Reichweite und Abschirmung von Alpha-Strahlen

Prinzip

?-Teilchen haben wegen ihres hohen spezifischen Ionisierungsvermögens in Luft nur eine Reichweite von wenigen Zentimetern. Sie ist von ihrer Energie E abhängig und läßt sich durch folgende empirische Beziehung bestimmen:

R = 0,476 E 1,5 (cm/MeV) (gilt für Luft unter Normaldruck bei 15o C.) Da alle bei einer Kernumwandlung emittierten ?-Teilchen die gleiche Energie erhalten, ist ihre Reichweite auch einheitlich und scharf begrenzt, falls nicht Abdeckungen oder darüberliegende Materialschichten ihre Energie verändern. Die für diesen Versuch verwendete Strahlenquelle emittiert ?-Strahlen mit unterschiedlichen Energiewerten und ?-Strahlen, auf die das Geiger-Müller-Zählrohr in gleicher Weise reagiert. Daher ist eine direkte Unterscheidung mit ihm nicht möglich. Der hier vorgeschlagene Weg, den
relativen Einfluß von einem Blatt Papier auf die Zählrate zur Identifizierung der Strahlung zu nutzen, welches die ?-Teilchen vollständig absorbiert, die ?-Strahlung wesentlich weniger schwächt, ist mit folgenden Problemen behaftet:

1. Die Verringerung der Zählraten bei Abstandsvergrößerung ist nicht eindeutig auf die Überschreitung der ?-Reichweite zurückzuführen. Das Papier absorbiert zwar ?-Teilchen vollständig, schwächt aber auch die Intensität der ?-Strahlung. Daher werden auch außerhalb der Reichweite der ?-Teilchen die Zählraten durch das Papier verringert. 
2. Besonders im Bereich großer Abstände und damit geringer Zählraten sind auch die Differenzen der Zählraten ohne und mit Absorption sehr gering; daher können bei der Berechnung der prozentualen Abnahme der Zählraten erhebliche Abweichungen entstehen. Es ist daher erforderlich, bei geringer werdenden Zählraten die Meßzeiten zu erhöhen.

Aufgabe

Durch ein Blatt Papier werden ?-Teilchen vollständig absorbiert, während die ?-Strahlung nur wenig geschwächt wird. An der durch ein Blatt Papier verursachten Verringerung der Strahlungsintensität läßt sich daher feststellen, ob ?-Strahlung vorhanden ist. 

1. Stelle fest, um wieviel Prozent die Zählraten durch ein Blatt Papier im Abstandsbereich von 1 cm bis 7 cm verringert werden. 
2. Bestimme die Reichweite von ?-Strahlen durch Vergleich der Strahlungsintensitäten ohne und mit Schwächung durch ein Blatt Papier.

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