Kynning á eðlisfræði í Flensborg/Geislavirkni, vörn gegn beta-geislum

Bakgrunnur

Þegar ${\ce {^{90}_{38}Sr}}$ atóm hrörnar gefur það frá sér β-geisla (rafeind) sem kemur úr einni nifteind kjarnans, nifteindin breytist í róteind og atómið breytist í ${\ce {^{90}_{39}Y}}$.

Í þessari tilraun eru geigernemi notaður til að mæla geislunina. Við hrörnun atómanna fara β-geislar í allar áttir frá sýninu og sumir þeirra lenda á geigernemanum og búa til rafpúls. Magnari tekur við þessum rafpúlsi og sendir hann til teljara til marks um að nú hafi einn betageisli komið inn í nemann.

Hægt er að skerma geislunina með því að setja eitthvað efni fyrir og þá munu sumar eindirnar stöðvast í fyrirstöðunni en aðrar fljúga í gegn. Þegar A4 blöð eru notuð sem geislavörn fer numinn geislafjöldi eftir $N=N_{0}e^{-kn}$ þar sem $n$ er blaðafjöldi, $N_{0}$ er upphafsgeislun og $k$ er efnisfasti. Viðurkenndur efnisfasti $80{\text{ g}}/{\text{m}}^{2}$ A4 blaða er $0,04641/{\text{stk}}$.

Með því að taka umraða jöfnuna hér að ofan og taka náttúrulega logrann af henni fæst: $\ln(N/N_{0})=-kn$ sem er á sama formi og jafna beinnar línu sem fer í gegnum upphafspunktinn, $y=ax$ (hér er $\ln(N/N_{0})$ í hlutverki $y$ og $n$ í hlutverki $x$). Með því að gera graf af $\ln(N/N_{0})$ sem fall af $n$ fáum við punktasafn sem á að vera línulegt með hallatöluna $-k$.

Tæki

Varúð, ekki snerta geislavirka sýnið.

• Geislavirkt ${\ce {^{90}_{38}Sr}}$, β geislagjafi, 0,546 MeV, helmingunartími 28,8 ár
• Geiger nemi
• teljari
• málband
• skeiðklukka.

Tilgangur

Að kanna hvernig pappír getur skýlt fyrir beta-geislum.

Framkvæmd

Stilltu upp geigernemanum og geislavirka sýninu þannig að 5,0 cm séu á milli þeirra og mældu geislun í eina mínútu. Hengdu 5 stk af A4 blöðum milli nema og sýnis og mældu geislun aftur í eina mínútu. Fjölgaðu A4 blöðunum upp í 50 í 5 blaða skrefum og mældu geislun í hvert skipti í eina mínútu. Reiknaðu náttúrulegan logra af hlutfallinu (geislatalning/upphafsgeislun).

Blaðafjöldi	Geilsar/mín	${\frac {N}{N_{0}}}$	$\log \left({\frac {N}{N_{0}}}\right)$
0 stk
5 stk
10 stk
15 stk
20 stk
25 stk
30 stk
35 stk
40 stk
45 stk
50 stk

Úrvinnsal

Gerðu graf af logra af geislafjölda sem fall af fjölda blaða. Merktu ásana og dragðu eina beina línu mitt á milli punktanna. Sýndu hér útreikning hallatölu línunnar með einingu.

Skráðu efnisfasta A4 blaðanna sem þú fékkst út og sýndu að neðan útreikning á fráviki þíns efnisfasta frá viðurkenndum fasta.

Fyrirbæri	Mældur efnisfasti [1/stk]	Viðurkenndur efnisfasti [1/stk]	Frávik: ${\tfrac {{\text{mælt}}-{\text{viðurkennt}}}{\text{viðurkennt}}}\cdot 100$
A4 blöð $80{\text{ g}}/{\text{m}}^{2}$

Ítarefni

Fyrirmynd þessa verkefnis er Mynd:FlensEDLI1KE05Tilraun12Geislavirkni.docx frá Viðari Ágústssyni.