Vorbemerkung
Das Thorium-Isotop \({}^{232}{\rm{Th}}\) zerfällt über mehrere Alpha- und Beta-Zerfälle mit längerer Halbwertszeit in das Radon-Isotop \({}^{220}{\rm{Rn}}\). \({}^{220}{\rm{Rn}}\) wiederum zerfällt mit relativ kurzer Halbwertszeit durch Aussendung von Alpha-Teilchen in das radioaktive Polonium-Isotop \({}^{216}{\rm{Po}}\). Diese Alpha-Teilchen werden im nachfolgenden Experiment registriert und somit der Zerfall von \({}^{220}{\rm{Rn}}\) beobachtet.
Aufbau und Durchführung
- In einer Plastikflasche befindet sich Thoriumsalz. Durch den Zerfall von \({}^{232}{\rm{Th}}\) wird in der Plastikflasche ständig gasförmiges \({}^{220}{\rm{Rn}}\) gebildet.
- Die große Ionisationskammer wird auf den Stecker des Messverstärkerkabels aufgesetzt und die Kammer mit Stativmaterial befestigt.
- Nun verbindet man den Schlauch der Plastikflasche, in der das Thoriumpräparat aufbewahrt wird, mit der Ionisationskammer. Man lässt ihn aber bis zum eigentlichen Versuch noch abgeklemmt, damit kein radioaktives Gas in die Atemluft gelangt.
- Man legt eine Spannung von \(U = 500\,\rm{V}\) an die Kammer.
- Den Messverstärker betreibt man im Bereich von \(3 \cdot 10^{-11}\,\rm{A}\) und schließt an den Ausgang ein Drehspulinstrument und/oder einen \(t\)-\(y\)-Schreiber an. Man wartet bis der Ausschlag nicht mehr driftet und stellt dann mit dem entsprechenden Regler des Messverstärkers den Nullpunkt sauber ein.
- Nun bläst man durch festes Zusammendrücken der Plastikflasche das gasförmige \({}^{220}{\rm{Rn}}\) in die Ionisationskammer, bis der Zeigerausschlag knapp über Maximalwert des Messgeräts gestiegen ist. Wenn der Zeiger beim Absinken den Maximalausschlag erreicht hat startet man die Uhr (und den \(t\)-\(y\)-Schreiber).
Beobachtung
Auswertung
Aufgabe
Bestimme durch graphische Auswertung die Halbwertszeit von \({}^{222}{\rm{Rn}}\).
Ergebnis
Die Halbwertszeit von \({}^{220}{\rm{Rn}}\) beträgt \({T_{1/2}} \approx 56\,{\rm{s}}\). Der Literaturwert beträgt \({T_{1/2}} = 55\,{\rm{s}}\)
Ein sehr schönes Video zu diesem Versuch von der Universität Konstanz findest du hier.