Das Geiger - Müller - Zählrohr
Schülerbeschreibung
Das Geiger-Müller-Zählrohr ist ein Gerät zum Nachweis radioaktiver Strahlen.
Das Geiger-Müller-Zählrohr besteht im Wesentlichen aus einem zylinderförmigen Metallrohr in dessen Mitte sich ein Draht befindet. Dieser Draht ist vom Metallrohr isoliert angebracht. Am Kopf des Zählrohrs befindet sich ein für die Strahlung durchlässiges Fenster aus Glas oder Glimmer.
Der Innenraum des Geiger-Müller-Zählrohrs ist mit einem Edelgas bei Unterdruck befüllt.
Das Metallrohr erfüllt die Funktion einer Kathode, der Draht dient als Anode.
Zwischen Kathode und Anode wird eine Spannung zwischen 200V und 560V angelegt.
Das Gas zwischen Kathode und Anode ist ein Isolator. Es kann kein Strom fließen.
Tritt ionisierende Strahlung in das Zählrohr ein, so kommt es bei Zusammenstößen mit Atomen der Gasfüllung zur Ionisation.
Aus einigen Atomen werden Elektronen herausgeschlagen. So entstehen einzelne Elektronen (negative Ladungsträger) und positive Ionen der Gasfüllung.
Die angelegte Spannung beschleunigt die Elektronen in Richtung der Anode. Dabei stoßen die beschleunigten Elektronen mit weiteren Gasatomen zusammen und ionisieren diese. (Stoßionisation) Die Stoßionisation löst einen lawinenartigen Effekt aus. Die dabei freigesetzten Elektronen realisieren den Stromfluss zwischen Kathode und Anode. Über dem Widerstand R wird vom Zähler ein Spannungsimpuls registriert und am Lautsprecher als Knack ausgegeben.
- Totzeit des Zählrohrs
Wie oben beschrieben, werden durch die radioaktive Strahlung Gasatome im Zählrohr ionisiert. Durch Stoßionisation erzeugen die beschleunigten Elektronen weitere freie Ladungsträger (Elektronen und Ionen). Die Elektronen, die sehr klein, leicht und somit gut beweglich sind, bewegen sich schnell zur Anode. Die positiven Ionen sind aufgrund ihrer relativ großen Masse nicht so beweglich und gelangen nicht so schnell zur Kathode. Dadurch bildet sich um den Draht (Anode) eine positive Raumwolke, die das elektrische Feld abschirmt.
Tritt jetzt radioaktive Strahlung in das Zählrohr ein, so ist die Feldwirkung auf die durch Ionisation entstandene Ladungsträgerpaar so gering, dass der oben beschriebene Lawineneffekt durch Stoßionisation nicht auftritt. Erst wenn alle positiven Ladungsträger zur Zählrohrwand gelangt sind, ist das Feld wieder stark genug. Diesen Zeitraum, in dem weitere ionisierte Atome nicht registriert werden können, bezeichnet man als TOTZEIT des Zählrohres.
Diese Totzeit liegt in einer Größenordnung von 10-4 s
- Zählrohrcharakteristik
Was in einem Geiger-Müller-Zählrohr passiert, ist neben der zu registrierenden radioaktiven Strahlung maßgeblich von der Spannung abhängig, die am Zählrohr anliegt. .....
... in Arbeit ...
- Nullrate
Schülerbeschreibung
