2.7 Versuchsdurchführung und Auswertung

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1 Lange Halbwertszeten - Versuchsdurchführung und uswertung 58.7 Versuchsdurchführung und uswertung.7.1 Wahl der geegneten Enstellungen der Elektronk De Enstellungen der Elektronk snd dahngehend zu oteren, dass ene saubere rennung von Sgnal und Rauschen gelngt. Dazu wurden de usgangssgnale des Vorverstärkers, des Hautverstärkers und des Enkanalanalysators auf de szllosko betrachtet. Der Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers st be verwendeten lfer 14 PC der Fra rtec ntern festgelegt und lässt sch ncht vareren. Das usgangssgnal des Vorverstärkers wrd t de lfer rtec 571 verstärkt. Zur otalen Forung, d.h. zur Glättung der Sgnale wrd ene geegnete shang te gewählt. Der Enkanalanalysator wrd n dese Versuch ntegral ode betreben, wel nur de Zählrate, ncht aber de Iulsaltude von Bedeutung st. Stellt an de untere Schwelle allerdngs so nedrg we öglch en, so lefert der EK be jede Engangsuls zwe usgangsulse. Durch Beobachten der Sgnale a szllosko kann deser Effekt durch geegnete Wahl der unteren Schwelle vereden werden..7. Zählrohrcharakterstk.7..1 Messung der Zählrohrcharakterstk t Uran-8 Mt ener Messzet ro Sannungswert von t 50 s wrd de Zählrohrcharakterstk aufgenoen, de n bbldung.7 unter Berückschtgung der Untergrundessung dargestellt st. Man erkennt deutlch de erwarteten Plateaus für α- und β-strahlung. Der Zweck der ufnahe der Zählrohrcharakterstk st nur ene qualtatve bschätzung der rbetsbereche für α- und β-strahlung. I nächsten Versuchstel werden sch genauere Messungen der Plateaus anschleßen. Daher wrd an deser Stelle auf ene Fehleranalyse verzchtet.

2 Lange Halbwertszeten - Versuchsdurchführung und uswertung 59 bbldung.7: Zählrohrcharakterstk t Uran-8.7. Halbwertszet des renen α-strahlers Saaru-147 Zur Bestung der Halbwertszet von 147 S wrd zuerst de rbetssannung durch ufnahe des α-plateaus bestt. Be deser Sannung wrd dann de ktvtät von 147 S geessen und unter Berückschtgung des geessenen Untergrunds de Halbwertszet berechnet ufnahe des α-plateaus t Saaru-147 Zur uswahl der Sannung für de Messung der Halbwertszet von Saaru wrd n dese Versuchstel das α-plateau t Saaru aufgenoen. Dazu wurde de Schrttwete der Sannung von U 100 V und de Messzet ro Sannungswert von ste t 00 s gewählt. Grund deser zusätzlchen Messung des α-plateaus t Saaru st, dass be Uran berets Elektronen be Sannungen nachgewesen werden, be denen das α-plateau noch ncht vollständg errecht st. Dskuteren Se auch Gründe für den lechten nsteg der Zählrate Berech des Plateaus.

3 Lange Halbwertszeten - Versuchsdurchführung und uswertung Messung der ktvtät von Saaru-147 Wählen Se nach der Veressung des α-plateaus t de renen α-strahler 147 S für de Messung der ktvtät von 147 S ene rbetssannung n der Mtte des Plateaus. Dskuteren Se Gründe für de Wahl der Sannung auf de Plateau. Wählen Se de Messzet so, dass Se enen atven Messfehler n der Größenordnung von etwa % erhalten. Entnehen Se dafür enen Erwartungswert für de Zählrate von Saaru auf de α-plateau aus der aufgenoenen Zählrohrcharakterstk..7.. Berechnung der Halbwertszet von Saaru-147 Unter Verwendung von (.) erhält an de Halbwertszet von Saaru nach (1.9) RS l n ln n. (.14) F d 4 n d 1 l V De axale Rechwete R von α-strahlung n Saaru und de Dchte ρ S von Saaruoxd snd unbekannt, se lassen sch aber t Hlfe ener äherung R ρ const. von Bragg und Cleean durch bekannte Werte n elneren. Dabe bezechnet das effektve togewcht ener Substanz, das sch über de Bezehung (.15) aus de togewcht enes Eleents Substanz berechnet. Dat erhält an und de atven ntel an der R S R ρ ρ S, S,. (.16) Wendet an (.15) auf und Saaruoxd an, erhält an en effektves togewcht von, + + r r 0,7551,88 14,01 + 0,01 16,00 + 0,019 9,95 (.17) und enes von Saaru

4 Lange Halbwertszeten - Versuchsdurchführung und uswertung 61, S S S ( + ) ( + ) S 11,149 S S + + S (.18) Mt ener Rechwete von α-strahlung n von R 1, 1 c, ener Dchte von ρ 0, 0016 g/c³ und den Ergebnssen aus (.17) und (.18) ergbt sch für Saaru das Produkt aus axaler Rechwete und Dchte geäß (.16) zu R S ρ S R ρ, S, 11,149 1,1 0,0016,88 g 4,06 10 c g c (.19) De nzahl der 147 S-Kerne erhält an t der atven Häufgket von h 0,1487 von 147 S n natürlche Saaru durch S h, (.0) de nzahl der Saaruoxdoleküle S ergbt sch aus der Masse der Probe, der atven Molekülasse, S und der vogadrozahl zu S. (.1), S Dat erhält an schleßlch de Halbwertszet von Saaru ( S) ln RS 4 n d ln RS ρ S n, S h F const. F n (.) Zur Berechnung der berfläche F des Präarats wrd der Innenradus des verwendeten lunuschälchens durch ehrfaches Messen des Radus t ener Scheblehre bestt. Unter Verwendung der Messergebnsse sowe durch Ensetzen von (.19) und der Konstanten ergbt sch schleßlch de Halbwertszet von 147 S.

5 Szntllatonszähler - Versuchsdurchführung und uswertung Halbwertszet des renen β-strahlers Kalu ufnahe des β-plateaus t Kalu-40 Zur uswahl der Sannung für de Messung der Halbwertszet von Kalu wrd n dese Versuchstel das β-plateau t Kalu aufgenoen. Grund für dese Messung st de atsache, dass de Zählrate von Uran vor Errechen der Endsannung von U 4000 V weter anstegt und de Zählrate de des β-plateaus überschretet. end Es wrd we be α-plateau ene Schrttwete der Sannung vonu 100 V, als Messzet ro Sannungswert st t 100 s ausrechend. ste.7.4. Massenabhängge Messung der sezfschen ktvtät von Kalu-40 ach (.6) ergbt sch de Iulsrate n bhänggket von der Masse geäß n( ) e a µ s F ρ F ρ 1 1 µ b ( e ). (.) Varert an de Masse der Probe, lassen sch durch Interolaton der Messwerte de Paraeter a und b gewnnen, aus der sch de sezfsche ktvtät von 40 K besten lässt. Berückschtgen Se be der Fehleranalyse de Koraton von a und b Berechnung der Halbwertszet von Kalu-40 Kalu zerfällt durch zwe Prozesse, unter Verwendung von (1.4) und (.1) ergbt sch de Zerfallskonstante von Kalu λ λ + λ 1, 1 λ β β ges E.C. (.4) I Versuch kann nur de nzahl der β - -Zerfälle geessen werden, d.h. de ktvtät ( β ). Daher erhält an unter Berückschtgung von.4 de Halbwertszet von 40 K ln λ ln + λ ln 1,1 λ 1 ges λ.. β E C β ln. (.5) 1,1 ( β ) De Iulsrate n () n bhänggket der Masse ergbt sch nach (.6) zu

6 Szntllatonszähler - Versuchsdurchführung und uswertung 6 easure µ s F ρ F n ρ ( ) 1 e a 1 µ b ( e ). (.6) us der Stegung ab der angenten an n () an der Stelle 0 und den Korrekturen t de Rückstreufaktor f 1, 9 für lunu und de Verhältns des Rauwnkels π der nachwesbaren Strahlung zu vollen Rauwnkel von 4 π ergbt sch de sezfsche ktvtät s a b / f. us der atven Molekülasse, von Kaluchlord, der atven Häufgket KCl h 0, von 40 K n natürlche Kalu und der vogadro-zahl erhält an de nzahl der 40 K-Kerne, KCl h (.7) und t (.1) schleßlch de Halbwertszet 40 ( K ) ln f h ln h 1 (.8) 1 const. 1,1 a b, KCl 1,1 s, KCl s Unter Verwendung der Ftaraeter a und b und durch Ensetzen der Konstanten ergbt sch de Halbwertszet von 40 K.