8  Gamma-Spektroskopie

8.1  Lernziele

Der Versuch soll Kenntnisse über Entstehung, Art und Nachweis von radioaktiver Strahlung vermitteln, wobei experimentell nur γ-Strahlen behandelt werden. Daneben soll der Umgang mit radioaktiven Präparaten und den Messgeräten geübt werden. Es sollen Kenntnisse über γ-Strahlen vermittelt werden.

8.2  2. Lerninhalte

1. Kernmodelle, Möglichkeiten und Grenzen
2. Kernumwandlungen, Kernstrahlen
3. Nachweis von Kernstrahlen
4. Wechselwirkungen von γ-Strahlen mit Materie
5. Szintillations- und Halbleiterdetektoren für γ-Strahlen
6. Ein- und Vielkanalanalysatoren
7. Umgang mit radioaktiven Präparaten (Strahlenschutz)

8.3  Aufgaben

8.3.1  Erster Versuchstag

• Einführung in die Meßtechnik für γ-Spektren
• Kalibrierung des Vielkanalanalysators
• Aufnahme der Energiespektren von bekannten Strahlern (¹³⁷Cs,⁶⁰Co, ²²⁶Ra, ²⁴¹Am,⁹⁰Sr ) mit dem Ge- oder GeLi - Detektor
• Aufnahme der Energiespektren von unbekannten Proben

8.3.2  Zweiter Versuchstag

• Messungen mit NaJ-Szintillationsdedektoren:
  Absolut-Bestimmung des Absorptionskoeffizienten von Pb mit der ¹³⁷Cs -Quelle
• Winkelabhängige Compton-Streuung: Messung der Energie des gestreuten γ-Quants, sowie der Energie des gestreuten Elektrons.
• Energiespektren von unbekannten Proben, sowie von technischen Produkten.

8.4  Literatur

Mayer-Kuckuck

Kernphysik

Frauenfelder, Henley

Kerne und Teilchen

Duivenstijn, Venverloo

Praktische γ-Spektroskopie

Adams, Dams

Applied Gamma-Ray Spectrometry

Allkofer

Teilchen Detektoren

Abend, Vogelsang

Nukleare Elektronik

Lederer, Shirley

Table of Isotopes

Süßegger, C.

Staatsexamensarbeit (1977)

K.Kleinknecht

Detektoren für Teilchenstrahlung

P. Marmier

Kernphysik

Grimsehl

Lehrbuch der Physik IV

Yoshihara, Kudo und Sekine

Periodic Table with Nuclides and Reference Data

8.5  Hinweise

Dieser Versuch unterliegt der Strahlenschutzverordnung. Er erfordert daher genaue Kenntnisse dieser Vorschrift. Dies wird vom Strahlenschutzbeauftragten in einer Strahlenschutzbelehrung sichergestellt.

Ohne diese Belehrung darf der Versuch nicht durchgeführt werden.

Es ist möglich und wird empfohlen, ein Spektrum eines radioaktiven Minerals, eines technischen Produktes (alte Uhr mit Leuchtziffern, ”strahlende” Badezimmerkachel oder ähnliches) zu untersuchen. Diese Materialien sollten von den Gruppen selbst vorgeschlagen und mitgebracht werden. Wegen der kleinen Aktivitäten wird die Aufnahme des Spektrums in der Regel automatisch über Nacht gemessen.

Unterlagen zu den Meßgeräten und zum Strahlenschutz stehen beim Assistenten zur Verfügung.