• Radioaktiver Zerfall und Absorption der Kernstrahlung
  • DanielSzredzinski
  • 16.09.2024
  • Physik
  • 13
Um die Lizenzinformationen zu sehen, klicken Sie bitte den gewünschten Inhalt an.

Im ers­ten Teil wird der Zer­fall des Nu­klids Stron­ti­um 90 un­ter­sucht. Im zwei­ten Teil steht ein Ex­pe­ri­ment zur Ab­sorp­ti­on der ent­ste­hen­den Kern­strah­lung im Mit­tel­punkt.

1
Stel­le die Zer­falls­rei­he von Sr90 an­hand der in M1 dar­ge­stell­ten Nu­klid­kar­te dar, wobei auch auf die Än­de­rung der Pro­to­nen­zahl 𝑍, der Neu­tro­nen­zahl 𝑁 und der Mas­sen­zahl 𝐴
ein­ge­gan­gen wer­den soll.
2
In einer Mo­dell­rech­nung soll für einen Sr90-​Strahler das Zer­falls­ge­setz an­ge­wen­det wer­den. Zu Be­ginn sind 1015 Sr90-​Kerne vor­han­den. Be­stim­me die An­zahl der Sr90-​Kerne, die nach 115,2 a zer­fal­len sind.

n(t): An­zahl der Kerne zum Zeit­punkt t

N0: An­zahl der Kerne zum Zeit­punkt t=0

: Zer­falls­kon­stan­te

tH: Halb­werts­zeit

3
In einem Ex­pe­ri­ment (M2) wird die Ab­sorp­ti­on von Kern­strah­lung eines Sr90-​Präparats an Alu­mi­ni­um un­ter­sucht. Die Mess­wer­te des Ex­pe­ri­ments sind in M3 dar­ge­stellt.
Die Flammersfeld-​Beziehung (M4) stellt einen Zu­sam­men­hang zwi­schen der En­er­gie der
Kern­strah­lung und ihrer ma­xi­ma­len Reich­wei­te in einem Ab­sor­ber­ma­te­ri­al her.
Be­grün­de mit der ma­xi­ma­len Reich­wei­te und der Flammersfeld-​Beziehung, von wel­chem Nu­klid der Zer­falls­rei­he die Kern­strah­lung aus­ge­gan­gen sein muss.
4
Zeich­ne an­hand der Mess­wer­te aus M3 ein 𝑑-𝑍-​Diagramm.
5
Er­mitt­le einen ex­po­nen­ti­el­len Zu­sam­men­hang zur Basis e, der die Mess­da­ten aus M3
im Be­reich 𝑑 < 0,4cm gut an­nä­hert, wobei das Vor­ge­hen in der im Un­ter­richt ver­ein­bar­ten Form zu do­ku­men­tie­ren ist.
6
Deute die Ab­wei­chung von der Null­ra­te in M4 für eine Schicht­di­cke 𝑑 > 0,4cm.
Hin­weis: Die Elek­tro­nen wer­den beim Auf­prall auf Alu­mi­ni­um stark ab­ge­bremst.

Ma­te­ri­al

M1: Aus­schnitt aus einer Nu­klid­kar­te
M2: Ver­suchs­auf­bau zur Un­ter­su­chung der Ab­sorp­ti­on von Kern­strah­lung eines Sr90-​Präparats
M3: Zähl­ra­te 𝑍 in Ab­hän­gig­keit der Dicke 𝑑 der Alu­mi­ni­um­schicht
Die Null­ra­te be­trägt 0,6 s-1, die Dich­te von Alu­mi­ni­um be­trägt 2,7 g/cm3. Die ma­xi­ma­le Reich­wei­te (voll­stän­di­ge Ab­sorp­ti­on) der Strah­lung ist er­reicht, wenn eine Er­hö­hung der Dicke der
Alu­mi­ni­um­schicht keine wei­te­re Ab­nah­me der Zähl­ra­te mehr be­wirkt.
M4: Flammersfeld-​Beziehung
x