A felezési idő mérése
Zsigó Zsolt
2003/05/12 12:32
2233 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Irományunk két előző fejezetéből megtudhattuk, hogyan készíthetünk a kereskedelemben beszerezhető olcsó doziméterből komputerrel is kommunikálni képes adatgyűjtőt. Ebben a fejezetben egy olyan kísérlettel ismerkedhetünk meg, amely kellően látványos ahhoz, hogy kárpótoljon bennünket a barkácsolás fáradalmaiért.
Dr. Piláth Károly írása

E kísérletben elviekben nincs semmi újdonság, de nekem mégis úgy tűnt, hogy a számítógéppel támogatott változat valahogy izgalomba hozza a tanórán az ifjúságot. Tapasztalataim szerint a mérés alatt szinte mindig megpróbálkoznak a következő beütésszám megjóslásával és ily módon a tapasztalás szintjén is kapcsolatba kerülnek a véletlen fogalmával. E kis didaktikai kitérő után beszéljünk végre a mérésről, amely a felezési idő fogalmát hivatott kísérletileg is bemutatni.

A radioaktív bomlás

Radioaktív alfa-, ill. béta-bomláskor gyakran előfordul, hogy az új atommag nem az összetételének megfelelő legalacsonyabb energiájú állapotban keletkezik, hanem annál magasabb energiával. Az ilyen atommagot gerjesztett atommagnak nevezzük. A gerjesztett atommag fölös energiájától nagyon könnyen, összetételének változtatása nélkül megszabadulhat, miközben fölös energiáit elektromágneses foton formájában kisugározza. Ez a gamma-bomlás. Egy vagy több gamma-bomlást követően a gerjesztett atommag gyorsan az alapállapotba juthat.

Minthogy a gamma-bomlás nem jár összetétel-változással, így nagyon gyors folyamat. Néhány kivételtől eltekintve a gerjesztett atommagok kb.10-19 s felezési idővel szinte megfigyelhetetlenül rövid idő alatt érik el alapállapotukat. Ezért a gamma-bomlást általában csak más, hosszabb felezési idejű, alfa - vagy béta-bomlás kísérő jelenségeként figyelhetjük meg.
1. ábra Erre a jelenségre nagyon jó példa a 137Cs atommag bomlásából keletkező forró 137Ba izotópok alapállapotba kerülését kísérő gamma-sugárzás. A jelenséget az 1. ábra szemlélteti. Az ábra a 137Cs radioaktív izotóp bomlását mutatja. A 137Cs-atommag 30 éves felezési idővel, béta-bomlással bomlik. Az esetek 6,5%ában a 137Ba-atommag alapállapotban keletkezik, így további bomlás nem történik. Az esetek 93,5%-ban viszont a bomlás a 137Ba gerjesztett, 662 KeV energiájú állapotára vezet. Ez az állapot a legtöbb gamma-bomlás 10-19 s nagyságrendű felezési idejéhez képest igen hosszú - 2,55 perces - felezési idővel, gamma-sugárzás kibocsátása közben alakul át alapállapotú 137Ba izotóppá.

A kísérlet

Ez a folyamat kísérletileg is jól bemutatható. A folyamatosan bomló Cézium mellől a bomlással keletkezett 137Ba 0,1 n salétromsav és 0,1 n ammónium nitrát oldattal jól kioldható. A frissen kioldott izotópok még forróak, tehát készek arra, hogy gamma-sugárzás kibocsátása közben lehűljenek, és stabil Ba izotóppá alakuljanak. E folyamat időbeli lefutását vizsgálhatjuk meg, majd jeleníthetjük meg számítógépünk monitorán. Akinek módjában áll, az használhatja még az NDK-s időkből örökölt berendezést (2.ábra). 2. ábra - A szertárakban esetenként fellelhető NDK-s rataméter izotópkioldója A stroncium mellől kioldott 137Ba tartalmazó oldatot azonnal egy kisméretű lapos műanyag edénybe fecskendezzük (3. ábra). 3. ábra Az oldataktivitást a befecskendezést követően azonnal kezdjük el mérni. (4.ábra) 4. ábra A beütésszámokat az idő függvényében mérve, a felezési idő szépen számolható. A tanórán rendelkezésre álló idő nagyságrendjéhez képest ez a kísérlet a 2,55 perces felezési idő következtében véges idő alatt bemutatható. Az 5. ábrán egy mérés képe látható. 5. ábra Akinek soha nem volt, vagy csak elkallódott a fent említett NDK-s eszköze, az beszerezheti az alábbi, sajnos nem túl közeli forrásból. (Aki tud közelebbi lelőhelyet, kérjük, értesítsen bennünket!) Cs/Ba-137IG Isotope Generator Kit. 10uCi.
ELSN Extra Eluting Solution. 250ml.
PLCH Bag of 20 planchets, 1" diameter.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
All you need is code Minden a kódolás tanulásához
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek