Absorption radioaktiver Strahlung Versuchsauswertung

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1 Versuche P2-80,82,84 Absorption radioaktiver Strahlung Versuchsauswertung Marco A. Harrendorf und, Gruppe: Mo-3 Karlsruhe Institut für Technologie, Bachelor Physik Versuchstag:

2 Inhaltsverzeichnis 1 Versuch 1: Eigenschaften des Geiger-Müller-Zählrohrs Versuch 1.1: Messung der Einsatzspannung und des Plateau-Anstiegs des Zählrohrs Versuch 1.2: Bestimmung des Nulleffekts Versuch 1.3: Bestimmung der Totzeit des Zählrohres nach der Zwei-Präparate- Methode Versuch 1.4: Überprüfung der Gültigkeit des Abstandgesetzes Versuch 2: Messung der Absorption von Alphastrahlung Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Auswertung Versuch 3: Messung der Absorption von Beta-Strahlung 12 4 Versuch 4: Messung der Absorption von Gammastrahlung Versuch 4.1: Bestimmung der Absorptionskurve der Gammastrahlung von Co- 60 und Cs-137 für das Material Blei Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Auswertung Versuch 4.2: Messung des Absorptionsvermögens verschiedener Materialien Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Auswertung Literatur 22 2

3 1 Versuch 1: Eigenschaften des Geiger-Müller-Zählrohrs 1.1 Versuch 1.1: Messung der Einsatzspannung und des Plateau-Anstiegs des Zählrohrs Die Spannung des Geiger-Müller Zählrohres wurde wie angegeben variiert und dabei die Zählrate beobachtet. Bis zu einer Spannung von 315V konnte keine Zählrate beobachtet werden, bis zu diesem Punkt befindet sich das Geiger-Müller-Zählrohr deshalb im Rekombinationsbereich. Einen Proportionalitätsbereich konnten wir bei diesem Zählrohr nicht feststellen. Die anschließende Plateaukurve besaß eine Steilheit von p 1 = In diesem Bereich ist die Zählrate also nahezu unabhängig von der verwendeten Spannung. Die Parameter p 0 und p 1 geben den Abbildung 1: Zählrate in Abhängigkeit von der am Zählrohr anliegenden Spannung y-achsenabschnitt und die Steigung der Fitgeraden an. Als Arbeitspunkt wurde schließlich eine Spannung V Arbeitspunkt festgelegt. 1.2 Versuch 1.2: Bestimmung des Nulleffekts V Arbeitspunkt = 400V (1) Wie in der Aufgabenstellung angegeben wurde aus der Häufigkeitsverteilung der gemessenen Untergrundraten für den Nulleffekt Mittelwert und Standardabweichung berechnet: Die Häufigkeit wurde dabei auf 1 normiert und auf eine Poissonverteilung gefittet. Rein rechnerisch ist der Mittelwert M ean = und die Standardabweichung RM S = Die gefittete Poissonverteilung, welche laut dem durchgeführten χ 2 -Test sehr gut passt, ergibt einen Mittelwert von µ = und eine Standardabweichung von ρ = µ = Da jede Messung ca. 5 Sekunden gedauert hat kann man die Untergrundrate mit dem Mittelwer- 3

4 Abbildung 2: Häufigkeitsverteilung der gemessenen Impulse ten abschätzen. R N = 0.35 (2) Eine genauere Angabe ist aufgrund der hohen Standardabweichung nicht sinnvoll. 1.3 Versuch 1.3: Bestimmung der Totzeit des Zählrohres nach der Zwei-Präparate-Methode Wie bereits in der Vorbereitung beschrieben wurde der Versuch aufgebaut und durchgeführt. Dabei wurde auch eine Messung ohne die Quellen durchgeführt und so die Zählrate des Untergrunds nochmals bestimmt. Der erhaltene Wert von rechtfertigt nochmals die Abschätzung im voherigen Teilversuch. Mit der Formel aus der Aufgabenstellung erhält man eine Totzeit von: ( τ = T ) N (N 1 + N 2 N 12 ) N 12 N 1 N 2 τ = µs (3) Im nachfolgenden wird jedoch die Totzeit nach der in der Vorbereitung beschriebenen folgenden Formel berechnet und verwendet. In dieser Berechnung wird die Untergrundrate nicht ver- 4

5 nachlässigt. t tot = X (1 1 Z ) mit Y X = R 1 R 2 R N R 12 Y = R 1 R 2 (R 12 + R N ) R N R 12 (R 1 + R 2 ) Z = Y (R 1 + R 2 R 12 R N ) X 2 τ = µs (4) Für die Berechnung der um die Totzeit τ tot und den Nulleffekt R N korrigierten Zählrate R korr gilt dann folgende Formel: R korr = R 1 R τ tot R N (5) Diese Korrektur wurde für alle nachfolgenden Versuche jeweils durchgeführt. Die einzelnen Messdaten können im Messprotokoll nachgesehen werden 1.4 Versuch 1.4: Überprüfung der Gültigkeit des Abstandgesetzes Zur Überprüfung des Abstandsgesetzes wurde der Mittelwert und die Standardabweichung der Zählraten des Geiger-Müller-Zählrohres als Funktion des Abstandes eines Gammastrahlers vermessen. Die Totzeit wurde korrigiert und der Abstand von Quelle und Stirnfläche der Quelle von 0.4mm berücksichtigt. Mittelwert und Standardabweichung wurden in Abbildung 3 doppellogarithmisch aufgetragen. Die Steigung der gefitteten Geraden, wie in den voherigen Schaubildern durch p 1 angegeben, gibt jeweils die exponentielle Abhängigkeit der Werte zum Abstand an. Obwohl die Messung nur einen sehr kleinen Fehler aufweist, und die exponentielle Abhängigkeit auch ohne den durchgeführten χ 2 -Test offensichtlich ist, ist der Wert der Steigung nicht wie erwartet 2 sondern kleiner. Fehlerquellen sind der geringe Abstand zum Detektor und die Hülle der Probe, welche die Strahlung wohl nicht isotrop auf einer Kugelfläche aussendet. 5

6 Abbildung 3: Mittelwert und Standardabweichung der Zählraten als Funktion des Abstandes 6

7 2 Versuch 2: Messung der Absorption von Alphastrahlung 2.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung erfolgten wie in der Versuchsvorbereitung beschrieben. Allerdings wurde der Versuch nicht von uns selbst, sondern von einer anderen Praktikumsgruppe (Leonie Flothow, Andreas Niemeyer) unter Verwendung der Am-241 Quelle durchgeführt. Aus Gründen der Zeitersparnis haben wir dann deren Rohdaten aus den Messungen erhalten und diese selbst ausgewertet. 2.2 Auswertung Berechnung des Nulleffekts für das eingesetzte Zählrohr Die Messungen zur Bestimmung der Absorptionskurve der Alphastrahlung von Am-241 wurden wie oben bereits erwähnt, von einer anderen Praktikumsgruppe an deren Messplatz ausgeführt. Es war daher erforderlich, den Nulleffekt für das für diesen Versuch eingesetze Zählrohr zu bestimmen. Messungen der anderen Praktikumsgruppe an derem Zählrohr ergaben bei einer Messzeit von jeweils 1 Sekunde bei 158 Einzelmessungen, die in der Tabelle 1 gezeigte Häufigkeitsverteilung für die Zählrate des Nulleffekts R N. Hieraus ergab sich folgender Mittelwert für den Nulleffekt des Zählrohrs R N : R N 0.24 ips Dieser Wert wurde anschließend für die Nulleffekt-Korrektur der gemessenen Zählraten R(d) verwendet. Zählrate R N [ips] Häufigkeit Tabelle 1: Häufigkeitsverteilung für die Bestimmung des Nulleffekts des im Versuch 2 eingesetzten Zählrohrs 7

8 Berechnung der Totzeit Die Totzeit t tot wurde für den verwendeten Detektor von der anderen Praktikumsgruppe bereits unter Verwendung folgender Formel in Versuch 1.3 bestimmt: t tot = X (1 1 Z ) Y mit t tot X = R 1 R 2 R N R 12 Y = R 1 R 2 (R 12 + R N ) R N R 12 (R 1 + R 2 ) Z = Y (R 1 + R 2 R 12 R N ) = s X 2 Bestimmung der Absorberdicke Bei der Bestimmung der Absorberdicke d ist neben dem eigentlichen Absorber zu berücksichtigen, dass das Zählrohrfenster und der Luftweg eine Schwächung der Alphastrahlung bewirkt. Diese Form der Schwächung kann durch das Hinzuaddieren eines Abstands d korr = 8 mm hinreichend genug berücksichtigt werden. Bestimmung der Zählrate Die Zählrate R αγ (d), die den Alpha- als auch Gammastrahlen- Anteil der Am-241 Quelle umfasst, wurde im Versuch dadurch bestimmt, dass für jede Absorberdicke d die Zählrate 98-mal mit einer Messzeit von jeweils 2 Sekunden gemessen wurde und anschließend daraus der Mittelwert gebildet wurde. Berechnung der Zählrate für die Alphastrahlung Die Zählrate R αγ (d) enthält Anteile der Alphastrahlung als auch der Gammastrahlung der Strahlenquelle. Aus diesem Grund war es notwendig, zunächst den Anteil der Gammastrahlung R γ (d) an der Zählrate zu bestimmen, indem durch Verwendung eines Absorbers der Anteil der Alphastrahlung unterdrückt wurde und bei einer Messzeit von jeweils 2 Sekunden für 98 Einzelmessungen die in der Tabelle 2 gezeigte Häufigkeitsverteilung für die Zählrate des Gammastrahlen-Anteils der Strahlenquelle gebildet wurde. Hieraus ergab sich folgender Mittelwert für den Gammastrahlenanteil an der Zählrate R γ (d): R γ (d) 0.36 ips Anschließend ließ sich hiermit die Zählrate für die Alphastrahlung R α (d) folgendermaßen berechnen: R α (d) = R αγ (d) R γ (d) 8

9 Zählrate R γ (d) [ips] Häufigkeit Tabelle 2: Häufigkeitsverteilung für die Bestimmung des Gammastrahlenanteils an der Zählrate Berechnung der korrigierten Zählrate für Alphastrahlung ohne Winkelkorrektur Anschließend wurde unter Berücksichtigung des zuvor ermittelten Nulleffekts R N und der Totzeit t tot die korrigierte Zählrate R α,korr (d) für die Alphastrahlung wie folgt berechnet: R α,korr (d) = R α (d) 1 R α (d) t tot R N Die gemessenen und berechneten Werte sind in der Tabelle 3 aufgeführt. Berechnung der korrigierten Zählrate für Alphastrahlung mit Winkelkorrektur Zusätzlich wurde für die Zählrate noch eine in der Versuchsvorbereitung hergeleitete Winkelkorrektur durchgeführt und die Zählrate R Ωkorr,α (d) über folgenden Zusammenhang berechnet: R Ωkorr,α (d) = R α,korr (d) 4π Ω = R α,korr (d) 4 d 2 Hierbei entspricht r dem Radius des Zählrohrfensters und beträgt r = 4.5 mm. Die Zählrate R Ωkorr,α (d) ist ebenfalls in der Tabelle 3 aufgeführt. d [mm] t [s] R αγ (d) [ips] R α,korr (d) [ips] R Ωkorr,α (d) [ips] Tabelle 3: Gemessene und berechnete Werte für den Versuch 2 In der Abbildung 7 sind die korrigierten Zählraten R korr (d) über der Absorberdicke d linear aufgetragen. Wie erwartet ergab sich eine exponentielle Abnahme der korrigierten Zählrate R korr (d) bei einer Vergrößerung der Absorberdicke d. In der Abbildung 8 sind die korrigierten Zählraten R korr (d) über der Absorberdicke d logarithmisch aufgetragen. Aus der Steigung der an die Daten gefitteten Regressionsgeraden ergab sich der Absorptionskoeffizient µ zu: µ = ( ) r 2 1 mm 9

10 Abbildung 4: Darstellung der Absorptionskurve von Blei unter linearer Auftragung und mit exponentiellem Fit Unter Berücksichtigung der Dichte ρ = g von Blei konnte hieraus der Massenabsorptionskoeffizient k von Blei bestimmt cm 3 werden: k = µ ρ = ( ± ) cm2 g Für die Halbwertsschichtdicke d 1/2 von Blei folgt dann: d 1/2 = ln 2 µ = 7.12 mm Diskussion der Energieabhängigkeit Eine Diskussion über die Energieabhängigkeit der Schwächung von Gammastrahlung basierend auf Messdaten ist nicht möglich, da die Absorptionskurve nur für ein Nuklid (Cs-137) bestimmt wurde. Der einschlägigen Fachliteratur (z.b. [Vogt]) lassen sich allerdings Schwächungskurven unter anderem für Blei entnehmen, die zeigen, dass der Massenabsorptionskoeffizient k für größere Photonenenergien kleiner wird. Diese Zunahme kann unter anderem damit erklärt werden, dass bei höheren Photonenenergie die Wirkungsquerschnitte für verschiedene Wechselwirkungsarten abnehmen und auch zunehmend mehr Wechselwirkungen (bsp. Paarbildung) auftreten, die nur eine geringe Energieabsorption im Absorbermaterial zur Folge haben. 10

11 Abbildung 5: Darstellung der Absorptionskurve von Blei unter logarithmischer Auftragung und mit linearem Fit 11

12 3 Versuch 3: Messung der Absorption von Beta-Strahlung Wie in der Aufgabenstellung gefordert und der Versuchsvorbereitung beschrieben wurde dieser Versuch durchgeführt. Totzeitkorrektur und Untergrundkorrektur wurden nach der Messung durchgeführt. Auf eine Korrektur der Ereignisse die durch Gamma-Strahlung verursacht wurden, konnte nach Absprache mit dem Betreuer, wegen Irrelevanz verzichtet werden. Weiterhin wurden Präparatschutzfolie, Zählrohrfenster und Luftweg mit einer äquivalenten Absorberdicke von 12µm bedacht. Das verwendete Geiger-Müller Zählrohr war dass in Versuch 1 verwendete. Die Totzeitkorrektur bezieht sich daher auf die Totzeit die in Versuch 1 in diesem Protokoll berechnet wurde. Abbildung 6: Absorptionskurve der β-strahlung von Sr-90/Y-90 Das Spektrum der Quelle beinhaltet 2 Spektren. Ein niederenergetisches des Sr-90 und ein höherenergetisches von Y-90. In Abbildung 6 erkennt man den Knick der dadurch im Verlauf der Absorptionskurve hervorgerufen wird deutlich für eine Absorberdicke von d = 200µm. Reichweite Aluminium. Dies entspricht daher der Reichweite der niederenergetischen Strahlung durch r Sr 90 = 200µm (6) Für die Reichweite des Y-90 schätzen wir an dieser Stelle ab, ab welcher Schichtdicke die Zählrate der Untergrundrate von R N = entspricht, mithilfe der Regressionsgeraden für die hochenergetische Absorption ergibt sich: r Y 90 = 3.8mm (7) 12

13 Die logarithmische Auftragung der Zählrate wurde für beide Kurventeile getrennt mit einer Geraden gefittet. Zur Geradenregression wurden dabei nicht über alle Messwerte hinweg vollzogen, da ab einer Schichtdicke von ca 800µm bereits ca. 50 % der Elektronen absorbiert wurden und die Annahme der exponentiellen Abnahme dann nicht mehr gewährleistet ist. Die letzten 3 Messungen tragen daher nicht zum Ergebnis bei. Absorptionskoeffizient Wie immer gibt der Parameter p 1 die Steigung im entsprechenden Bereich an. Diese Steigung entspricht gerade der Absorptionsrate für das jeweilige Spektrum. N(d) = N 0 e µ d (8) ln (N(d)) = ln (N 0 ) µ d (9) µ Sr 90+Y 90 = m µ Y 90 = m µ Sr 90 = m (10) (11) (12) Dabei ist zu beachten, dass für die niederenergetischen Elektronen nicht direkt die Steigung des Fittest für d < 200µm verwendet werden kann, da diese Steigung die Summe der Steigungen beider Absorptionskurven entspricht. Massenabsorptionskoeffizient Der Massenabsoprtionskoeffizient ist definiert als das Verhältnis des Absoprtionskoeffizienten zur Dichte des Absorbermaterials: κ = µ ρ (13) ρ Aluminium = 2700 kg m 3 (14) κ Sr 90 = m2 kg κ Y 90 = m2 kg Grenzenergie Die Grenzenergie wird mithilfe der in der Aufgabenstellung angegebenen Flammersfeld-Beziehung berechnet: (15) (16) (17) W = 1.92 R 2 ρ Rρ (18) W Sr 90 = 0.233MeV (19) W Y 90 = 2.17MeV (20) 13

14 Die Grenzenergie des Y-90 stimmt dabei gut mit dem Literaturwert von W Y 90,lit = 2.284MeV überein. Die Grenzenergie von Sr-90 W Sr 90,lit = 0.54MeV ist dagegen um Faktor 2 zu gering. Nach dem Literaturwert und der Flammersfeld-Beziehung sollte die Reichweite des Sr-90 fast 700µm betragen: r Sr 90,lit,F lam = 0.7mm (21) Masenabsorptionskoeffizient nach Gleason über die Grenzenergie berechnet: Der Massenabsoprtionskoeffizient wird nun κ = 17 E 1.43 (22) κ Sr 90,gleason = cm2 g κ Y 90,gleaon = 5.61 cm2 g = m2 kg = 0.56 m2 kg (23) (24) (25) Auch hier passt das Ergebnis für das Y-90 besser mit dem Messwert zusammen. Dies deutet darauf hin, dass die Reichweite des Sr-90 größer war als an dem Knick abgeschätzt werden konnte. 14

15 4 Versuch 4: Messung der Absorption von Gammastrahlung 4.1 Versuch 4.1: Bestimmung der Absorptionskurve der Gammastrahlung von Co-60 und Cs-137 für das Material Blei Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung erfolgten wie in der Versuchsvorbereitung beschrieben. Allerdings wurde der Versuch nicht von uns selbst, sondern von einer anderen Praktikumsgruppe (Pascal Casper, Wolfgang D) durchgeführt. Aus Gründen der Zeitersparnis haben wir dann deren Rohdaten aus den Messungen erhalten und diese selbst ausgewertet. Weiterhin wurde abweichend von der Beschreibung in der Versuchsvorbereitung nur eine Cs- 137 Quelle für die Messungen verwendet und auf den Einsatz einer Co-60 Quelle verzichtet Auswertung Berechnung des Nulleffekts für das eingesetzte Zählrohr Die Messungen zur Bestimmung der Absorptionskurve der Gammastrahlung von Cs-137 wurden wie oben bereits erwähnt, von einer anderen Praktikumsgruppe an deren Messplatz ausgeführt. Es war daher erforderlich, den Nulleffekt für das für diesen Versuch eingesetze Zählrohr zu bestimmen. Messungen der anderen Praktikumsgruppe an derem Zählrohr ergaben bei einer Messzeit von jeweils 1 Sekunde bei 158 Einzelmessungen, die in der Tabelle 4 gezeigte Häufigkeitsverteilung für die Zählrate des Nulleffekts R N. Hieraus ergab sich folgender Mittelwert für den Nulleffekt des Zählrohrs R N : R N 0.27 ips Dieser Wert wurde anschließend für die Nulleffekt-Korrektur der gemessenen Zählraten R(d) verwendet. Zählrate R N [ips] Häufigkeit Tabelle 4: Häufigkeitsverteilung für die Bestimmung des Nulleffekts des im Versuch 4 eingesetzten Zählrohrs 15

16 Berechnung der Totzeit Die Totzeit t tot wurde für den verwendeten Detektor von der anderen Praktikumsgruppe bereits unter Verwendung folgender Formel in Versuch 1.3 bestimmt: t tot = X (1 1 Z ) Y mit t tot X = R 1 R 2 R N R 12 Y = R 1 R 2 (R 12 + R N ) R N R 12 (R 1 + R 2 ) Z = Y (R 1 + R 2 R 12 R N ) = 9, s X 2 Bestimmung des Massenabsorptionskoeffizienten und der Halbwertsschichtdicke von Blei Aus den für die jeweilige Absorberdicke d gemessenen Zählereignissen N(d), wobei die Messzeiten t jeweils unterschiedlich waren, wurde zunächst die Zählrate R(d) über folgenden Zusammenhang bestimmt: R(d) = N(d) t Anschließend wurde unter Berücksichtigung des zuvor ermittelten Nulleffekts R N und der Totzeit t tot die korrigierte Zählrate R korr (d) wie folgt berechnet: R korr (d) = R(d) 1 R(d) t tot R N Die gemessenen und berechneten Werte sind in der Tabelle 5 aufgeführt. d [mm] t [s] N(d) R(d) [ips] R korr (d) [ips] Tabelle 5: Gemessene und berechnete Werte für die Bestimmung des (Massen- )Absorptionskoeffizienten von Blei In der Abbildung 7 sind die korrigierten Zählraten R korr (d) über der Absorberdicke d linear aufgetragen. 16

17 Abbildung 7: Darstellung der Absorptionskurve von Blei unter linearer Auftragung und mit exponentiellem Fit Wie erwartet ergab sich eine exponentielle Abnahme der korrigierten Zählrate R korr (d) bei einer Vergrößerung der Absorberdicke d. In der Abbildung 8 sind die korrigierten Zählraten R korr (d) über der Absorberdicke d logarithmisch aufgetragen. Aus der Steigung der an die Daten gefitteten Regressionsgeraden ergab sich der Absorptionskoeffizient µ zu: µ = ( ) 1 mm Unter Berücksichtigung der Dichte ρ = g von Blei konnte hieraus der Massenabsorptionskoeffizient k von Blei bestimmt cm 3 werden: k = µ ρ = ( ± ) cm2 g Für die Halbwertsschichtdicke d 1/2 von Blei folgt dann: d 1/2 = ln 2 µ = 7.12 mm 17

18 Abbildung 8: Darstellung der Absorptionskurve von Blei unter logarithmischer Auftragung und mit linearem Fit Diskussion der Energieabhängigkeit Eine Diskussion über die Energieabhängigkeit der Schwächung von Gammastrahlung basierend auf Messdaten ist nicht möglich, da die Absorptionskurve nur für ein Nuklid (Cs-137) bestimmt wurde. Der einschlägigen Fachliteratur (z.b. [Vogt]) lassen sich allerdings Schwächungskurven unter anderem für Blei entnehmen, die zeigen, dass der Massenabsorptionskoeffizient k für größere Photonenenergien kleiner wird. Diese Zunahme kann unter anderem damit erklärt werden, dass bei höheren Photonenenergie die Wirkungsquerschnitte für verschiedene Wechselwirkungsarten abnehmen und auch zunehmend mehr Wechselwirkungen (bsp. Paarbildung) auftreten, die nur eine geringe Energieabsorption im Absorbermaterial zur Folge haben. 18

19 4.2 Versuch 4.2: Messung des Absorptionsvermögens verschiedener Materialien Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung erfolgten wie in der Versuchsvorbereitung beschrieben, wobei die Absorberdicke d der einzelnen Absorbermaterialien jeweils d = 25 mm betrug. Allerdings wurde der Versuch nicht von uns selbst, sondern von einer anderen Praktikumsgruppe (Pascal Casper, Wolfgang D) durchgeführt. Aus Gründen der Zeitersparnis haben wir dann deren Rohdaten aus den Messungen erhalten und diese selbst ausgewertet Auswertung Bestimmung der korrigierten Zählrate Aus der für das jeweilige Absorbermaterial gemessenen Zählereignissen N, wobei die Messzeiten t für die verschiedenen Absorbermaterialien unterschiedlich waren, wurde zunächst die Zählrate R über folgenden Zusammenhang bestimmt: R = N t Anschließend wurde unter Berücksichtigung des in Kapitel 4.1 ermittelten Nulleffekts R N und der Totzeit t tot die korrigierte Zählrate R korr wie folgt berechnet: R korr = R 1 R t tot R N Die gemessenen und berechneten Werte sind in der Tabelle 6 aufgeführt. Material Ohne Holz Plexiglas Trovidur Beton Alumnium Eisen Messing Blei ρ [ g ] cm 3 t [s] N R [ips] R korr [ips] A 0.00 % 16.2 % 17.2 % 20.5 % 20.9 % 22.8 % 57.6 % 60.6 % 91.9 % Tabelle 6: Gemessene und berechnete Zahlenwerte für die Messung des Absorptionsvermögens verschiedener Materialien Auftragung der absoluten Zählrate über der Dichte In der Abbildung 9 ist die korrigierte Zählrate R korr in Abhängigkeit von der Dichte ρ des jeweiligen Absorbermaterials aufgetragen. Man erkennt deutlich, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der Zählrate R korr und der Dichte des Absorbermaterials ρ besteht. 19

20 Abbildung 9: Darstellung der absoluten Zählrate für die verschiedenen Absorbermaterialien Auftragung der Absorptionsrate über der Dichte Durch Messung der Absorption in Luft bzw. ohne Absorbermaterial und Bestimmung der korrigierten Zählrate R korr (Ohne) ist es möglich die Absorptionsrate A für das jeweilige Absorbermaterial wie folgt zu berechnen: A = R korr(ohne) R korr (Absorber) R korr (Ohne) In der Abbildung 10 ist die Absorptionsrate A in Abhängigkeit von der Dichte ρ des jeweiligen Absorbermaterials aufgetragen. Man erkennt wiederum, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der Zählrate R korr und der Dichte des Absorbermaterials ρ besteht. Weiterhin ist ersichtlich, dass besonders Material hoher Dichte (z.b. Blei) für die Schwächung von Gammastrahlung geeignet sind, während Materialien geringer Dichte (z.b. Plexiglas) auf Grund ihrer geringen Schwächungswirkung eher ungeeignet sind. 20

21 Abbildung 10: Darstellung der Absorptionsrate für die verschiedenen Absorbermaterialien 21

22 Literatur [Aufgabenstellung] Aufgabenstellung zu den Versuchen P2-80,82,84 [Vorbereitungshilfe] Vorbereitungshilfe zu den Versuchen P2-80,82,84 [Knoll] G.F. Knoll: Radiation Detection and Measurement [Vogt] H.-G. Vogt: Grundzüge des praktischen Strahlenschutzes 22