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pressure
Anmeldungsdatum: 22.02.2007
Beiträge: 2496
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 pressure Verfasst am: 24. Feb 2008 20:21 Titel: Cs-137 y-Spektrogramm |
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Ich hab hier gerade ein Diagramm, dass die  -Strahlen eines Cäsiumkernes bei einem Szintilationszähler darstellt. Die relative Impulsrate ist nach oben angetragen und die Quantenenergie nach rechts. Es handelt sich um einen NaJ (TI)-Kristall, der als Szintillationskristall dient.
Man kann die Photoline, die Compton-Kante und das Compton-Gebirge erkenne. Das ist mir soweit klar. Allerdings ist davor noch eine Peak sehr hoher Intensität (bei ca. 30 keV). Dabei handelt es sich um die K-Linien von Barium.
Doch wie kommt es zu diesem ?
Wo ist das Barium überhaupt, das vermutlich durch Röntgenemission und anschließenden Phototeffekt, diesen Peak erzeugt ? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 24. Feb 2008 20:49 Titel: |
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Bist du dir sicher, dass das ein Natriumiodid-Szintillationskristall war und nicht vielleicht ein Bariumfluorid-Szintillationskristall ( )?
Bariumfluorid-Kristalle sind ebenfalls sehr übliche Detektoren. ( Sie haben den Vorteil einer viel kürzeren Abfallzeit gegenüber NaI-Szintillatoren).
Und das wäre natürlich eine mögliche Erklärung für die Barium-Linien  |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 24. Feb 2008 20:52 Titel: |
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Zerfällt 137Cs nicht zu Barium?
Gruß
Marco |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 24. Feb 2008 20:59 Titel: |
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Stimmt, Marco, das wird es sein 
Cs 137 zerfällt durch Beta-Zerfall zu Ba 137 |
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pressure
Anmeldungsdatum: 22.02.2007
Beiträge: 2496
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| pressure Verfasst am: 24. Feb 2008 21:43 Titel: |
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Das bedeutet, dass aus dem Präperat diese Rontgenstrahlen kommen, die letztlich an der Photokathode Elektronen auslösen. Die radioaktive Strahlung quasi das schon zu Barium zerfallen Cäsium anregt und zu Röntgenemission bringt.
Danke für die schnelle Antwort. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
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| as_string Verfasst am: 25. Feb 2008 00:13 Titel: |
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Hallo!
Irgendwie habe ich Deinen Satz jetzt nicht so richtig verstanden... 
Ich denke eher, dass es so sein könnte: Irgendwann zerfällt ein 137Cs Kern durch beta-minus-Zerfall in einen 137Ba Kern. Dabei wird also ein Elektron und ein entsprechendes Anti-Neutrino frei, die sich die übrige Energie als kinetische Energie aufteilen. Die Energie dieses Elektrons kannst Du im Szintillator nachweisen.
Zurück bleibt aber jetzt ein Ba Kern, um den immer noch 55 Elektronen rum fliegen, obwohl er jetzt doch eine Kernladungszahl von 56 hat. Du hast also direkt nach der Reaktion kein "ganzes" Ba-Atom, sondern ein Ba-Ion. Das wird sich das nächstbeste Elektron einfangen und dabei eine Energie in Form eines Röntgen-Quants abgeben, die meistens der ersten Ionisationsenergie des Barium entspricht.
Dieses Photon fliegt jetzt u. U. wieder in Deinen Szintillator rein und gibt dort seine Energie ab. Das wird bei einem so energiearmen Photon bei einem NaJ-Szintillator wahrscheinlich meistens gleich zu einem Photoeffekt führen.
Im Photomultiplier sind nur die Photonen wichtig, die der NaJ-Kristall erzeugt hat. Es kann zwar schon passieren, dass auch eines dieser 30keV Photonen dort landet, aber das ist vernachlässigbar.
Gruß
Marco |
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pressure
Anmeldungsdatum: 22.02.2007
Beiträge: 2496
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| pressure Verfasst am: 25. Feb 2008 15:28 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: | Das wird sich das nächstbeste Elektron einfangen und dabei eine Energie in Form eines Röntgen-Quants abgeben, die meistens der ersten Ionisationsenergie des Barium entspricht.
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Was hat die erste Ionisationsenergie mit mit den K-Linien von Barium zutun ?
| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Im Photomultiplier sind nur die Photonen wichtig, die der NaJ-Kristall erzeugt hat. Es kann zwar schon passieren, dass auch eines dieser 30keV Photonen dort landet, aber das ist vernachlässigbar.
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Die Impulsrate diese Peaks ist die mit Abstand größte !
Um noch mal auszudrücken, was ich gemeint habe und du nicht verstanden hast: Das Cäsium ist schon zum Teil durch Beta-Zerfall zu Barium zerfallen. Emittiert nun ein anderer Cäsiumkern ein Gammaquant, dann regt dieses ein Bariumatom an, woraufhin dieses Röntgenstrahlung abgibt, die genau diesem Peak entspricht. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 25. Feb 2008 21:08 Titel: |
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| pressure hat Folgendes geschrieben: | | Was hat die erste Ionisationsenergie mit mit den K-Linien von Barium zutun ? |
Mmh... gute Frage...
| pressure hat Folgendes geschrieben: | | Die Impulsrate diese Peaks ist die mit Abstand größte ! |
Deshalb muss das Photon aber nicht direkt im Photomultiplier gelandet sein. Ich bezweifle sogar, dass dann diese Energie raus kommen würde. Der Witz ist doch, dass die im Photomultiplier gemessene Ladungsmenge eher etwas mit der Anzahl der eingefangenen Photonen zu tun hat, als mit der Energie der einzelnen Photonen. Du kannst also die Energie des 30keV Photons mE nur messen, wenn es im Szintillationskristall mehrere neue Photonen mit einer bestimmten Energie produziert. Diese Photonen werden dann erst durch den Photomultiplier "gezählt".
Wenn das die am häufigsten gemessene Energie ist, dann bedeutet das einfach auch, dass eben mehr Quanten durch atomare Übergänge im irgendwelchen Barium-Atomen produziert werden, als andere, energiereichere Teilchen. Warum das so ist, ist halt die Frage.
| pressure hat Folgendes geschrieben: | | Um noch mal auszudrücken, was ich gemeint habe und du nicht verstanden hast: Das Cäsium ist schon zum Teil durch Beta-Zerfall zu Barium zerfallen. Emittiert nun ein anderer Cäsiumkern ein Gammaquant, dann regt dieses ein Bariumatom an, woraufhin dieses Röntgenstrahlung abgibt, die genau diesem Peak entspricht. |
Ja, so weit hatte ich das schon verstanden, denke ich. Vielleicht ist es auch so, ich weiß es nicht. Nur ist der Punkt, dass das Barium eine sehr viel kürze Lebenszeit hat, wie das Cs. Irgendwas mit ein paar Minuten waren das glaube ich. Allerdings müsste man jetzt mal nachschauen, in was das dann weiter zerfällt. Vielleicht ist das auch wieder ein anderes Barium? Glaube ich aber eher nicht, dann müsste es ja einfach Neutronen abgeben oder so. Stelle ich mir etwas schwierig vor.
Ich gehe also davon aus, dass im Verhältnis zum Cs nur sehr wenig Barium in der Probe ist. Deshalb denke ich, dass es etwas damit zu tun haben muss, dass gerade aus einem Cs ein Barium wurde. Für ein Atom ist dabei eben der fundamentale Unterschied, dass der Kern "plötzlich" ein Proton mehr hat, also vorher und deshalb auch um eine Elementarladung höher geladen ist. Meine Überlegung war jetzt eben, dass dann ja wieder ein Elektron irgendwie an das Atom "gebunden" werden müsste und es deshalb für den Übergang auch ein weiteres Photon erzeugt werden müsste.
Warum das dann gerade ein Übergang auf die innerste Schale ist, kann ich mir so allerdings noch nicht erklären. Könnte natürlich sein, dass das innerste Elektron vom davon fliegenden Elektron raus gekickt wird und dann wieder eines zurück fallen muss. Aber das würde wahrscheinlich nicht immer passieren und wenn die Linie so stark ist, müsste es ja gerade sehr häufig sein. Es ist natürlich schon möglich, dass das davon fliegende Elektron dann auch mehrere, auch schon vorhandene Ba-Atome anregt, aber warum dann nicht noch mehr Cs-Atome und warum gerade eine K-Linie? Wenn es wirklich eine Ionisation des e- wäre, dann müsstest Du ja alle möglichen Linien der in der Probe vorhandenen Elemente sehen können. Oder liegt nur die des Barium in einem Bereich, den man mit dem Szintillator messen kann?
Ich glaube noch am ehesten, dass wenn ein Cs-Kern in ein Barium zerfällt, dass dann dabei immer auch ein Elektron auf die neue innerste Schale des Ba fällt, warum auch immer. Die Elektronen erreichen aber vielleicht nicht mehr alle den Szintillator, weil sie in Materie generell nicht so besonders weit kommen, aber das Photon das gleichzeitig auch immer entsteht, hat damit keine Probleme. Dann würdest Du bei einem Zerfall mit recht hoher Wahrscheinlichkeit immer dieses 30keV Photon sehen und nur weniger häufig die Energie eines Elektron, das bei der selben Reaktion auch entsteht. Weiter weiß ich da auch nicht...
Gruß
Marco
//Edit: Ich muss da irgendwas verwechseln. Barium-137 scheint stabil zu sein. Ich meine zwar trotzdem, dass in der Probe mehr Cs als Ba drin sein sollte und deshalb die Cs-Linie dann doch genau so zu sein sein müsste, wie die des Ba, so dass ich immer noch der Überzeugung bin, dass es etwas mit dem fehlenden Elektron direkt nach der Umwandlung zu tun haben müsst, aber ich weiß es halt auch nicht... |
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pressure
Anmeldungsdatum: 22.02.2007
Beiträge: 2496
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| pressure Verfasst am: 26. Feb 2008 07:48 Titel: |
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Danke für die ausführliche Antwort. Ich hänge heute mal das Diagramm an, vielleicht erkennst du, oder jmd. anderes mehr. |
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