class="row"> | <div class="row"> | ||
<div class="large- | <div class="large-4 large-centered columns"> | ||
<ul class="example-orbit" data-orbit> | <ul class="example-orbit" data-orbit> | ||
<li class="active"> | <li class="active"> | ||
Zeile 97: | Zeile 85: | ||
</div> | </div> | ||
</div> | </div> | ||
{| | {| | ||
https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png | https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png | ||
Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de CC BY-NC-SA 4.0] | |||
|} | |} |
Aktuelle Version vom 2. August 2022, 13:02 Uhr
Der Isotopengenerator löst mit einer Elutionslösung aus einem -haltigen Substrat aus. Das dabei enstehende lässt sich dann aufgrund seiner geeigneten Halbwertszeit experimentell nutzen.
Aufbau und Funktionsweise
Aufbau
Der Isotopengenerator besteht aus einem Plastikkörper mit zwei Öffnungen. Bezogen auf das besitzt der Generator eine Aktivität von 370 kBq. zerfällt durch einen β−-Zerfall:
Das enstehende ist metastabil und lässt sich damit abtrennen. Bei anderen Zerfällen wird auch Gammastrahlung frei, diese wird jedoch nahezu zeitgleich mit dem eigentlichen Zerfall abgegeben.
Funktionsweise
Durch die Eluation wird das aus dem Plastikkörper ausgespült. Das verbleibt im Generator. Die Zerfallskinetik des gesamten Prozesses lässt sich durch zwei miteinander gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben:
Die Enstehung des ist hängt direkt mit dem Zerfall des zusammen. Die Abgabe der Gammastrahlung durch das erklärt den zweiten Teil der zweiten Gleichung. Die Lösung der Differentialgleichung für die Aktivität des lässt sich grafisch darstellen. Auf Basis dieser Lösung ist es auch ersichtlich, dass bis zur erneuten Verwendung des Generators entsprechend lang gewartet werden muss. Abhilfe leistet dabei die Verwendung eines frischen Generators. Neben der Verwendung zur Herstellung des Eluats lässt sich der gesamte Generator jedoch auch als Quelle von Gammastrahlung nutzen.
Zubehör
Die Isotopengeneratoren befinden sich in einem Koffer. In diesem Koffer befinden sich eine Spritze zum Aufziehen der Elutionslösung und ein Schlauch. Die Spritze wird oben (d.h. auf der Seite der Beschriftung) angebracht und das Eluat kann dann durch den Schlauch in ein Reagenzglas tropfen.
Experimente
Betriebsanweisungen
Bedienungsanleitung
Wichtige Daten
Sammlungsposition | 1d (Tresor für radioaktive Materialien) |
Hersteller | Eckert und Ziegler |
Isotop und Aktivität | Cs-137, 370 kBq |
Sonstiges | Die Nutzung ist nur bei vorheriger Belehrung und unter Beachtung der rechtlichen Rahmenbedingungen möglich. Für die Verwendung ist die Eintragung in das Benutzungsbuch zwingend erforderlich. |