Physikalisches Praktikum f¨ur Physiker - Physikalisches Institut

Bedienung des Programms HisTueGram
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Natürliche Radioaktivität
2. Wieso haben die im Versuch beobachteten Peaks eine Breite, d.h. warum werden nicht
alle vollständig absorbierten γ–Quanten einer ganz bestimmten Energie in einem ganz
bestimmten Kanal gezählt? Erläutern Sie die physikalischen Ursachen der endlichen
Breite! Was versteht man unter dem Begriff Halbwertsbreite? Ermitteln Sie für eine
Gauß-Verteilung den Zusammenhang zwischen σ und der Halbwertsbreite (engl.
FWHM, full width at half of maximum).
3. In einem frisch gereinigten radioaktiven Präparat wie z.B. Ra steigt die Aktivität
zunächst an. Können Sie sich dieses Verhalten erklären?
4. Wie kann α−, β−, γ−Strahlung abgeschirmt werden? Welche Rolle spielt die Energie
dieser Strahlung? Welcher grundsätzliche Unterschied besteht in der Abschirmung
von Teilchenstrahlung (α, β) und elektromagnetischer (γ) Strahlung? Wie kann man
kosmische Strahlung abschirmen?
5. Wie gefährlich ist natürliche radioaktive Strahlung eigentlich? Schätzen Sie dazu die
Zahl der Personen ab, die in Deutschland pro Jahr an Krebs durch natürliche radioaktive
Strahlung in Deutschland erkranken. Stellen Sie dies der Gesamtrate an Krebserkrankungen
gegenüber. Die stochastische Strahlenwirkung wird hier vereinfacht mit 1
Erkrankung pro 60 Sv angenommen (s.a. Anhang)
6. Warum sieht man beim Zerfall von 232 Th Linien bei 2615 keV, 2104 keV und
1593 keV?
8. Bedienung des Programms HisTueGram
Das Programm HisTueGram, welches 2006 von Hanno Rein speziell für diesen Versuch
entwickelt wurde, ist eine komfortable Software–Version eines Vielkanalanalysators (MCA,
multi channel analyser). Das Spektrum wird erstellt, indem die Signale (d.h. Zahlen), die
vom ADC kommen, proportional zur Signalhöhe verschiedenen Kanälen zugeordnet werden
und der entsprechende Kanalinhalt jeweils um eins erhöht wird. So entsteht während
der Messzeit ein Spektrum der Energieverteilung der in diesem Zeitraum gemessenen γ–
Quanten. Diesen Vorgang kann man am Bildschirm mitverfolgen, alle 256 Ereignisse wird
der Inhalt des Spektrums grafisch dargestellt. In der Versuchsanordnung ist der ADC mittels
einer Steckkarte in den PC integriert. Die im Versuch verwendete Auflösung beträgt 1024
Kanäle, was für die intrinsischen Auflösungen der Detektoren völlig ausreicht.
Der PC wird im Linux-Modus gebootet. Man meldet sich als Nutzer ”
praktikum“ an, das
Passwort wird Ihnen vom Betreuer mitgeteilt. Das Programm wird über ein Icon auf dem
Desktop aufgerufen.
• Start : Start einer Messung. Hier geben Sie lediglich die Messzeit ein, die weiteren
Optionen sind speziellen Aufgaben vorbehalten.
• Zoom in/out/alles : Zoomfunktionen. Haben Sie zuvor mit der linken Maustaste
einen Spektrenbereich markiert, so wird bei ”
Zoom in“ dieser Bereich dargestellt.
• Lineare Darstellung : Hier können Sie zwischen linearer und logarithmischer Darstellung
der Ordinate wählen.
• Kalibrierung : Das Kalibrierungsmenü wird aufgerufen. Die Kalibrierungspunkte
werden tabellarisch dargestellt mit Status, Energie, Kanalnummer, Beschreibung und
Abweichung von der (linearen) Kalibrierungsfunktion.
– Peak finden (ohne Untergrund) fügt einen neuen Kalibrierungspunkt (einen
Peak) hinzu:
1. Peaks mit gedrückter linker Maustaste markieren
2. Im Menü entsprechende bekannte γ–Energie und Bezeichnung eingeben
– Peak finden (mit Untergrund) erfordert zusätzlich zunächst die Markierung
von Untergrundbereichen links und rechts des Peaks.
Um die Kalibrierung auf andere gemessene Spektren anwenden zu können, müssen
Sie die Kalibrierungsfunktion abspeichern (im Menü Kalibrierung, das unkalibrierte
Spektrum messen oder einlesen und anschließend die Kalibrierung wieder laden.
Bei der Speicherung des Spektrums wird die Kalibrierungsfunktion mit abgespeichert,
ebenso wird zu jedem Kanal die zugehörige Energie berechnet.
• Untergrund ermöglicht es, den gemessenen Untergrund abzuziehen. Dabei werden
unterschiedliche Messzeiten automatisch berücksichtigt, die gleiche Kalibrierung wird
vorausgesetzt.
Nach Abschluss der Messungen können Sie Ihre Spektren per E-Mail verschicken. Die Dateien
sind im ASCII-Format abgelegt, ein Tabellenkopf sieht zum Beispiel so aus:
# HisTueGram
# Aufnahme: Freitag 14. Juli 2006 - 14:58:57
# Einstellungen
# Messzeit (s): 600
# Totzeit: 0.04 %
# Eichfunktion: f(x)=-15.413355+2.200318*x
#
# Kanalnummer TAB Ereignisse TAB Energie (laut Kalibrierung)
0 0 -15.41
1 721 -13.21
2 0 -11.01
3 0 -8.81
4 2 -6.61
....
• Stop : (vorzeitiges) Stoppen einer laufenden Messung
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