physikalische Frage

[berthold]

Hallo,

hätte ich doch im Physikunterricht besser aufgepasst. Meine einfache   Frage lautet:

Wie berechnet man die alpha-Strahlen-Reichweite?

Hintergrund ist der, dass ich momentan Halos in Fluorit untersuche (die haben so 20-80 µm Durchmesser). Halos sind Verfärbungsbebiete die die alpha-Strahlungsreichweite der verschiedenen Isotope (im Dünnschliff in Ring-/Kreisform sichtbar) dokumentieren. Da die beim Zerfall ausgehende alpha-Strahlung für jedes Isotop eine typische und genau bekanne Energie hat sollte man doch von dem in Fluorit gemessenen Durchmesser auf die Energie bzw. weiter auf das Isotop kommen. Ich dachte, die Reichweite hängt proportional von der Elektronendichte und der Energie der alpha-Strahlung ab.

In Ermangelung einer Formel habe ich nun versucht über eine Reichweiten-Tabelle (aus 1) einen Proportionalitätsfaktor (1 MeV enspricht  ?  µm in Fluorit) zu ermitteln. Nach den (durchaus im %-Bereich genauen Messungen in 1) komme ich zu unterschiedlichen Faktoren von 2.96 bis 4.38.  :'( Wo mache ich da einen Denkfehler?

Ich bin für jeden Tip dankbar.

Gruß
Berthold

1) SCHILLING, A., "Die radioaktiven Höfe im Flußspat von Wölsendorf", N. Jb. Mineral. usw. 53, Beil.-Bd., Abt. A. S. 241-265, Stuttgart 1926

 

[Krizu]

Hallo Berthold,

ich habe da mal gegoogelt, die Recihweite ist nichlinear mit der Energie.

Die Overkill-Formel ist die Bethe-Bloch-gleichung (schon mal gehört ;-) ):
Siehe http://www.ikp.uni-koeln.de/students/fp/v9/

Eine Anpassung auf alpha und Luft ist in
http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~bluem/Versuch_pdf/Alphaspektroskopie.pdf
gegeben (letzte Seite).

Hoffe das hilft!

MfG

Frank

[berthold]

Hallo Frank,

vielen herzlich Dank für die schnelle Antwort, das hilft weiter.

Ohne das jetzt is Detail zu gehen, aber ich verstehe die Bethe-Bloch-Formel so, dass bei höheren Energien immer auch höhere Reichweiten rauskommen. Auch mit der Näherungsformel im zweiten Link (für Luft) ist das so. Nur jetzt kommt mein Problem, bei Schilling ist das anders, Beispiel:

²³⁴U (4.859 MeV) macht  in Fluorit Ringe mit 14.4 µm Radius (Luftäquivalent 2.76 cm)
aber
²³⁰Th (4.770 MeV) macht in Fluorit Ringe mit 15.8 µm Radius (Luft 3.03 cm)

also bei weniger Energie (die habe ich nochmal bei Wikipedia nachgesehen) größere Ringe  . Kann doch nicht sein - oder? Am Messfehler (mit etwa 0.1 µm angegeben) kann es auch nicht liegen.

Gruß
Berthold

[Hg]

Hallo Berthold,
ich bin zwar kein Physiker, aber versuche trotzdem mal mein Glück mit einer Erklärung.
Das alpha-Teilchen besitzt eine relativ "hohe" Masse. Je höher die Energie des emittierten Teilchens, umso höher auch die Geschwindigkeit. War da nicht irgendwas, dass dann auch der Energieverlust entlang der zurückgelegten Wegstrecke höher ist (und damit die Reichweite kürzer wäre), oder liege ich da total falsch?
Gruß vom Nicht-Physiker
Andreas

[Krizu]

Hallo,

das kann auch eigentlich nicht.

Da zieht der erste Naturgrundsatz:
Viel hilft viel  
Also hohe Energie = hohe Reichweite

Der zweite Grundsatz ist übrigens:
Die Natur ist gegen dich.

Der dritte in etwa:
Wenn du etwas besser werden willst brauchst du 100% mehr Aufwand.

MfG

Frank

[Krizu]

Hallo Berthold,
ich bin zwar kein Physiker, aber versuche trotzdem mal mein Glück mit einer Erklärung.
Das alpha-Teilchen besitzt eine relativ "hohe" Masse. Je höher die Energie des emittierten Teilchens, umso höher auch die Geschwindigkeit. War da nicht irgendwas, dass dann auch der Energieverlust entlang der zurückgelegten Wegstrecke höher ist (und damit die Reichweite kürzer wäre), oder liege ich da total falsch?
Gruß vom Nicht-Physiker
Andreas

Hallo,

bei Alpha-Teilchen ist der WW-Querschnitt  für schnelle Teilchen geringer. Deshalb sind die Spuren in der Nebelkammer erst dünn und am Ende dick, da entstehen mehr Ionen pro Länge.

Als ogenau anders rum - meine ich.
MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

vielen Dank da, wird nichts übrigbleiben, ich werde das mal für alle Isotope durchrechnen.

Hat jemand schon mal mit der Software http://www.srim.org/ gearbeitet, die könnte doch da hilfreich sein?

Gruß
Berthold

[Hg]

okok, ich gebe mich geschlagen 

[berthold]

Hallo,

erst dünn und am Ende dick, da entstehen mehr Ionen pro Länge.

und deswegen bekomme ich ja auch Ringe und nicht nur Kreisflächen, da hat der Frank schon Recht.

Gruß
Berthold

[caliastos]

habe ich das jetzt so verstanden, daß du wissen willst, welches isotop du da in den halos hast und das an DS untersuchst? warum dann keine isotopenanalyse?

[Krizu]

Hallo,

vermutlich hat Berthold keine empfindliche ICP-MS im Keller und das saubere Analysenlabor dazu ;-)

Wohl aber ein gutes Mikroskop 

MfG

Frank

[berthold]

Hallo,

vermutlich hat Berthold keine empfindliche ICP-MS im Keller

der Keller wäre schon da, nur die Hardware fehlt noch 

nein, ich fürchte mit Massenspektroskopie käme man hier nicht weiter, die Einschlüsse, die die Halos erzeugen sind ja nur ca. 0.1 µm groß.

Mir geht es um andere Fragen: Einmal finde man (ähh, ich auch) Halo-Durchmesser (die Reichweiten und damit Energieniveaus von alpha-Strahlung entsprechen) die man nicht zuordnen kann. Man muss nicht gleich an SHE's (bzw. deren Zerfallsprodukte) denken, aber eine genauere Betrachtung ist das allemal wert. Hauptaugenmerk meiner Untersuchungen ist aber die Frage nach der Ursache der Färbung von Fluorit (und hier Stinkspat). Die Halos haben auffällig genau die gleiche Farbe wie der extrem zonar "geschachtelter" Fluorit. Käme die Farbzonierung durch eingelagerte radioaktive Stoffe zustande sollten die dünnsten Farbzonen in der Größenordnung der doppelten Reichweite der alpha-Strahlung sein. Nur die sind z.T. auch viel (Faktor 0.01) dünner. Jetzt könne man aber annehmen, dass die radioaktive Färbung nur dort wirken kann, wo das Gitter schon beim Bau -sagen wir durch ins Gitter eingelagerte SEE- gerstört ist und so bei radioaktiver Bestrahlung assoziierte F-Zentren bilden kann. Nur so einfach geht es auch nicht, denn wo kommt die Strahlung her, alpha-Strahlung kommt ja nicht weit.

Gruß
Berthold

[berthold]

Hallo,

Mist, die Bethe-Bloch-Gleichung kann nur für homogene Materialen angewandt werden, d. h. für Materialen, die nur aus einer Atomsorte bestehen.

Geht also nur über die Braggsche Regel oder -genauer gesagt- über die continuuos-slowing-down approximation (CSDA)

Gruß
Berthold

[trommeln]

Ich hab gelernt, dass man Alpha-Strahlen mit einem Löschpapier abfiltern kann... eben. .weil sie so viel Materie haben..

[caliastos]

Nur so einfach geht es auch nicht, denn wo kommt die Strahlung her, alpha-Strahlung kommt ja nicht weit.

warum dann nicht sukzessive strahlenschädigung während dem wachstum? da spielt die eindringtiefe keine rolle, da ja immer wieder was rüberwächst.