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Übungsaufgaben
1Die Bauteile des ZählrohrsAFB I
Ordnen Sie jeder Frage das passende Bauteil des Geiger-Müller-Zählrohrs zu.
Lies die Frage über dem Schema und klicke den passenden Kasten an. Erst danach erscheint die nächste Frage.
Der entscheidende Konstruktionstrick steckt im dünnen Draht: Die Feldlinien laufen radial auf den Draht zu und drängen sich dort zusammen — die Feldstärke wächst zum Draht hin stark an. Nur in dieser schmalen Zone ist das Feld überhaupt stark genug, um Stoßionisation zu zünden — im übrigen Rohrvolumen driften die Elektronen bloß. Ein dicker Draht bei gleicher Spannung würde das Rohr in ein reines Ionisationsgefäß verwandeln, das viel zu kleine Signale liefert.
2Vom Teilchen zum „Klick“AFB I
Bringen Sie die fünf Schritte in die richtige zeitliche Reihenfolge.
Verschiebe die Karten mit den Pfeilen, bis die Reihenfolge stimmt, und prüfe dann.
1Das Strahlungsteilchen schlägt aus einem Argonatom ein Elektron heraus — ein erstes Elektron-Ion-Paar entsteht (Primärionisation).
2Das elektrische Feld zieht das freie Elektron zum positiven Anodendraht und beschleunigt es.
3Dicht am Draht ist das Feld so stark, dass das schnelle Elektron beim Stoß weitere Elektronen freischlägt (Stoßionisation).
4Die Zahl der Elektronen verdoppelt sich immer wieder — aus einem Startelektron wird eine Lawine aus Millionen.
5Die Lawine erzeugt einen kurzen Stromstoß, der als Spannungsimpuls registriert wird; das Löschgas stoppt die Entladung sofort.
Die Kette hat einen doppelten Charakter: Schritt 1 ist reine Physik der Strahlung, die Schritte 2 bis 4 sind eine Verstärkung im Gerät. Genau deshalb sagt die Impulshöhe nichts über das Teilchen aus — ob ein α- oder ein β-Teilchen die Lawine startet, das Endergebnis ist immer dieselbe volle Entladung. Das Zählrohr zählt, es misst keine Energie.
3Die Zählrohrcharakteristik in WortenAFB I
Vervollständigen Sie den Text zur Kennlinie \(n(U)\) und zum Betrieb des Rohrs.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Unterhalb der ist das Feld zu schwach — es zünden kaum Lawinen, das Rohr zählt nicht zuverlässig. Darüber springt die Zählrate auf ein weitgehend konstantes . Dort löst jedes eintreffende Teilchen Impuls aus. Erhöht man die Spannung weiter, geht das Rohr in die über und kann zerstört werden. Die Betriebsspannung legt man deshalb in die des Plateaus. Von jeder Messrate ist außerdem der abzuziehen, denn auch ohne Präparat klickt das Rohr.
Zwei Dinge werden hier oft verwechselt. Die Kennlinie beschreibt, wie die Anzeige von der Spannung abhängt — nicht, wie viel Strahlung ankommt. Und das Plateau ist kein „Bestwert“, den man nach oben ausreizen sollte: Es ist ein Sicherheitsbereich, in dem eine schwankende Betriebsspannung die Messung nicht verfälscht. Am oberen Plateauende ist dieser Puffer weg.