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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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 hädi Verfasst am: 20. Dez 2008 17:53 Titel: Radioaktiver Zerfall |
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Hallo!
Wir beschäftigen uns zur Zeit im Unterricht mit Spektren radioaktiver Strahlung. Meine Frage:
Ich habe das so verstanden, dass beim Betazerfall eines bestimmten Elements nur Photonen einer einzigen Energie frei werden. Aber warum registriert das Zählgerät dann auch Photonen anderer Energien?
MfG
Hädi |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 20. Dez 2008 18:23 Titel: |
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Hui, erstmal sortieren!
Entstehen beim Beta-Zerfall wirklich Photonen?
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Ich habe ins Blaue geschossen und ins Schwarze getroffen - Friedrich Dürrenmatt |
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 20. Dez 2008 19:27 Titel: |
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sry, ich meinte Gamma :-) |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 20. Dez 2008 19:38 Titel: |
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Ok, Gammastrahlung.
Die Energie des Photons ist zwar charakteristisch für jedes Element - das stimmt schon, aber z.B. kann es auch 2 Gammaübergänge geben, wie z.B. beim Cobalt-60. Schau mal hier.
Warum im treten im Spektrum sonst noch mehrere Peaks auf? Hm, gute Frage, welches Zählgerät habt ihr denn verwendet/besprochen?
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Ich habe ins Blaue geschossen und ins Schwarze getroffen - Friedrich Dürrenmatt |
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 20. Dez 2008 20:00 Titel: |
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Wir haben ein Szintillationsmessgerät verwendet. Woher kommt denn die ganze Strahlung, die zwischen den Peaks der Übergänge gemessen wird?
MfG
Hädi |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 21. Dez 2008 11:59 Titel: |
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Wie funktioniert denn ein Szintillationszähler?
Wenn ihr das nicht besprochen habt, lies dir zum Beispiel mal den Anfang von diesem Artikel hier durch.
Und welche Effekte kennst du denn noch, bei denen Photonen wechselwirken?
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Ich habe ins Blaue geschossen und ins Schwarze getroffen - Friedrich Dürrenmatt |
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 21. Dez 2008 13:40 Titel: |
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hm also im Szintillator geben die Gammaquanten ihre gesamte Energie schrittweise ab und es entstehen Lichtblitze (->Photopeak). Andere Quanten verabschieden sich aus dem Szintillator ohne ihre ganze Energie in Form von Lichtblitzen abgegeben zu haben, in der Photokathode wird also nicht eine Anzahl an Elektronen ausgelöst, die proportional zur Energie des einfallenden Gammaquanten ist (-> niederenergetisches Gebirge vor dem Photopeak).
Kann man das so sagen? Oder hab ich da einen groben Verständnisfehler?
Danke für eure Hilfe
Felix |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 21. Dez 2008 16:11 Titel: |
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| hädi hat Folgendes geschrieben: | | hm also im Szintillator geben die Gammaquanten ihre gesamte Energie schrittweise ab und es entstehen Lichtblitze (->Photopeak). |
Der Photopeak entsteht, wenn ein Gammaquant seine gesamte Energie mit einmal an ein Hüllelektron abgibt.
Aber das Gammaquant könnte auch einfach mit einem Elektron der äußeren Hülle wechselwirken. Das ist dann der Compton-Effekt. Beim Compton-Effekt erhält das (als ruhend angenommene) Elektron einen Impuls und das Quant wird in seiner Richtung abgelenkt. Dabei muss aber nicht die gesamte Energie auf das Elektron übertragen werden. Das Gammaquant fliegt z.B. einfach unter einem anderen Winkel weg und stößt dann mit einem weiteren Elektron zusammen.
Damit hätte es dann schon Energie an 2 Elektronen übertragen. Diese Energie wird vom Szintillator absorbiert und als "Lichtblitz" sichtbar (wahrscheinlich nicht für das menschliche Auge). An der Photokathode werden dann die Sekundärelektronen erzeugt und im Verfielfacher verstärkt.
Soweit, so gut.
Nochmal zurück zum Compton-Effekt. Habt ihr den schon mal besprochen? Das einfallende Quant überträgt immer nur einen Teil seines Impulses. Die Elektronen erhalten je nach Streuwinkel unterscheidliche Energien - quasi ein Kontinuum von Energien. Und das ist dann diese kontinuierliche Verteilung vor dem Photopeak im Spektrum. Das Kontinuum endet mit der Compton-Kante (plötzlicher Abfall). Schau mal hier .
| hädi hat Folgendes geschrieben: | | Andere Quanten verabschieden sich aus dem Szintillator ohne ihre ganze Energie in Form von Lichtblitzen abgegeben zu haben |
Ja, aber die werden dann an der Umgebung zurück gestreut (zB an den Wänden), man will ja alles erfassen, also sind die schon so gebaut, das da nichts raus kann. Das ergibt auch einen Peak, nämlich den Rückstreupeak- im Bild oben der zweite von links.
| hädi hat Folgendes geschrieben: | | ... in der Photokathode wird also nicht eine Anzahl an Elektronen ausgelöst, die proportional zur Energie des einfallenden Gammaquanten ist (-> niederenergetisches Gebirge vor dem Photopeak). |
 Doch, das ist schon proportional, denke ich. Wie sollte man sonst messen?
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 21. Dez 2008 18:29 Titel: |
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| Zitat: | | Der Photopeak entsteht, wenn ein Gammaquant seine gesamte Energie mit einmal an ein Hüllelektron abgibt. |
Und was macht das Hüllenelektron dann? Wie wird jetzt aus der kinetischen Energie des Elektrons eine für die Energie des Gammaquants charakteristische Anzahl an Photonen, die ihrerseits wieder Elektronen aus der Photokathode lösen?
MfG
Hans |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 21. Dez 2008 19:38 Titel: |
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Das Elektron besitzt die Energie des Quants minus Ablösearbeit (welche aber nicht so wirklich riesig ist). Und dieses Elektron wechselwirkt wieder mit dem Szintillationsmaterial durch Stöße. D.h. es regt den Szintiallator an, so dass der dann diese "Lichtblitze" aussendet - zB wenn ein Elektron einer niedrigeren Schale durch Stoß mit dem ankommenden Elektron Energie erhält und ein Niveau in der Schale höher springt. Sobald es zurückspringt, wird Licht der Energie ausgesendet, die genau der Dfferenz der beiden Energieniveaus entspricht.
Ich hoffe, du verstehst, was ich geschrieben habe. Kommt mir gerade alles etwas schlecht formuliert vor. 
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 26. Dez 2008 14:34 Titel: |
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nein, ich glaube ich habe deine Erklärung schon verstanden, danke!
Ich habe eine weitere Frage:
Wir haben zusätzlich zu unseren Gammaspektren Untergrundspekten aufgenommen, welche dann von den Gammaspektren subtrahiert werden. Diese Untergrundspektren weisem einen relativ deutlichen Peak bei ca. 660keV auf. Woher kommt diese energiereiche Strahlung, bzw. handelt es sich dabei um eine Messungenauigkeit, die durch die Bauart des Messgerätes bedingt wird, so dass sie bei jeder Messung auftritt?
MfG
Hans |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 02. Jan 2009 20:20 Titel: |
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Strahlung aus dem Messgerät würde ich ausschließen. Warum aber gerade bei 660keV ein Untergrundpeak erscheint.... keine Ahnung. Vielleicht strahlt irgendwas in der Umgebung des Messplatzes (zB ein alter Monitor, aber da wäre die Energie wohl kleiner, eher im Röntgenbereich).
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 15. Jan 2009 00:29 Titel: |
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Hallo!
Ich habe noch eine weitere Frage zum Szintillationsmessgerät. Laut Hersteller hat das Gerät eine Messungenauigkeit von 9 %. Bin ich da auf dem richtigen Dampfer, wenn ich dafür alle in diesem Thread besprochenen Erscheinungen verantwortlich mache? (also: Comptoneffekt im Szintillator, nur teilweise Abgabe der Photonenenergie, Rückstreuung aus der Detektorwand.)
Oder sind diese 9% nur die direkte Streuung um den Photopeak, also warum man einen Peak bekommt und keine klare Linie?
MfG
Hädi |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 15. Jan 2009 13:29 Titel: |
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Hm, ich bin mir nicht sicher, was da mit 9% gemeint ist... Comtoneffekt, Photoeffekt, Comptonkontinuum etc. sind alles Erscheinungen, die auf jeden Fall auf treten. Du kannst dir das nicht so vorstellen, als würde das Gerät nur eine Energie absobieren müssen. Über die Fülle der Peaks und der charakteristischen Lagen dieser kann man Aussagen über die strahlende Quelle machen.
Ich vermute, die 9% Messungenauigkeit liegt eher im elektronischen Bauteill dahinter begründet, also im Sekundärelektronenvervielfacher und dem Analysator, der den ankommenden Strom einem Kanal zuweist.
Ich schau mal, ob ich ein Buch finde, was uns weiter helfen könnte.
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hädi
Anmeldungsdatum: 02.12.2008
Beiträge: 8
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| hädi Verfasst am: 15. Jan 2009 15:12 Titel: |
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jo, das wäre super!
Ich schreibe auch nich warum ich mir die Frage überhaupt gestellt habe, damit du weißt worauf das hinausläuft:
Wenn das Comptongebirge usw. in den 9 % enthalten sind, dann laufen ja die meisten Messfehler darauf hinaus, dass die Energie geringer gemessen wird als sie tatsächlich ist. Der durch die 9 % Messfehler abweichende Energiewert mittelt sich also nicht heraus, auch wenn ich sehr viele Messungen vornehme.
Anders, wenn es sich bei den 9 % lediglich um zufällige Fehler z.B. im Sekundärelektronenvervielfacher handelt, die gleicher Maßen Einfluss in positiver wie in negativer Richtung auf das Messergebnis haben. Dann könnte ich zum Beispiel mit Hilfe des Wurzel-n-Gesetzes abschätzen, wie sich die Standardabweichung der Messwerte um den Photopeak bei Verlängerung der Messdauer entwickelt.
Danke für deine Hilfe!
MfG
Hädi |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 15. Jan 2009 16:55 Titel: |
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Das kann ich dir gleich beantworten. 9% Messabweichunug bedeutet auf jeden Fall  9% Abweichung im Messergebnis!
Würdest du einen Szinitallationszähler bauen, der nur 3% Abweichung hat, dann hast du trotzdem ein genauso hohes Compton-Gebirge.
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