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Versuche

Bestimmung der Halbwertszeit von \({}^{220}{\rm{Rn}}\)

Das Ziel des Versuchs

  • Bestimmung der Halbwertszeit von \({}^{220}{\rm{Rn}}\)
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
Abb. 2 Skizze des gesamten Versuchsaufbaus
Abb. 1 Versuchsaufbau
Abb. 3 Detailskizze
  • 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
Abb. 4 Aufschreibung des t-y-Schreibers mit Vermaßung
Auswertung
Aufgabe

Bestimme durch graphische Auswertung die Halbwertszeit von \({}^{222}{\rm{Rn}}\).

Lösung

Abb. 5 Aufschreibung des t-y-Schreibers mit Vermaßung und Darstellung der Halbwertszeit

Die Hälfte der Ausgangsaktivität (oberer blauer Strich) ist nach etwas weniger als einer Minute erreicht. Ein Viertel (2. blauer Strich) nach 1 min 54 s. Ein Achtel (3. blauer Strich) nach 2 min 50 s.

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.