Practica Radioactiviteit

Inleiding
We zijn met heel onze natuurkunde klas naar het Goese lyceum gegaan voor practica met radioactieve stralingen. We hebben daar een paar uur aan een stuk door aan allerlei practica gewerkt met radioactieve stoffen en stralingen. Het was, zoals eerder verteld, niet gevaarlijk, omdat we niet werden blootgesteld aan grote hoeveelheden radioactieve straling, maar dat betekende niet dat je onvoorzichtig mocht zijn.

Proef 1:
Dracht en absorptie van alfa-straling

Tabel
Materiaal Dracht (cm)

Lucht 4,1
Lucht + 1 vloeitje 3,0
Lucht + 2 vloeitjes 1,9
Lucht + 3 vloeitjes -

Grafiek

Uitwerking
1.
Onnauwkeurig: Bij 4 vloeitjes is de dracht gelijk aan nul: 4* 0.03125= 0,125 mm
Exacter: 1 vloeitje vermindert de dracht met 1,1 cm.
Verhouding: 1:1,1
1 vloeitje is 0,03125 mm dus: dat invullen bij de verhouding geeft:
0,03125 : 1,1
(5/176) 0,02841 : 1
(1/44) 0,02273 : 0,8 => dikte van een vloeitje moet ongeveer 0,02273 mm zijn om de dracht met 0,8 cm te verminderen.
Conclusie: Pas bij een dikte van (3* 0,03125) + (1/44) = 0,1165 mm is de dracht gelijk aan nul.

2.

Tijdens onze metingen hebben we niet alleen de straling afkomstig uit Ra-226 gemeten, maar ook alle andere stralingen die op dat moment aanwezig waren en (sommigen) aan het vervallen waren => vervalproducten van Ra-226, waaronder de ¦Á-straler Rn-222 en ¦Â-straler Pb-214 (die overigens ook nog eens een veel groter doordringingvermogen dan een ¦Á-straler heeft)
Proef 2:
Absorptie van alfa-deeltjes in aluminium

Tabel 1
Io (pulsen/10 s) 7 7 4 Io,gem (pulsen/10 s) 6

Tabel 2
Aluminium
d (cm) Igem ¨C Io,gem
0,000 6196
0,003 5676
0,004 5469
0,016 3975
0,038 2410
0,051 1716
0,071 1364
0,120 608
0,155 338
0,259 49
0,379 6
0,416 3

Uitwerking
1.
Grafiek
Zie bijlage; proef 2

2.
Intensiteit halveert:
van 6200 naar 3100 => bij een dikte van 0,024 cm
van 6000 naar 3000 => bij een dikte van 0,032 cm
van 4000 naar 2000 => bij een dikte van 0,033 cm

Gemiddelde halveringsdikte d1/2 van aluminium = 0,030 cm

3.
Het aluminium is zo dik dat het maar 1% van de straling doorlaat, dus...
I(x) = 0,01 ¡Á I(0) =>

I(x) = I(0) ¡Á (1/2)d/dhalf =>
0,010 = (1/2) d/0,030

=> d /0,030 = 0,5log 0,010 = log(0,010) / log(0,5) = 6,64

=> d = 6,64 ¡Á0,030 = 0,199 cm = 1,99 mm
Dus dikte moet ongeveer 2 mm zijn om 99% van de straling te absorberen

Proef 3 :
Bepaling van de snelheid van alfa-deeltjes

Proef opstelling: 3a
Tabel 1
I (A) Gemiddelde aantal pulsen
Houder horizontaal 0,0 1026
Houder vertikaal 1,6 937
1,8 1052
2,0 1126
2,2 1142
2,4 1173
2,6 1067
2,8 1024
3,0 952,5

Magneetveld B= 1300E-4 T (tesla)

Grafiek 1

Uitwerkingen
v = B*q*r/m

v = snelheid in m/s
B = magnetische inductie in T (tesla) = 1300E-4
q = lading in u = 0.00054858 u
r = in m = 1,5 cm = 0,015 m
m = massa in kg = 0,000910939E-27 kg

Invullen gegevens in de formule geeft:
v = 1,17E24 m/s


Conclusie
Snelheid v.d. ¦Â- deeltjes blijft groot, ondanks de absorptie en verstrooiing v.d. ¦Â- deeltjes door de wisselwerking met moleculen van de omringende materie (afdekfolie van de bron en lucht), daardoor worden ze afgeremd en afgebogen, waarbij ze meestal uit de bundel verdwijnen. Deeltjes die wel in de (GM-) telbuis aankomen hebben energie verloren.
Proef 4:
Verband tussen afstand en intensiteit bij ¦Â of ¦Ã -straling

Proef opstelling: 4a
Tabel 1
Afstand bron ¨C kristal (cm) Gemiddeld aantal pulsen per 10 s
(- achtergrondstraling) r -2 = 1/r 2
1,7 1505 0,34
4 285,7 0,0625
6 199,7 0,027
8 69,7 0,0156
10 46 0,01

Uitwerkingen
1.
Zie bijlage; proef 4 nr. 1

2.
Zie bijlage; proef 4 nr. 2

3.
Zoals bij een lamp de lichtintensiteit afneemt naarmate de afstand groter wordt, wordt ook de stralingsintensiteit van een radioactieve bron minder wanneer de afstand tot de bron groter wordt.

Het volgende is mij ook opgevallen:

Naarmate de afstand groter wordt, zal de stralingsintensiteit kwadratisch verminderen.
Wanneer de afstand tot de bron tweemaal zo groot wordt;zal de stralingsintensiteit (van de straling) 2¡Á2 = (ongeveer) 4 maal zo klein worden (=> kwadraten wet)

Proef 6:
Radioactief verval van Radon-220

Tabel
Niet van toepassing

Grafiek
Zie bijlage; proef 6 nr. 1

Uitwerkingen
Zie bijlage; proef 6nr. 2

Proef 11:
Ouderdomsbepaling van radioactieve bronnen

Tabel

Io (pulsen/10s) 2 4 2 3 1 Io,gem 2,4

Bron Igem Icor
1 55 52,6
2 7,8 5,4
3 26,4 24
4 46,2 43,8
5 68,2 66
6 36,8 34,4

Grafiek
Zie bijlage; proef 11

Uitwerkingen
Zie bijlage; proef 11