Das β-Spektrometer — Messung der kontinuierlichen ...

3 Das β-SpektrometerDie eingezeichneten Fehlerindikatoren gehen aus der Ableseunsicherheit hervor undwerden für jeden Punkt gleich groß geschätzt. Durch die so gefundenen Parameter ist esmöglich, für jede beliebige Energie ɛ der β + -Teilchen die zugehörige CoulombkorrekturF (Z = 10, ɛ) zu bestimmen.Mit Gl.(3.18) lassen sich nun die Y -Werte berechnen und gegen ɛ aufgetragen. DerKurie-Plot für 22 Na ist in Abb. 3.24 dargestellt. Entgegen der Erwartung sind sehrstarke Abweichungen von einem linearen Verlauf zu erkennen. Im Bereich der Maximalenergieɛ 0 = 2, 07 sollte Y linear auf Null absinken und die ɛ-Achse schneiden.Stattdessen ist eine breite Verschmierung zu sehen, die für größere Energien langsamabklingt, den Wert Y = 0 aber nie erreicht. Sie ist, wie in den vorigen Abschnittenschon besprochen, auf die endliche instrumentelle Auflösung des Spektrometerszurückzuführen. Die daraus resultierenden, zu hohen Zählraten selbst jenseits derMaximalenergie wirken sich auch in der Kurie-Darstellung aus und verhindern dentheoretischen, linearen Verlauf im Endbereich. Im niederenergetischen Bereich siehtman weitaus größere Abweichungen, die auf verschiedene Ursachen zurückzuführen sind.In [36] wird diese Problematik in einem Beitrag von C.S. Wu 7 behandelt. Bei ihrenUntersuchungen machte Wu die Feststellung, dass Abweichungen für kleine ɛ auchvon der Dicke und Beschaffenheit der radioaktiven Quelle abhängen. Absorptions- undStreueffekte innerhalb des Präparats, sowie im Quellen-Trägermaterial sorgen dafür,dass erhebliche Deformationen im Spektrum auftreten. So muß die Quelle extremdünn und die Halterung sehr leicht sein, um auch im niederenergetischen Bereich eineLinearität zu erhalten.Die im Experiment verwendeten β-Quellen sind in Schulen zugelassen und daheraus Strahlenschutzgründen eingekapselt. Eine 20 µm-dicke Edelstahlfolie deckt denStrahler ab und verursacht so einen Energieverlust, der vor allem bei den niederenergetischenβ-Teilchen eine Rolle spielt. Außerdem kommt hinzu, dass die Quellen ingelöster Form auf ein Trägermaterial aufgetropft wurden. Durch das Auftropfen desPräparats entstehen aufgrund der anschließenden Kristallisation, enorme Variationeninnerhalb der Dicke. Autoradiographische Untersuchungen haben gezeigt, dass sichdie Dicken aufgetropfter Quellen lokal z.T wie 100 zu 1 unterscheiden und daher keinordentlicher Verlauf im Kurie-Plot zu erwarten sei [36]. Diese Uneinheitlichkeit innerhalbdes Strahlers, sowie Absorption im Material, in der Luft und im Zählrohrfensterbewirken, dass eigentlich gar keine niederenergetischen Positronen bzw. Elektronen imDetektor ankommen können. Das Spektrum erfährt folglich eine leichte Verschiebungzu kleineren Energien. Die sehr hohen Zählraten, die bei kleinen Magnetfeldstärken,d.h. bei kleinen Energien registriert werden, sind zusätzlich auf die Auflösung derSpektrometeranordnung zurückzuführen und bewirken gemäß Gl.(3.18) eine Abbildungauf zu hohe Y -Werte, die von einem linearen Verlauf abweichen.7 Chien-Shiung Wu: 1912 - 1997, chinesisch-amerikanische Physikerin,Wu-Experiment: Nachweis der Paritätsverletzung bei schwachen Wechselwirkungen.58