Versuch
Info
Durch Verwendung eines Absorbers ist es möglich, der mit dem Geiger-Müller-Zählrohr gemessenen Impulsrate eine Wellenlänge zuzuordnen. Dafür muss zunächst die Transmission T(λ) eines Absorbers in einem kleinen Winkelbereich bestimmt werden. Das eigentliche Streuexperiment muss dann dreimal durchgeführt werden: Einmal ohne Absorber, einmal mit dem Absorber vor und einmal mit dem Absorber hinter dem Streukörper. Der Transmission vor und hinter dem Streukörper lassen sich dann Wellenlängen zuordnen und die Compton-Verschiebung damit indirekt nachweisen.
Vorbereitungsdauer: 2.0 TageDurchführungsdauer: 30 Minuten
Beschreibung
DURCHFÜHRUNG UND AUSWERTUNG MIT NEUEM PHYWE RÖNTGENGERÄT
Zuerst Röntgengerät mit der Kupfer-Röntgenröhre einschalten.
Dann erst „Measure“-Programm starten (auf ASUS, Inv.-Nr.308, Benutzer „Einstein“).
Auf das Bild der Röntgenröhre im „Experimentierraum“ klicken, um die Anodenspannung U = 35 kV und den Anodenstrom I = 1 mA einzugeben.
Für die Erstellung der Transmissionskurve T(λ) wird der Blendentubus mit 2 mm-Durchmesser in den Strahlausgang des Röhreneinschubs eingesetzt, der LiF-Analysatorkristall auf den Goniometerblock gesteckt und dieser in eine mittlere Position geschoben.
Zur Kalibrierung den richtigen Kristall (LiF) in den Goniometer-Parametern eingegeben, dann „Menü“, „Goniometer“, „Autokalibrierung“ wählen.
Auf das Bild des Goniometers im „Experimentierraum“ klicken, um die Parameter zur Bestimmung der Transmission einzugeben:
- 2:1-Kopplungsmodus
- Integrationszeit (Gate-Timer): 100 s
- Winkelschrittweite 0,1°
- Winkelbereich: 5,5° < ϑ < 9,5°
Durch Drücken auf den roten Kreis links oben das Experiment starten.
Es müssen zwei Messungen durchgeführt werden: 1) ohne Absorber und 2) mit dem Absorber aus Aluminium hinter dem Blendentubus.
Nach der Messung alle Messwerte an die Software „measure“ übertragen.
Um die gemessenen Impulsraten mit einem anderen Programm auswerten zu können, sind diese als Datei zu exportieren.
Wie die Transmissionskurve berechnet wird und wie die Totzeit des Zählrohrs dabei zu berücksichtigen ist, kann in der Anleitung von Phywe nachgelesen werden. Die Transmission T(λ) von Aluminium ist im betrachteten kleinen Winkelbereich annähernd linear.
Für die Streuexperimente wird der Blendentubus mit 5 mm-Durchmesser eingesetzt, der Goniometerblock in die rechte Endposition geschoben und zunächst noch einmal eine Autokalibrierung mit dem LiF-Kristall durchgeführt. Danach tauscht man den LiF-Kristall gegen einen Streukörper aus Plexiglas.
Für jeden gewählten Streuwinkel (z. B. 60°, 90° und 120°) muss die Impulsrate nun in drei verschiedenen Anordnungen gemessen werden: 1) ohne Absorber, 2) mit dem Aluminiumplättchen hinter dem Blendentubus und 3) mit dem Aluminiumplättchen vor der Blende des GM-Zählrohrs.
Auf das Bild des Goniometers im „Experimentierraum“ klicken, um die Parameter einzugeben:
- fester Kristallwinkel: 10°
- Detektorwinkel: z. B. 60°, 90° oder 120°
- Integrationszeit (Gate-Timer) zwischen 50 s und 100 s
Wie die Transmissionen durch das Aluminiumplättchen T1 vor dem Streukörper und T2 hinter dem Streukörper berechnet werden und wie die Totzeit des Zählrohrs dabei zu berücksichtigen ist, kann in der Anleitung von Phywe nachgelesen werden. Mit Hilfe der Transmissionskurve T(λ) bzw. der Gleichung der Ausgleichsgeraden lässt sich nun der nicht gestreuten Strahlung vor dem Streukörper die Wellenlänge λ1 zuordnen und der gestreuten Strahlung hinter dem Streukörper die Wellenlänge λ2. Die Differenz Δλ wird vom Compton-Effekt verursacht.
DURCHFÜHRUNG UND AUSWERTUNG MIT ALTEM LEYBOLD RÖNTGENGERÄT
Die Strahlung der Mo-Anode (Röhren-Hochspannung U = 30 kV und Emissionsstrom I = 1,00 mA) wird mit einem Zr-Filter monochromatisiert (Kα). Für die Zuordnung der Wellenlänge verwendet man die Transmissionskurve T(λ) einer Kupferfolie. Als Streukörper (Targetwinkel 20°) dient eine Aluminiumscheibe. Der Nachweis der Strahlung geschieht in einem Zählrohr unter einem Winkel von 135°. Zählzeit ca. 600s. Man misst in vier Messanordnungen: a) ohne Kupferfolie, b) mit der Kupferfolie vor dem Streukörper, c) mit der Kupferfolie hinter dem Streukörper und schließlich auch d) den Nulleffekt beim Emissionsstrom I = 0 mA.
Aus den gemessenen Zählraten errechnet man die Transmissionen durch die Kupferfolie T1 vor dem Streukörper und T2 hinter dem Streukörper. Mit Hilfe der Transmissionskurve
T(λ) lassen sich nun der nicht gestreuten Strahlung vor dem Streukörper die Wellenlänge λ1 und der gestreuten Strahlung die Wellenlänge λ2 zuordnen. Die Differenz Δλ wird vom Compton-Effekt verursacht.