Das β-Spektrometer — Messung der kontinuierlichen ...

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BmT 18016014012010080604020Abb. 3: Kalibrierkurve des Beta-Spektroskops0Abb. 3a: Magnetfeld 0,4 als 0,8 Funktion 1,2 der Stromstärke 1,6 2 bei 2,4 2,8Verwendung der Spule 06514.00 (600 Wdg.) IAFür relativistische Partikel mit dem Impuls p gilt die Impulsbeziehung:Ec222 2 2= p + m c .Dabei ist E die Gesamtenergie der Partikel, die sich in diekinetische Energie E kinund in die Ruheenergie m 0c 2 aufteilt:E = Ekin+ m 0c2 .Für die kinetische Energie gilt demzufolge02 4E ( eBrc)kin= + m0c −m0c2Dies ist die gesuchte Beziehung zwischen Teilchenenergieund Kraftflußdichte. Bei einem mittleren Kreisbahnradiusr von 50 mm ergibt sich die in Abb. 3 dargestellte Kalibrierkurve.Steht kein Magnetfeldmeßgerät zur Verfügung, sokann die Feldstärke aus Abb. 3a ermittelt werden.2 .4 HANDHABUNG IM EXPERIMENT4.1 Erzeugung des magnetischen GleichfeldesZur Erzeugung des magnetischen Gleichfeldes für dasBeta-Spektroskop kann entweder (wie in Abb. 4) ein Aufbau-Elektromagnetbenutzt werden oder aber der Elektromagnet06480.01, der zur Erzeugung eines starken, homogenenFeldes mit zwei planen Polschuhen 06480.02auszurüsten ist.4.1.1 Anordnung mit Aufbau-ElektromagnetEinen geblätterten U-förmigen Eisenkern versieht man aufeinem Schenkel mit einer Spule (600 Wdg) und steckt darüberdas Beta-Spektroskop (wozu in den Kammerbodender Zentrierstift eingeschraubt sein muß).Auf den anderen Schenkel des U-Kerns steckt man denrunden, massiven Eisenkern 06490.01, der die gleicheHöhe wie das Beta-Spektroskop hat. Als Joch wird ein stabförmigergeblätterter Eisenkern aufgelegt. Bevor man dasJoch mit Hilfe einer Spannvorrichtung 06506.00 andrückt,muß das Beta-Spektroskop so gedreht werden, daß seinedrei Wanddurchbrüche (für Präparat, Zählrohr und Magnetfeldsonde)frei zugänglich sind.4.1.2 Anordnung mit Elektromagnet 06480.01Der Elektromagnet ist gemäß zugehöriger Bedienungsanleitungmit zwei planen Polschuhen 06480.02 zu versehen.Zwischen diesen soll das Beta-Spektroskop – mit seinenPolschuhen an den Magnetpolschuhen anliegend – eingeklemmtwerden, und zwar etwa mittig zwischen den Feldspulen.Bei zunächst geringfügig größerem Abstand derMagnetpolschuhe richtet man das Beta-Spektroskop (dessenZentrierstift entfernt wurde) so aus, daß die drei Wanddurchbrüche(für Präparat, Zählrohr und Magnetfeldsonde)frei zugänglich sind. Dann wird das Beta-Spektroskop mitden Magnetpolschuhen festgeklemmt.4.2 MagnetfeldmessungZur Messung der magnetischen Flußdichte im Innern desBeta-Spektroskopes dient das Teslameter in Verbindungmit der Tangentialsonde. Die Sonde wird – Sondenflächeparallel zu den Polschuhflächen des Beta-Spektroskops –209104.00
vorsichtig so weit in den Wanddurchbruch eingeschoben,bis ein mechanischer Widerstand spürbar ist. In dieser Stellungist die Sonde mit Hilfe von Stativmaterial sicher zu haltern,damit sie nicht abknicken kann, wodurch sie zerstörtwerden könnte.4.3 Zählrohr und Beta-StrahlerBeim Einsetzen von Zählrohr und Phywe-Präparaten (sieheGeräteliste) in die entsprechenden Wanddurchbrüche desBeta-Spektroskops ist keinerlei Justierung erforderlich: dasZählrohr wird vorsichtig bis zum Anschlag eingeschoben,das Präparat bis zum deutlich spürbaren Einrasten.4.4 AUFNAHME EINES BETA-SPEKTRUMSDurch Verändern des Spulenstromes wird das Magnetfeldschrittweise variiert und die jeweils zugehörige Zählrate gemessen.Trägt man die Zählrate über dem gemessenenMagnetfeld auf, so erhält man ein Diagramm, wie es inAbb. 5 für einen Sr-90-Strahler dargestellt ist. Mit Hilfe derKalibrierkurve (Abb. 3) läßt sich das Diagramm auswerten.5. MATERIALLISTEBeta-Spektroskop 09104.00Eisenkern, d = 40 mm, h = 25 mm 06490.01Amperemeter 1 mA– 3 A∼ 07036.00Netzgerät, universal 13500.93Digitalzähler, 4 Dekaden 13600.93Teslameter, digital 13610.93Hallsonde, tangential 13610.02Eisenkern, stabf., kurz, geblättert 06500.00Eisenkern, U-förmig, geblättert 06501.00Spannvorrichtung 06506.00Spule 600 Windungen 06514.01Zählrohr, Typ A 09025.11BNC-Kabel, l = 750 mm 07542.11Verbindungsleitungen(3x)Radioaktive Präparate:Präparat Sr-90, 74 kBq 09047.53Präparat Na-22, 74 kBq 09047.52Abb. 5: Beta-Spektrum von Sr-903 09104.00
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WISSENSCHAFTLICHE ARBEITFÜR DAS ST
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2. Physikalische Grundlagen2.1. Die
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2.2 Stabile und instabile Kerne2.2.
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2.2 Stabile und instabile Kerne•
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2.3 Der β-ZerfallDer Kehrwert der
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2.3 Der β-Zerfall2.3.2. Zerfallspr
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2 Physikalische Grundlagenβ + -Zer
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2 Physikalische GrundlagenAbb. 2.8.
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2 Physikalische GrundlagenVor dem Z
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2 Physikalische GrundlagenFormt man
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2 Physikalische GrundlagenAbb. 2.14
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3 Das β-Spektrometer(a)(b)Abb. 3.1
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3 Das β-Spektrometer3.1.3. Physika
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3 Das β-Spektrometer3.2. Vorbereit
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3 Das β-SpektrometerIn Abb. 3.9 wu
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3 Das β-SpektrometerAußerdem kön
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