Radioaktivität - Einführung

Die Skizze des Aufbaus ergibt sich zu:

Joachim Herz Stiftung

Vom Präparat treten \(\alpha\)-Teilchen aus, die auf ihrem Weg durch die Luft, diese ionisieren und dabei ihre Energie verlieren. Liegt keine Spannung an, so rekombinieren die Elektronen und positiven Ionen wieder. Mit wachsender Spannung werden immer mehr Elektronen zur positiven Platte und Ionen zur negativen Platte gezogen, was zu zunehmenden Strom führt. Dies geht so lange, bis alle primär erzeugten Elektron-Ionen-Paare zu den Platten abgesaugt werden. Ein mehr an Spannung führt dann nicht mehr zu einem größeren Strom.

Bei kleinem Plattenabstand treffen die \(\alpha\)-Teilchen die gegenüberliegende Platte, bevor sie ihre ganze Energie durch Ionisation an die Luft abgegeben haben. Je größer dabei der Weg in der Luft ist, um so größer ist auch die Zahl der Elektron-Ionen-Paare und umso größer ist auch der Sättigungsstrom \(I_{\rm{max}}\left(x\right)\). Da der Sättigungsstrom ab \(x=5{,}5\,\rm{cm}\) nicht mehr zunimmt, bedeutet dies, dass ab \(x=5{,}5\,\rm{cm}\) kein \(\alpha\)-Teilchen mehr die gegenüberliegende Platte erreicht. Die Reichweite des \(\alpha\)-Strahlers in Luft ist also \(5{,}5\,\rm{cm}\).

Da ein \(\beta\)-Strahler wesentlich geringeres Ionisationsvermögen als ein \(\alpha\)-Strahler besitzt, erzeugt jedes \(\beta\)-Teilchen wesentlich weniger Elektron-Ionen-Paare im Kondensator als das \(\alpha\)-Teilchen. Der Sättigungsstrom ist erheblich kleiner.

Zahl der pro Sekunde erzeugten Elektron-Ionen-Paare: \[ \begin{array}{} N = \frac{10^8 \cdot 5.3 \cdot 10^6 \mathrm{eV}}{32 \mathrm{eV}} = 1{,}7 \cdot 10^{13} \\ \, \\I = \frac{N \cdot e}{\Delta t} \quad \Rightarrow \quad I = \frac{1,7 \cdot 10^{13} \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \mathrm{As}}{1 \mathrm{s}} = 2{,}7 \cdot 10^{-6}\,\rm{A} \end{array} \]