EXP:Halbwertszeit

In diesem Experiment soll die Halbwertszeit von ^137mBa experimentell bestimmt werden. Dafür werden ein Isotopengenerator zur Erzeugung eines ^137mBa-haltigen Eluats und CASSY einschließlich des Geiger-Müller-Zählrohr verwendet.

Versuchsaufbau Bestimmung der Halbwertszeit von Ba-137m. Neben dem Reagenzglas & dem Zählrohr ist auch CASSY zu sehen, welches die Daten an den Computer überträgt.

Benötigtes Material

Für das Experiment werden folgende Materialien benötigt

• Isotopengenerator
• Geiger-Müller-Zählrohr mit geeigneter Halterung
• Reagenzglas mit geeigneter Halterung
• Stativstangen mit Klemmen
• CASSY
• Laptop mit CassyLab 2
• Breadboard

Versuchsaufbau

Ba-137m haltiges Eluat setzt Gammastrahlung frei, welche von dem Geiger-Müller-Zählrohr detektiert wird

Schritt 1

Als erstes werden das Reagenzglas und das Zählrohr fest auf dem Breadboard montiert. Über dem Reagenzglas werden Stativstangen und eine Klemme so angebracht, dass später der Isotopengenerator eingespannt werden kann. Die Schutzkappe auf dem Zählrohr muss nicht abgenommen werden, da in diesem Versuch γ-Strahlung gemessen wird.

Schritt 2

Der Geiger-Müller-Zähler wird an den Sensor-Cassy 2 angeschlossen und dieser dann mit dem Laptop verbunden. Am Laptop wird das Programm CassyLab gestartet, der angeschlossene Sensor augewählt und die passenden Versuchseinstellungen vorgenommen. Man kann einerseits die Ereignisse messen oder die Rate. Außerdem sollte die Messzeit auf 10 Minuten gestellt und ein passendes Intervall für die Messung gewählt werden.

Schritt 3

Zunächste sollte der Nulleffekt gemessen werden. Dafür bietet es sich an die Einstellung Ereignisse zu wählen und die Messung über 10 Minuten laufen zu lassen. Alternativ kann man die Messung auch über 20 min strecken und die Nullrate durch die letzten Messpunkte bestimmen.

Schritt 4

Für die Messung der Halbwertszeit empfiehlt es sich die Rate zu messen. Dies liegt daran, dass die Rate auch einem exponentiellen Abfall folgt und damit für Schülerinnen und Schüler zugänglicher als die Betrachtung der Ereignisse ist. Die Betrachtung der Ereignisse in einem bestimmten Zeitintervall ist aber auch möglich und sollte bekannt sein. Der Isotopengenerator wird in die Klemme eingespannt. Dann werden die Schutzkappen des Generators abgenommen und der Schlauch aufgesteckt, so dass er in das Reagenzglas führt. Mit einer Spritze wird die Elutionslösung aufgezogen und auf den Generator aufgeschraubt. Durch das Drücken der Spitze wird so ^137mBa eluiert. Dann muss die Messung sofort gestartet werden. Es bietet sich ggf. an die Messung bereits früher zu starten und einige Messpunkte zu Beginn zu verwerfen.

Auswertung

Die Nullrate lag bei einer Messung über 10 Minuten bei 147 Ereignissen.

Die Messung mit Cassy lässt sich wie folgt durch ein Diagramm wiedergeben:

Halbwertszeitmessung bei einem Intervall von 2s

Der Literaturwert der Halbwertszeit von ^137mBa liegt bei 2,552 Minuten.

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Wie in der ersten Messung zu sehen, gibt es starke Schwankungen, da die Zerfälle dem statistsichen Zerfallsgesetz unterliegen. Um die Kurve zu glätten, kann das Messintervall verändert werden. Dies ist in Messung 2 und 3 zu sehen.

Datei:EXP Materie Halbwertszeit 100ms.png

Messdaten 2 mit Intervall von 100ms

Datei:EXP Materie Halbwertszeit 5s 1.jpg

Messdaten 3 mit Intervall von 5s

Der Isotopengenerator kann fühestens nach 20 Minuten wieder verwendet werden, da sich das Gleichwicht zwischen dem ¹³⁷Cs und ^137mBa wieder herstellen muss.

Sicherheitshinweise

Radioaktive Präparate oberhalb der Freigrenze

Fotos

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• Datei:EXP Materie Halbwertszeit 100ms.png

Literatur

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