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Versuch 3.2 Höhenstrahlung - ikp.uni-koeln.de · Praktikum M Versuch 3.2 Höhenstrahlung Stand:...

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Institut für Kernphysik, Universität zu Köln Praktikum M Versuch 3.2 Höhenstrahlung Stand: 16. März 2015 Zusammenfassung In diesem Versuch wird die Höhenstrahlung mit einem Teleskop aus Plastikszintillato- ren nachgewiesen und auf die durch das Erdmagnetfeld bewirkte Zenitwinkelabhängigkeit, den so genannten Ost-West-Eekt, hin untersucht. Durch die Koinzidenzschaltung zweier schwenkbar montierter Szintillatoren kann diese Richtungsabhängigkeit der einfallenden Höhenstrahlung nachgewiesen werden. Weitere wichtige Eigenschaften der Höhenstrah- lung und des Erdmagnetfeldes stehen gleichberechtigt neben der technisch interessanten Versuchsanordnung im Mittelpunkt des Versuchs. 1 Einführung 2 2 Grundlagen 2 3 Stichworte zur Vorbereitung 3 4 Versuchsdurchführung 4 4.1 Inbetriebnahme der Detektoren und Signalsuche ....................... 4 4.2 Einstellung der Diskriminatorschwellen und Walk-Korrektur ................ 4 4.3 Winkelverteilung der Myonen und Ost-West-Eekt ..................... 6 4.4 Geschwindigkeitsverteilung der Myonen ........................... 7 5 Auswertung 8 A Sicherheitshinweise 9
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Institut für Kernphysik, Universität zu Köln

Praktikum M

Versuch 3.2Höhenstrahlung

Stand: 16. März 2015

Zusammenfassung

In diesem Versuch wird die Höhenstrahlung mit einem Teleskop aus Plastikszintillato-

ren nachgewiesen und auf die durch das Erdmagnetfeld bewirkte Zenitwinkelabhängigkeit,

den so genannten Ost-West-E�ekt, hin untersucht. Durch die Koinzidenzschaltung zweier

schwenkbar montierter Szintillatoren kann diese Richtungsabhängigkeit der einfallenden

Höhenstrahlung nachgewiesen werden. Weitere wichtige Eigenschaften der Höhenstrah-

lung und des Erdmagnetfeldes stehen gleichberechtigt neben der technisch interessanten

Versuchsanordnung im Mittelpunkt des Versuchs.

1 Einführung 2

2 Grundlagen 2

3 Stichworte zur Vorbereitung 3

4 Versuchsdurchführung 44.1 Inbetriebnahme der Detektoren und Signalsuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4.2 Einstellung der Diskriminatorschwellen und Walk-Korrektur . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4.3 Winkelverteilung der Myonen und Ost-West-E�ekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.4 Geschwindigkeitsverteilung der Myonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5 Auswertung 8

A Sicherheitshinweise 9

2 2 GRUNDLAGEN

Literaturverzeichnis 14

1 Einführung

Unsere Erde ist ständig kosmischer Strahlung ausgesetzt, deren primäre Komponente zum Groß-

teil aus leichten Atomkernen besteht. Diese Teilchen erreichen Energiehöchstwerte von bis zu

1021

eV. Energien, die in den modernsten Beschleunigern, wie dem Large Hadron Collider (LHC)

am Cern (∼ 1012

eV), nicht erreicht werden. Durch Stöße mit den Atomkernen der Moleküle in

der Erdatmosphäre entsteht die sekundäre Komponente, deren Teilchen sich hier auf der Erde

nachweisen lassen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Sekundärkomponente ist das Elementarteil-

chen namens Myon. In diesem Praktikumsversuch werden mit Hilfe von Plastikszintillatoren,

moderner Messelektronik und der Koinzidenzmethode die Eigenschaften des Myons studiert.

2 Grundlagen

Seit Viktor Hess zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit systematischen Studien die Anzahl der

ionisierenden Teilchen in verschiedenen Höhen der Erdatmosphäre gemessen und bei seinen

Ballonfahrten eine Zunahme dieser Teilchen mit zunehmender Höhe beobachtet hat, ist be-

kannt, dass die Erde ständig von ionisierender Strahlung bombadiert wird, die einen extrater-

restrischen Ursprung hat. Nach unabhängingen experimentellen Bestätigungen durch Kolhörs-

ter und die Arbeitsgruppe um Robert Milikan erhielt Viktor Hess 1936 den Physik-Nobelpreis

für die Entdeckung der kosmischen Strahlung.

(a) (b)

Abbildung 1: (a) Primäre kosmische Teilchen induzieren Teilchenschauer sekundärer Teilchen in der Erdat-mosphäre [10]. (b)Wolkenbedeckung der Erde (Symbole) im Vergleich mit der Variation des kosmischen Teil-chen�usses (durchgezogene Linie) und der Variation des 10.7 cm Radio�usses der Sonne (gestrichelte Linie)über einen Sonnenzyklus [9].

3

Auch heute ist die Entstehung kosmischer Strahlung, sowie die Konsequenzen ihrer Existenz

noch Inhalt aktueller Forschung. Denn selbst mehr als 100 Jahre nach ihrer Entdeckung ist

ihr Ursprung nicht vollends geklärt. Sowohl Supernova-Schockwellen, Teilchenstrahlen akti-

ver Galaxien als auch der Zerfall noch unbekannter Elementarteilchen werden als Beschleu-

nigungsquellen der energetischten Teilchen mit Energien bis zu 1021

eV disktutiert [10]. Ein

weiterer Hinweis, dass kosmische Strahlung einen Ein�uss auf Leben bzw. das Klima auf der

Erde haben könnte, wurde um die Jahrtausendwende von Henrik Svensmark vorgeschlagen [9].

Svensmark zeigte auf, dass die Wolkenbedeckung der Erde enger korreliert sei mit der Variation

vom kosmischen Teilchen�uss als mit dem 10.7 cm solaren Radio�uss, welcher ein mögliches

Maß für die Strahlungsintensität der Sonne ist (siehe Abb. 1 (b)). Weitere Studien von N. Marsh

und H. Svensmark ließen vermuten, dass kosmische Strahlung vor allem einen Ein�uss auf

niedrigere Wolken (> 680 hPa) hätte [6]. So könnte ein durch die Sonne modulierter Fluss

galaktischer kosmischer Strahlung (engl.: Galactic cosmic rays (GCR)) Ionisationsprozesse in

niedrigeren Höhen beein�ussen, welche ihrerseits die Bildung von Aerosolen und somit diesen

als „cloud condensation nuclei“ (CCN) entscheidend verändern könnten [6]. In diesen Höhen

(unterhalb von 16 km) machen den Großteil geladener Teilchen hochenergetische Myonen und

Elektronen aus [7], welche zur sekundären Komponente der kosmischen Strahlung gehören.

Ziel dieses Praktikumsversuches ist es die Myonen mittels moderner Messinstrumente nach-

zuweisen. Der Nachweis ist ein direkter Beweis, dass die Myonen sich mit Geschwindigkeiten

von ca. 0.99c bewegen und den Erdboden somit trotz ihrer Lebensdauer von nur 2.2×10–6

s

erreichen können.

3 Stichworte zur Vorbereitung

Zur erfolgreichen Durchführung des Versuches ist eine sinnvolle Vorbereitung zum Versuchs-

tag unabdingbar. Folgende Sachverhalte sollten vorbereitet werden.

• Primäre und Sekundäre Komponente der kosmischen Strahlung: Hauptbestand-

teile und Energien der primären Komponente, Aufbau der Erdatmosphäre, Entstehung

der sekundären Komponente, Einteilung der Sekundärkomponente, Entstehung von Ra-

dionukliden in der Atmosphäre

• Winkelverteilung der kosmischen Strahlung, Ost-West-E�ekt

• Das Elementarteilchen Myon: Leptonen, Eigenschaften

• Versuchsaufbau: Funktionsweisen von Szintillationsdetektoren (Anorganische und or-

ganische Szintillatoren), Photomultipliern, Diskriminatoren (speziell: Constant-Fraction

Discriminator), Gategeneratoren und Time-to-Amplitude Convertern (TAC), sowie das

Grundprinzip der Koinzidenzmethode

4 4 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG

Abbildung 2: Der Versuchsaufbau, bestehend aus zwei Plastikszintillatoren in einem drehbar gelagertenRahmen. Zusätzlich ist eine mögliche Myonentrajektorie skizziert.

4 Versuchsdurchführung

4.1 Inbetriebnahme der Detektoren und Signalsuche

Die Photomultiplier an den Plastikszintillatoren werden mit einer Hochspannung von ca. 900 V

versorgt. Diese ist am Hochspannungsmodul voreingestellt. Bevor dieses in Betrieb genom-

men werden kann, muss der Detektor mit dem Modul verbunden werden. Auf keinen Fall istvorher Hochspannung anzulegen. Bitte vor dem Anlegen der Hochspannung immerRücksprache mit dem Betreuer halten. Zum Finden des Detektorsignals wird nun der Si-

gnalausgang des Detektors mit dem Oszilloskop verbunden. Die charakteristischen Merkmale

des Sinales sind zu notieren (Anstiegszeit, Abklingzeit).

4.2 Einstellung der Diskriminatorschwellen und Walk-Korrektur

Um eine sinnvolle Messung der Myonen mit dem Versuchsaufbau durchführen zu können, ist

es notwendig Signale der Untergrundstrahlung zu unterdrücken, die γ -Energien bis zu einigen

wenigen MeV aufweist. Hierzu wird eine Quellenmessung mit226

Ra durchgeführt, um eine hö-

here Zählrate solcher Ereignisse zu garantieren.

4.2 Einstellung der Diskriminatorschwellen und Walk-Korrektur 5

Das Detektorsignal wird an den Constant-Fraction Discriminator (CFD) weitergegeben (Mo-

dell 935 von Ortec [8], siehe Abbildung 3 (a)). Die Ausgänge OUT und CF Monitor (M) des Mo-

duls werden auf das Oszilloskop gegeben. In Abbildung 3 (b) sind die beiden Ausgangssignale

gezeigt.

(a) (b)

Abbildung 3: (a) Eine der vier Einheiten des Constant-Fraction Discriminators (CFD). Die In- und Outputs,sowie Stellschrauben sind im Text erklärt. Entnommen auf Referenz [8]. (b) CF Monitor (M) Output (violett)und logisches Output-Signal (OUT) (gelb) des CFDs.

Bevor jedoch die Schwelle gewählt werden kann, sind die Einstellungen des CFDs zu optimie-

ren, um optimale Ausgangssignale zu erhalten. Dazu ist wie folgt vorzugehen:

1. Das externe Delaykabel ist mit einer Länge zu wählen, die der Zeit entspricht, die das

Eingangssignal benötigt um von 20% auf den vollen Wert der Signalamplitude zu steigen.

Ein Beispiel für ein gutes Signal ist in Abbildung 3 (b) gezeigt.

2. Mit der Stellschraube Z ist die Walk-Korrektur durchzuführen. Hierzu wird der CFD-

Output (OUT) als Trigger genutzt, während der CF Monitor (M) auf dem anderen Kanal

des Oszilloskops betrachtet wird. Die Walk-Korrektur ist so zu wählen, dass alle Ein-

gangssignale den Nulldurchgang (Zero-Crossing Time) zur gleichen Zeit haben.

3. Die Breite des logischen Outputs ist mit der Stellschraube W auf 10 ns zu stellen.

Nach diesen Voreinstellungen kann die Schwelle bestimmt werden. Dazu wird die Zählrate ohne

Quelle mit der Zählrate mit Quelle verglichen. Die Quelle wird für diese Messungen in einem

sinnvollen Abstand zum Photomultiplier positioniert. Die eingestellte Schwelle (Stellschraube

T) kann mit dem Multimeter überprüft werden. Dabei ist diese so zu wählen, dass kein Ein�uss

der Quelle auf die Zählrate zu erkennen ist. Die Schwelle sollte jedoch auch nicht zu hoch

gewählt werden, da hieraus weniger Statistik und längere Messzeiten resultieren würden.

6 4 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG

4.3 Winkelverteilung der Myonen und Ost-West-E�ekt

Für unterschiedliche Winkel des Messaufbaus relativ zum Horizont werden verschiedene Zähl-

raten aufgrund des zurückgelegten Weges der Myonen erwartet. Hieraus resultiert eine charak-

teristische Winkelverteilung [3]. Aufgrund des vorwiegend positiven Ladungscharakters der

primären Komponente wird zusätzlich ein schwacher Ost-West-E�ekt bei den Breitengraden

dieses Messaufbaus erwartet. Ziel dieses Versuchsteils ist es die Winkelverteilung für jeweils

abwechselnd zu messende Ost-/Westausrichtung des Aufbaus zu messen und die Stärke des

Ost-West-E�ektes zu bestimmen. Winkeleinstellungen sind in Schritten von 10◦

bis 40◦

Grad

zu messen. Als Maß für den Ost-West-E�ekt ist der Ost-West-Asymmetriekoe�zient ϵ anzuge-

ben.

ϵ =

∑i

(N (θW

i) – N (θO

i)

)∑i

(N (θW

i+ N (θO

i)

)N (θW

i) und N (θO

i) entsprechen den gemessenen Ereignissen unter den jeweiligen Winkeln.

Bevor jedoch die Messung begonnen werden kann, muss sichergestellt werden, dass gleichzei-

tige (koinzidente) Signale tatsächlich auch als solche detektiert werden. Dazu wird eine Mes-

sung mit22

Na durchgeführt. Diese Quelle sendet zwei koinzidente, aus der Paarvernichtung

resultierende γ -Quanten von 511 keV in einem Winkel von nahezu 180◦

zueinander aus. Eine

Positionierung der Quelle zwischen den beiden Detektoren erlaubt somit eine Abstimmung der

Koinzidenzschaltung. Dazu ist wie folgt vorzugehen:

1. Die Quelle wird mittig zwischen den beiden Detektoren positioniert.

2. Die Schwellenwerte des CFDs sind zu notieren (!), da die Schwelle gesenkt werden muss,

um die 511 keV Linie detektieren zu können. Da mit Plastikszintillatoren gemessen wird,

wird nicht ein Full-Energy Peak erwartet.

3. Die Output-Signale des CFDs werden auf das Oszilloskop gegeben. Bereits jetzt kann die

aus dem Aufbau und der Verabeitung der Signale resultierende Verzögerung zeitgleicher

Signale abgeschätzt werden. Falls notwendig, ist einer der beiden Signalwege über eine

Delay-Box so zu verzögern, dass zeitgleiche Signale vorliegen.

4. Das Output-Signal (OUT) des CFDs wird nun an die LeCroy-Koinzidenzeinheit weiterge-

leitet. Hier ist eine Zweifach-Koinzidenz zu wählen. Der Koinzidenzausgang (OUT) wird

genutzt. Dieses Signal wird an den Gategenerator gegeben. Eine Signalbreite von 150 ns

ist hier zu wählen. Dazu den TTL-Ausgang an das Oszilloskop anschließen.

5. Zuletzt ist die in Teil 4.2 bestimmte Schwelle am CFD wiedereinzustellen. Es kann nun

mit der Messung begonnen werden. Dazu wird der TTL-Output des Gategenerators an

den Zähler angeschlossen. Die Messdauer beträgt 20 Minuten pro Winkel.

4.4 Geschwindigkeitsverteilung der Myonen 7

4.4 Geschwindigkeitsverteilung der MyonenDer Grund, weswegen die Myonen trotz ihrer kurzen Lebensdauer den Erdboden erreichen

können, ist die Tatsache, dass sie sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. In diesem

Versuchsteil soll die Myonen-Geschwindigkeit bestimmt werden. Dazu sind einige Messungen

nötig.

Zum Messen der relativen Zeit zwischen zwei koinzidenten Ereignissen und somit der Flug-

zeit der Myonen zwischen den Detektoren wird ein sogenannter Time-to-Amplitude Converter

(TAC) genutzt. Um eine Kanal-Zeit Zuordnung durchführen zu können, ist vorher eine Kali-

brierung des TACs notwendig. Hierzu kommt erneut die22

Na-Quelle zum Einsatz. Es ist wie

folgt vorzugehen:

1. Die Quelle wird erneut zwischen den beiden Detektoren plaziert und die CFD-Schwelle

soweit erniedrigt, dass die Quellenereignisse registriert werden.

2. Der CFD-Output (OUT) wird auf das Oszilloskop gegeben. über die Delay-Box ist das

Delay so zu wählen, dass koinzidente Signale der Quelle nach der Verarbeitung durch

den CFD in den Signalsträngen vorliegen.

3. Durch zusätzliche Delays kann der TAC nun kalibriert werden. Dabei gibt der obere De-

tektor das Start- und der untere Detektor das Stoppsignal. Das Stoppsignal sollte immer

nach dem Startsignal anliegen. Ansonsten kann keine sinnvolle Messung vorgenommen

werden. Die Messung wird für fünf verschiedene Delays durchgeführt. Hierzu wird das

TAC-Signal an den multi-channel analyzer (MCA) weitergeleitet, welcher mit dem PC

verbunden ist. Zur Aufnahme der Zeitspektren steht eine MCA Software zur Verfügung.

Nach der Kalibrierung ist die CFD-Schwelle wieder auf den in Teil 4.2 bestimmten Wert zu stel-

len. Danach kann mit der ersten Messung zur Bestimmung der Myonengeschwindigkeit begon-

nen werden. Erneut gibt der obere Detektor das Start- und der untere Detektor das Stoppsignal.

Der untere Detektor ist mit einem sinnvollen Delay zu verzögern. Die Messung kann nun be-

gonnen werden und wird über Nacht laufen, um genügend Statistik zu sammeln. Die zweite

Messung wird am nächsten Tag gestartet. Für diese ist der Detektorrahmen um 180◦

zu drehen.

Wie lässt sich nun die Myonengeschwindigkeit bestimmen?

8 5 AUSWERTUNG

5 AuswertungDie Auswertung sollte der Struktur der Versuchsanleitung folgen. Zu diskutieren sind alle in

den Teilen 3 und 4 genannten Punkte in einem angemessenen Rahmen. Zur Angabe von Re-

sultaten gehören Fehlerangaben. Auf eine korrekte Fehlerrechnung und -abschätzung ist zu

achten. Folgende Größen sind zu bestimmen:

1. Funktion zur Beschreibung der Winkelverteilung

2. Ost-West Asymmetriekoe�zient

3. Funktion zur Kanal-Zeit Zuordnung für den TAC

4. Myonengeschwindigkeit

Abschließend sind alle Ergebnisse dieses Versuches zu diskutieren und mit den Erwartungen

zu vergleichen.

9

A Sicherheitshinweise

Betriebsanweisung für mit Netzspannung betriebene Geräte im Praktikum

Gefahren für Mensch und Umwelt:Verbrennungen oder Tod durch große Ströme

Schutzmaßnahmen: Darauf achten, dass Kabel und Stecker unbeschädigt sind und nur wie vorgesehen verwenden.

Bei Beschädigungen oder den Verdacht auf Beschädigungen sofort den Praktikumsbetreuer

informieren, keine Reparaturversuche unternehmen.

Nicht mehrere Vielfachsteckdosen hintereinander schalten.

Geräte mit großer Leistung nur an den Wandsteckdosen anschließen.

Verhalten im Gefahrenfall:Den Netzstecker ziehen.

Bei einem Brand elektrische Geräte soweit möglich ausschalten.

Erste Hilfe:Ersthelfer sind Herr Görgen, Rolke, Rudolph, Thiel

Bei Schock sofort einen Notarzt rufen Tel 01-112 (von jedem Institutstelefon, mobil 112).

Unfallkrankenhaus: evangelisches Krankenhaus Weyertal.

Der Erste Hilfe- Kasten befindet sich im innenliegenden Treppenhaus.

Bei allen Unfällen muss auch der geschäftsführende Direktor informiert werden und ab einer

Arbeitsunfähigkeit von 3 Tagen im Geschäftszimmer eine Unfallmeldung ausgefüllt werden.

13.11.2014

Blazhev

10 A SICHERHEITSHINWEISE

Betriebsanweisung für den Umgang mit Hochspannung im Praktikum

Gefahren für Mensch und Umwelt:Sofortiger Tod durch Herzkammerflimmern

Schutzmaßnahmen: Darauf achten, dass Kabel und Stecker unbeschädigt sind und nur wie vorgesehen verwenden.

Bei Beschädigungen oder den Verdacht auf Beschädigungen sofort den Praktikumsbetreuer

informieren, keine Reparaturversuche unternehmen.

Hochspannung erst nach Anschluss der Kabel einschalten und vor dem Trennen der Kabel

wieder ausschalten.

Verhalten im Gefahrenfall:Hochspannungsgerät ausschalten.

Bei einem Brand elektrische Geräte soweit möglich ausschalten.

Erste Hilfe:Ersthelfer sind Herr Görgen, Rolke, Rudolph, Thiel

Bei Schock sofort einen Notarzt rufen Tel 01-112 (von jedem Institutstelefon, mobil 112).

Unfallkrankenhaus: evangelisches Krankenhaus Weyertal.

Bei allen Unfällen muss auch der geschäftsführende Direktor informiert werden und ab einer

Arbeitsunfähigkeit von 3 Tagen im Geschäftszimmer eine Unfallmeldung ausgefüllt werden.

Der Erste Hilfe- Kasten befindet sich im innenliegenden Treppenhaus.

13.11.2014

Blazhev

11

Universität zu Köln B e t r i e b s a n w e i s u n g

Nr.: Stand: 12.11.2014

Unterschrift: A. Blazhev

gilt für: Institut für Kernphysik (Praktikum)

G E F A H R S T O F F B E Z E I C H N U N G

BleiziegelDie Bleiziegel sind in Folie verpackt und können angefasst werden. Sie sind aber sehr schwer,

stellen Sie sie nur so auf, dass sie Ihnen nicht auf die Füße fallen können!Bei Beschädigung der Folie beachten Sie bitte folgende Punkte:

G E F A H R E N F Ü R M E N S C H U N D U M W E L T

Gefahr

Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind im Mutterleib schädigen . (483) Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. (497)

Gefahr kumulativer Wirkungen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen. Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen. Verbrennungs-/ Zersetzungsprodukte: Metalloxidrauch

Gefahren für die Umwelt: Sehr giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben. Stark wassergefährdend (WGK 3)

S C H U T Z M A S S N A H M E N U N D V E R H A L T E N S R E G E L N

Bleiziegel mit beschädigter Schutzfolie nicht anfassen.

Beschädigungen und Verdacht auf Beschädigung sofort beim Betreuer melden

Atemschutz: Bei einem Brand ist ein Atemschutz gegen giftigen Staub erforderlich

Handschutz: Bei beschädigter Folie dürfen die Bleiziegel nur mit Handschuhen berührt werden.

V E R H A L T E N I M G E F A H R F A L L Feuerwehr 01-112 von jedem Institutstelefon, mobil 112

Gefahrenbereich räumen und absperren, Betreuer informieren. Bei der Beseitigung von Bleistaub immer Schutzbrille, Handschuhe sowie bei größeren Mengen Atemschutz tragen.

Feuerlöschmaßnahmen auf die Umgebung abstimmen. Bei einem Brand entstehen gefährliche Dämpfe. Alarm-, Flucht- und Rettungspläne beachten. Feuerwehr alarmieren.Das Eindringen in Boden, Gewässer und Kanalisation muss verhindert werden.

E R S T E H I L F E Notruf 01-112, mobil 112Nach Augenkontakt: Sofort unter Schutz des unverletzten Auges ausgiebig (ca. 10 Minuten) bei geöffneten Lidern mit Wasser spülen. Bei Augenverletzungen steriler Schutzverband. Nach Augenkontakt immer augenärztliche Behandlung. Nach Hautkontakt: Verunreinigte Kleidung sofort ausziehen. Haut mit viel Wasser und Seife spülen. Nach Einatmen: Bei Atemstillstand künstliche Beatmung:. Nach Verschlucken: Sofortiges kräftiges Ausspülen des Mundes.

Ersthelfer: Görgen, Rolke, Rudolph, Thiel

S A C H G E R E C H T E E N T S O R G U N G

Nicht in Ausguss oder Mülltonne schütten! Produktreste sind Sondermüll und werden getrennt gesammelt über Dr. Blazhev oder Bereich 02.2

12 A SICHERHEITSHINWEISE

Strahlenschutzanweisungen zum Umgang mit radioaktiven Quellen im Praktikum des Instituts für Kernphysik der Universität zu Köln

Erstellt am 13.11.2014

1. Zugangsbeschränkungen

Personen unter 18 Jahren dürfen nicht im Praktikum arbeiten.

Schwangere dürfen nicht mit radioaktiven Quellen oder in Räumen, in denen sich radioaktive Quellen befinden, arbeiten.

Nur die schriftlich mit Testatbögen erfassten Studierenden, die an der Strahlenschutzunter-weisung teilgenommen haben. dürfen in den Praktikumsräumen unter Aufsicht der Betreuer mit radioaktiven Quellen Versuche durchführen. Besucher sind in den Praktikumsräumen, wenn sich dort radioaktive Quellen befinden, nicht zugelassen.

2. Umgang mit radioaktiven Quellen

Die radioaktiven Quellen werden vor Beginn des Praktikums durch einen Strahlenschutz-beauftragen oder eine eingewiesene Person in die jeweils benutzten Apparaturen eingebaut oder in die zum jeweiligen Experimentaufbau gehörende Bleiabschirmung gelegt. Diese dokumentieren die Ausgabe in der im Lagerraum ausliegenden Liste nach Anhang B. Bei Transporten in andere Physikalische Institute der Universität zu Köln ist außerdem ein Begleitzettel nach Anhang A beizufügen. Nach dem Ende des Praktikums werden die radioaktiven Quellen durch den gleichen Personenkreis wieder ins Lager gebracht.

Wenn sich radioaktive Quellen in einem Praktikumsraum befinden, muss dieser mit dem Schild „Überwachungsbereich, Zutritt für Unbefugte verboten“ gekennzeichnet sein. Dieses Schild wird entfernt, wenn sich keine radioaktiven Quellen im Raum befinden.

Eine Entfernung dieser radioaktiven Quellen aus dem Praktikumsbereich ohne Absprache mit dem Strahlenschutzbeauftragten ist unzulässig.

Während des Praktikums dürfen sich die radioaktiven Quellen nur am vorgesehenen Messort oder in der bei jedem Versuch aufgebauten Bleiabschirmung befinden.

Beim Verlassen der Räume ist darauf zu achten, dass Türen verschlossen und Fenster geschlossen sind, auch wenn es sich nur um eine kurze Zeit handelt.

Alpha-Quellen, die fest eingebaut sind, bleiben ständig in der Apparatur und dürfen nicht von Studierenden ausgebaut werden.

Beta-Quellen dürfen nur mit Schutzhandschuhen oder Pinzetten gehandhabt werden.

13

3. Verhalten im Gefahrenfall

Beschädigungen der radioaktiven Quellen oder auch der Verdacht auf eine Beschädigung ist

sofort dem Betreuer oder einem Strahlenschutzbeauftragten zu melden. Es darf mit einer

solchen Quelle nicht weiter gearbeitet werden. Eventuell kontaminierte Bereiche müssen

sofort abgesperrt werden.

Bei Brand, Explosion oder anderen Katastrophen ist immer außer dem Institutsdirektor und

dem Hausmeister ein Strahlenschutzbeauftragter hinzuzuziehen.

4. Strahlenschutzbeauftragte

Strahlenschutzbeauftragte für radioaktive Stoffe im Institut für Kernphysik der Universität zu

Köln sind

Strahlen-

schutz-

beauftragte

Heinze Fransen Dewald

Bereiche Praktikum Experimentier-

Hallen,

Präparate:

Arbeiten mit

Quellen in

anderen

Räumen

Arbeiten in

auswärtigen

Anlagen,

Transport

radioaktiver

Stoffe

Beschleuniger

14 LITERATUR

Literatur[1] Allkofer, O. C.:

Introduction to Cosmic RadiationVerlag Karl Thiemig, Deutschland, München (1975).

[2] Grupen, C.:

Astroteilchenphysik: Das Universum im Licht der kosmischen StrahlungSpringer Verlag, Deutschland (2001).

Astroparticle PhysicsSpringer Verlag, Deutschland (2005).

[3] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf:

Wie lässt sich die kosmische Strahlung nachweisen?http://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=13182&pNid=2455

[4] Knoll, G. F.:

Radiation Detection and MeasurementJohn Wiley & Sons, United States of America (2010).

[5] Krane, K. S.:

Introductory Nuclear PhysicsJohn Wiley & Sons, United States of America (1987).

[6] Marsh, N. D.; Svensmark, H.:

Low Cloud Properties In�uenced by Cosmic RaysPhysical Review Letters 85, 5004 (2000).

[7] Marsh, N. D.; Svensmark, H.:

Cosmic Rays, Clouds and ClimateSpace Science Reviews 94, 215 (2000).

[8] Ortec®

:

Quad 200-MHz Constant-Fraction Discriminator – Manualhttp://www.ortec-online.com/download/935.pdf

[9] Svensmark, H.:

In�uence of Cosmic Rays on Earth’s ClimatePhysical Review Letters 81, 5027 (1998).

[10] Welt der Physik:

Kosmische Strahlunghttp://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/kosmische-strahlung


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