K1 Wechselwirkung von Alphastrahlung

Versuchsbetreuer K1

 

Labor Campus Golm
Raum 2.28.K.033

Im Gegensatz zu elektromagnetischer Strahlung oder leichter Partikelstrahlung beruhen die Wechselwirkungen zwischen schwerer monoenergetischer Ionenstrahlung und Materie wesentlich auf repetitiven  Ionisations- und Streueffekten, die schlussendlich zu einer Absorption der Ionen führen. Daher ist das Absorptionsverhalten nicht durch eine einzelne Exponentialfunktion (Lenard Gesetz) zu beschreiben, sondern muss durch Summen von POISSON- Funktionen statistisch angenähert werden.

Diese Wechselwirkungen sollen an Hand der Absorption von Alphastrahlung in Materie mittels Transmissionsspektroskopie erschlossen werden. Für die Wechselwirkung von Alphastrahlen mit Materie ist charakteristisch, dass wegen der großen Masse und Energie ein nahezu geradliniger Materiedurchgang bis zum vollständigen Abbremsen mit fast einheitlicher Reichweite erfolgt. Zwischen der (monoenergetischen) Energie der Alphateilchen und der Reichweite besteht ein empirischer Zusammenhang, der zuerst von H. GEIGER gefunden wurde. Der empirische Zusammenhang zwischen  Energieverlust pro Längeneinheit von transmittierter Alphastrahlung und der Schichtdicke der absorbierenden Materie (Absorber) wird durch die BRAGG-Kurve beschrieben.

Der charakteristische BRAGG-Peak ist insbesondere für die Strahlenmedizin von besonderer Bedeutung, da es in der assoziierten Eindringtiefe zum maximalen Energieverlust kommt und hierdurch eine gezielte Schädigung von pathogenen Gewebewucherungen möglich wird. Nimmt man den nahezu geradlinigen Durchgang monoenergetischer Ionenstrahlung durch den Absorber an, so kann der Absorptionsprozess mit der BETHE-BLOCH-Gleichung quantitativ abgebildet werden. An Hand der Modellierung experimentell gewonnener BRAGG-Kurven mit dieser Gleichung kann außerdem die Ionisationsenergie des Absorbermaterials als Materialkonstante bestimmt werden.

Versuchsbetreuer K1

 

Labor Campus Golm
Raum 2.28.K.033

Experimentelle Aufgabenstellung:

  1.  Messung des Energiespektrums von 241Am (3.7 kBq Präparat).
  2.  Messung des Transmissions- Energiespektrums von 241Am (370 kBq Präparat) in Abhängigkeit von der Schichtdicke eines Absorbermaterials.
  3. Durch nummerische Integration der BETHE-BLOCH-Gleichung werden die BRAGG-Kurven für Absorber 1 und 2 modelliert und die iterativ gefundenen Ionisationsenergien an Hand von Literaturwerten diskutiert.