| Geräte und Aufbau
Am-241, Cs-137
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Ziele
1. Aufnahme des VKA-Energiespektrums von Am-241.
2. Eichung der Energieskala.
3. Aufnahme und Auswertung verschiedener Röntgenfluoreszenzlinien.
Erweiterung
1. Bestätigung des Moseley-Gesetzes.
2. Bestimmung von unbekannten Substanzen durch Ermittlung der Ordnungszahl.
Durchführung
Die drei Anschlußkabel der Detektor-Ausgangsstufe werden mit
dem CAP-Interface und der Hochspannungs-versorgung verbunden. (BNC-Stecker
an die Vorderseite des CAP-Interfaces (VKA-Buchse) ; 5-poligen Stecker
auf der Rückseite des CAP-Interfaces anschließen; das Koax-Kabel
mit Schraubverschluß wird mit der Hochspannungsversorgung 1,5 kV
verbunden.
Bei Verwendung des VKA-CASSYs wird lediglich der Szintillationszähler
eingesetzt und die Hochspannungsversorgung mit dem VKA-CASSY verbunden.
Geräte (CAP, Hochspannungsversorgung, Computer) einschalten und das
Programm VKA starten.
Es ist die Verwendung des CAP-3 Interfaces, als auch der Einsatz des
VKA-CASSYs möglich.
Anregungen zur Arbeit
1. Nehmen Sie das Am-241-Spektrum auf. Hierfür wird der Strahlerstift
direkt auf den Szintillationszählerkristall gerichtet. (Hochspannung
auf U @ 850 V einstellen, so daß der Photopeak
von Am-241 am rechten Rand des Spektrums dargestellt wird.)
2. Anordnung nun gemäß Abbildung1 wählen. Durch Austausch
der verschiedenen (zunächst bekanntes Z) Substanzen wird die jeweilige
Röntgenfluoreszenzlinie aufgenommen (dabei die Meßzeit länger
wählen).
Die Eichung der Energieskala erfolgt zweckmäßig einerseits
mit dem Photopeak von Am-241 bei 59,5 keV; andererseits mit der bekannten
und deutlich ausgeprägten K-Linie von Zirkon (Wk =16,0 keV).
3. Die Energiewerte von weiteren K-Linien sind zu bestimmen (geeignete
Substanzen: Ag, Sn, Ba, Te usw.).
Zusätzliche Gesichtspunkte
1. Vergleichen Sie die Meßwerte für die verschiedenen
K-Linien mit den theoretisch nach dem Moseley-Gesetz berechneten.
2. Stellen Sie die Abhängigkeit
~
(Z - 1) graphisch dar.Hinweis:
Als Trägermaterial (Unterlage) für die zu untersuchende Substanz
ist Blei deshalb so gut geeignet, weil die K-Strahlung von Blei 76,5 keV
beträgt und somit nicht von Am (59,5 keV) angeregt werden kann. Weiter
ist darauf zu achten, daß bei ungünstiger Versuchsanordnung
Compton-Streuung am Stativmaterial oder an anderen Gegenständen in
der Umgebung des Präparats die Messungen verfälschen kann.
Die Energiekalibrierung erfolgt besser "von Hand" auf einem Ausdruck,
da die programmunterstützte Eichung ungenauere Werte liefert.
Beispielspektren:
Das obige Spektrum zeigt die für Am241 beobachtbare Gamma-Strahlung
(von Np237, einem Zerfallsprodukt von Americium) mit einer Energie von
59,5 keV. Richtet man diese Gamma-Strahlung so auf Bariumchlorid (ca. 1
Teelöffel des kristallinen Pulvers), daß die Primärstrahluing
den Szintillationszähler nicht erreichen kann (Abbildung 1), erhält
man die "Antwort" von Barium: und zwar die K-Röntgenfluoreszenzlinie
bei 32,9 keV.
Zur Vereinfachung wurden die Röntgenfluoreszenzlinien von 4 Elementen
(Zr, Ag, Sn, Ba) in einer Darstellung zusammengefaßt. Im niederenergetischen
Bereich ist die vom Leybold-Programm vorgesehene Energieeichung recht ungenau,
falls nur der 59,5 keV Energiewert von Am zur Eichung herangezogen wird. Abhilfe
schafft hier ein zweiter Eichwert - zB. der K-Wert für Zirkon, der
bei 16,0 keV liegt. Zirkonfolie findet sich im Zubehör für schulübliche
Röntgengeräte und wird dort zur Monochromatisierung der Röntgenstrahlung
eingesetzt.
Verwendet man eine Eichgerade mit diesen zwei Eckwerten, so lassen
sich die Röntgenfluoreszenzenergieen für die Elemente Silber
(Literaturwert 22,6 keV), Zinn (Literaturwert 25,8 keV) und Barium (Literaturwert
32,9 keV) recht genau zuordnen.