EXP:Abschirmung von Gammastrahlung

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.

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 unten erkennbar aufgebaut. Dabei werden zunächst der Probenhalter, die Bleihalterung und das Zählrohr in einer Linie aufgebaut. Danach werden der Probenhalter und die Bleihalterung mit Holzklötzen so erhöht, damit das Loch der Probenhalterung mittig auf die Zählrohröffnung und die Bleistücke ausgerichtet ist. Danach wird der Gammastrahler in die Probehalterung eingesetzt. Hierfür wird das Cs-137 Präparat des sich in der Sammlung befindenden Isotopengenerators verwendet.

Versuchsaufbau: Abschirmung von Gammastrahlung

Durchführung

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

Von den gemessenen Zählraten wurde jeweils die Nullrate von 33 Counts pro min abgezogen. 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*exp(-B*x) an die Messwerte angepasst. Dabei ergab sich als Fitparameter B: B = 0,7417 cm^-1, was dem linearen Abschwächungskoeffizienten für Blei entspricht.

Datei:Experiment Materie Abschirmung Gammastrahlung.jpg

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*exp(-x*B) durch die Messwerte gelegt. Bemerkung: Von den Messwerten in der Abbildung ist die Nullrate bereits abgezogen.

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Tipp zur Versuchsdurchführung: Benutzt ein Präparat mit höherer Aktivität, da der exponentiell fallende Zusammenhang sonst nicht richtig gemessen werden kann.

Allgemein ist zu beachten: Je kleiner die Aktivität des Präparats, desto höher wähle deine Messzeit!

Sicherheitshinweise

• Radioaktive Präparate oberhalb der Freigrenze
• Bauartzugelassene radioaktive Präparate

Fotos

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      Versuchsaufbau: Abschirmung von Gammastrahlung
  

• slide 2

      Auswertung: Abschirmung von Gammastrahlung
  

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