Versuch 88

In diesem Versuch messen wir die Halbwertszeiten von radioaktiven Silber-Isotopen.

Versuchsaufbau

Versuchsaufbau mit Zählrohr, Hochspannungsversorgung, Anschlussblock und Computer.

Neutronenquelle und Aktivierung

Als Neutronenquelle verwenden wir ²²⁶Ra, einen langlebigen α-Strahler, der in Beryllium eingebettet ist:

⁹Be + α → ¹²C2 + n + 5,76 MeV

Die schnellen Neutronen werden in Paraffin durch Stöße mit H-Atomen abgebremst (moderiert), um den Wirkungsquerschnitt für den Neutroneneinfang zu erhöhen.

Die stabilen Isotope ¹⁰⁷Ag und ¹⁰⁹Ag werden durch Einfang von langsamen (thermischen) Neutronen aktiviert:

¹⁰⁷Ag + n → ¹⁰⁸Ag* → ¹⁰⁸Ag

¹⁰⁹Ag + n → ¹¹⁰Ag* → ¹¹⁰Ag

Wir messen dann die Halbwertszeiten der instabilen Isotope ¹⁰⁸Ag und ¹¹⁰Ag.

Silber-Proben

Die Proben sind Hohlzylinder aus Silber. Mit der Schnur kann man die Proben leicht aus der Neutronenquelle holen.

Zählrohr

Wir verwenden ein Geiger-Müller-Zählrohr wie in Versuch 84, hier ohne die Blei-Abschirmung. Links der Eingang (SHV) für die Hochspannung, rechts die beiden Ausgänge (BNC und Lemo) für das Signal.

Der BNC-Ausgang liefert negative Pulse (ca. 2 V, 500 μs), der Lemo-Ausgang positive Rechteckpulse (ca. 5 V, 400 μs).

Die SHV-Buchse (links) ist der Eingang für die Hochspannung, maximal 650 Volt.

Die Hochspannung für das Zählrohr liefert ein Netzgerät wie in Versuch 84 (maximal 650 Volt).

Datenerfassung

Die Daten werden direkt mit einem Computer erfasst. Als Schnittstelle zum Experiment dient ein universeller Anschlussblock (National Instruments BNC-2120). Wir nutzen (mit einem zusätzlichen Verstärker) den Eingang USER 1, der wiederum verbunden ist mit CTR 1 SOURCE.

Wir verwenden ein einfaches Labview-Programm. Die Bedienung ist selbsterklärend. Ein Rechtsklick auf die Diagramme öffnet Optionen, insbesondere Export Data to Clipboard und Export Data to Excel.

Nuklidkarte

In einer Nuklidkarte sind alle rund 3300 bekannten Isotope entsprechend ihrer Protonen- und Neutronenzahl verzeichnet. Nur etwa 250 Isotope sind stabil, die anderen wandeln sich durch radioaktive Zerfälle in andere Isotope um.

Ein kleiner Ausschnitt mit Informationen zu Nukleonenzahl und Element, Halbwertszeit und Zerfallsarten.

Der gleiche Ausschnitt mit Farbcodierung entsprechend der Halbwertszeiten.

🔗 https://de.wikipedia.org/wiki/Nuklidkarte

🔗 https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/ (interaktiv)

📄 nuclidemap.svg (scalable vector graphics)