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Übungsaufgaben
1Wie ein Spektrum entstehtAFB I
Vervollständigen Sie den Text zum Vielkanalanalysator und zum \(\alpha\)-Spektrum.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Der Vielkanalanalysator sortiert jeden ankommenden Impuls nach seiner in einen ein und erhöht dessen Zähler um eins. Nach vielen Ereignissen entsteht so ein : Häufigkeit gegen Energie. Die eines Peaks verrät die Energie der zugehörigen α-Gruppe, seine verrät, wie oft dieser Übergang auftritt. Aus bloßen Kanalnummern werden erst durch die W = m · K + b echte Energien in MeV.
Der Text folgt bewusst dem Weg eines einzelnen Ereignisses: Ein Teilchen liefert genau einen Strich in genau einem Kanal. Ein Peak ist also nichts anderes als ein Kanal, der besonders oft getroffen wurde. Wer das im Kopf hat, verwechselt Lage und Höhe nicht mehr — die Lage kommt von der Physik des Zerfalls, die Höhe von der Statistik vieler Ereignisse.
2Vom Teilchen zum fertigen SpektrumAFB I
Bringen Sie die fünf Schritte in die richtige Reihenfolge.
Verschiebe die Karten mit den Pfeilen, bis die Reihenfolge stimmt, und prüfe dann.
1Ein α-Teilchen gibt seine Energie in der Sperrschicht des Detektors ab.
2Die freigesetzten Ladungen werden gesammelt; es entsteht ein Impuls, dessen Höhe zur Energie proportional ist.
3Der Vielkanalanalysator ordnet den Impuls nach seiner Höhe genau einem Kanal zu.
4Der Zähler dieses Kanals wird um eins erhöht — nach vielen Ereignissen wachsen an festen Stellen Peaks heran.
5Zwei bekannte Linien liefern die Kalibriergerade; damit wird aus jeder Kanalnummer eine Energie in MeV.
Die Kette hat einen deutlichen Bruch nach Schritt 3: Bis dahin geht es um ein Teilchen, danach um viele. Deshalb kann ein einzelnes Ereignis nie eine Häufigkeit liefern, und deshalb braucht ein sauberes Spektrum Messzeit. Der letzte Schritt ist reine Auswertung am Rechner — er ändert nichts an den Daten, sondern nur die Beschriftung der x-Achse.
3Alpha-Linien oder Beta-Band?AFB I
Ordnen Sie jede Eigenschaft dem passenden Spektrum zu.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1α-Spektrum
2β-Spektrum
Beide Spektren werden gleich gelesen — Häufigkeit gegen Energie —, entstehen aber aus völlig verschiedenen Gründen. Beim α-Zerfall verlassen nur zwei Teilchen den Kern, die Energieverteilung ist dadurch festgelegt. Beim β-Zerfall entstehen drei, und weil Elektron und Neutrino sich die Energie in beliebigem Verhältnis teilen, ist jede Elektronenenergie zwischen null und dem Maximum möglich.