Dracht van α-deeltjes in lucht - Ioniserende Stralen Practicum
advertisement
Faculteit Bètawetenschappen Ioniserende Stralen Practicum Experiment 1 Naam: Dracht van α-deeltjes in lucht ……………………………………………… Doel Meten van de dracht in lucht van α-deeltjes uit een bron met radium-226. Opstelling De opstelling bestaat uit een bron met radium-226 (226Ra) en een ionisatiekamer. In zo’n ionisatiekamer wekken de α-deeltjes door ionisatie van de lucht in de kamer een ionisatiestroom op. De afstand tussen de bron en de ionisatiekamer is instelbaar en af te lezen op een schaalverdeling. De stroomsterkte in de ionisatiekamer is via een signaalversterker af te lezen op een stroommeter. voeding 90 V mA signaalversterker ionisatiekamer d bron Lees eerst de inleiding op pg. 3 van het oranje boekje ISP Experimenten over de dracht van α-deeltjes in lucht. Zie ook het informatieblad op de ISP website: www.fisme.science.uu.nl/isp > leerlingen > achtergrondinformatie > dracht van α-deeltjes in lucht. Metingen 1 Schuif de houder met de bron tegen de ionisatiekamer aan. Lees de afstand d (in mm) tussen de bron en de ionisatiekamer af op de schaalverdeling. In deze schaalverdeling is de gemiddelde instraaldiepte van de α-deeltjes in de ionisatiekamer verwerkt. Lees de ionisatiestroomsterkte I (in 10–11 A) af op de stroommeter en noteer deze in de tabel hieronder. 2 Verschuif de bron 5 mm naar achteren, lees weer de ionisatiestroomsterkte af en noteer deze in de tabel. Je merkt dat de ionisatiestroomsterkte – waarschijnlijk tegen je verwachting in – is toegenomen. Dat is als volgt te verklaren. Het ioniserend vermogen van een α-deeltje hangt af van zijn energie. Bij de tweede meting zit de bron op een grotere afstand van de ionisatiekamer. Daardoor hebben de α-deeltjes die de ionisatiekamer binnendringen al een deel van hun energie verloren. Bij deze lagere energie is de wisselwerking van de α-deeltjes met de stikstof- en zuurstofmoleculen in de ionisatiekamer groter: ze zorgen daar voor meer ionisaties, en dus voor een grotere ionisatiestroomsterkte. Zie ook het informatieblad bij dit experiment. 3 Verschuif de bron weer 5 mm naar achteren, meet de ionisatiestroomsterkte en noteer deze in de tabel. Herhaal dit tot de ionisatiestroomsterkte nul is geworden. d (mm) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 I (10–11 A) Uitwerking 1 Maak een grafiek van je meetresultaten op de achterkant van dit werkblad. Om de vorm van deze grafiek te verklaren is het belangrijk om eerst de onderstaande vervalreeks van 226 Ra in te vullen. Het 226Ra in de bron vervalt in een groot aantal stappen uiteindelijk tot het stabiele 206 Pb. In de bron zitten dus ook alle tussenliggende vervalproducten. Elk van die vervalproducten vervalt op zijn beurt onder het uitzenden van een bepaalde soort straling met een bepaalde energiewaarde. 2 Maak de onderstaande vervalreeks van 226Ra af. In deze vervalreeks staat boven de pijl de bij het verval uitgezonden soort straling (α of β) en onder de pijl de energie die daarbij vrijkomt. Voor de eerste vervalstap – die van 226Ra – is dit al ingevuld. Bepaal voor de andere isotopen eerst de soort straling die deze bij verval uitzendt. De bijbehorende energiewaarde is te vinden op de isotopenkaart in het oranje boekje ISP Experimenten (pg. 30). 226 88 Ra 210 82 Pb α 222 86 Rn 210 83 Bi 4,8 MeV 218 84 Po 210 84 Po 214 82 Pb 206 82 Pb 214 83 Bi 214 84 Po (stabiel) → ionisatiestroom I (10–11 A) 3 De dracht R van een α-deeltje is de maximale afstand die het deeltje in materie aflegt. De bron zendt α-deeltjes uit met verschillende energiewaarden, die daardoor elk hun eigen specifieke dracht hebben. Bepaal uit de grafiek de maximale waarde van de dracht R in lucht van de door de bron uitgezonden α-deeltjes. Dracht: R = ……… mm 4 Verklaar het verloop van de grafiek, nu je weet welke soorten straling met welke energiewaarden er vrijkomen in de vervalreeks van 226Ra. Zie ook het informatieblad bij dit experiment. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. → afstand d (mm) 5 Wat kun je zeggen over het gevaar van α-deeltjes zowel bij inwendige als bij uitwendige bestraling van het menselijk lichaam? Motiveer je antwoord. ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… Opmerking In het Wilsonvat van experiment 9 (in het kabinet of de doka) is de grootte-orde van de dracht van αdeeltjes in lucht rechtstreeks zichtbaar. ISP – 2013
