Nachweis radioaktiver Strahlung

Die ionisierende Wirkung von radioaktiver Strahlung kann in verschiedenen Messgeräten nachgewiesen werden. Beispiele für solche Geräte sind: die Nebelkammer, der Geiger-Müller-Zähler (umgangssprachlich Geiger-Zähler) sowie der Fotofilm.
Radioaktive Strahlung erzeugt in einer Nebelkammer radioaktive Spuren. Diese zeigen den Weg, welchen die Strahlung genommen hat. Ansonsten befindet sich in der Nebelkammer Luft, welche bis zur Grenze ihrer Aufnahmefähigkeit Dampf beinhaltet. Sie ist sehr kurz vor der Tröpfchenbildung.

Die radioaktive Strahlung ionisiert die Atome der Luft. Es entstehen ca. 300000 Ionen auf einer 0,01m langen Strecke. An den Ionen kondensiert der Wasserdampf und es bilden sich dort kleine Tröpfchen. Die Länge der Spur gibt Auskunft über die Energie der radioaktiven Strahlung. Der Geiger-Müller-Zähler ist ein kleines Handgerät, welches im Jahre 1928 von den deutschen Physikern Hans Geiger und Walter Müller entwickelt. Er besteht aus einem Metallrohr, welches mit einem Edelgas gefüllt ist. In der Längsachse dieses Rohres ist ein sehr dünner Metalldraht gespannt. Dieser wird über einen Widerstand mit dem positiven Pol der Spannungsquelle (400-500)V verbunden.

Der negative Pol der Spannungsquelle ist mit dem Gehäuse verbunden. Vorne ist dieses durch eine dünne Folie verschlossen, damit die radioaktive Strahlung aus dieser Richtung ungehindert eindringen kann.

Wenn das Zählrohrüber den Widerstand mit einer Quelle verbunden wird, so ist zunächst kein Stromfluss messbar, weil das Gas innerhalb des Zählrohres nicht leitet. Dringt nun radioaktive Strahlung durch das Fenster in das Zählrohr ein, werden viele Gasatome isoliert. Die freien Elektronen werden beschleunigt und in Richtung des positiv geladenen Drahtes gelenkt. Sie stoßen hierbei immer wieder mit anderen Atomen zusammen.

Es entsteht hierbei ein nahezu lawinenartiger Prozess. Diese Elektronenlawine erzeugt kurzfristig einen elektrischen Strom, durch den Widerstand R. Es handelt sich um einen Impuls der Stromstärke. Die Zählrate ist die Anzahl der elektrischen Impulse pro Zeiteinheit und das Maß für die radioaktive Quelle. Durch den elektrischen Impuls entsteht am Widerstand die Teilspannung U = I*R. Über einen Verstärker lässt sich dies mit einem Lautsprecher hörbar machen. Je schneller das hörbare „knacken“ desto stärker ist die radioaktive Strahlung.

Die Entdeckung des Radiums durch Marie Curie

Marie Curie und ihr Mann Pierre arbeiteten mit Henri Bequerel in dessen Labor und entdeckten dort das Radium. Bequerel hatte eher zufällig uranhaltiges Gestein auf unbelichtete Fotoplatten gelegt. Diese ließen auf den Fotoplatten schwarze Flecken zurück. Marie Curie untersuchte dies und kam zu dem Schluss, dass neben dem Uran noch ein weiteres Element in den Gesteinsbrocken sein muss, dessen Radioaktivität noch viel stärker als die von dem Uran sein müsse – das Radium.

Marie Curie erhielt gemeinsam mit ihrem Mann Pierre sowie Henri Bequerel im Jahre 1903 den Nobelpreis für Physik. 1911 gewann Marie Curie auch den Nobelpreis für Chemie. Marie Curie ist damit die erfolgreichste Naturwissenschaftlerin der Geschichte. Doch der zahlreiche Kontakt mit radioaktiven Stoffen, sorgte dafür, dass Marie Curie schwer erkrankte. Sie erblindete und bekam Leukämie, an der sie auch verstarb.

Radioaktive Strahlung (alpha, beta und gamma – Strahlung)

Die in einer Nebelkammer beobachtete Strahlung kann nicht durch ein Blatt Papier dringen. In Luft reicht diese Strahlung ca. 4-6cm weit. Diese alpha Strahlung, wird in Magnetfeldern abgelenkt. Sie besteht aus schnellen doppelt positiv geladenen Heliumkernen.

Wenn das Papier zwischen Radium und ein Zählrohr gehalten, so zeigt das Zählrohr eine Strahlung an, welche das Papier durchdringt. Auch ein Teil dieser Strahlung, der beta Strahlung, wird vom Magnetfeld stark abgelenkt. Diese Strahlung besteht aus Elektronen.

Werden dickere „Filter“ als Papier verwendet, zum Beispiel Aluminium oder Bleiplatten, so schirmen diese die alpha- beta- Strahlung ab. Nicht jedoch die gamma Strahlung. Diese verhält sich wie unsichtbares Licht.