Geiger-Müller-Zählrohr < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:35 Mo 25.02.2008 | | Autor: | Knuessel |
| Aufgabe | | Die gemessene Spannung im Geigermüllerzählrohr hängt von der Spannung U am GMZ ab. |
Also es handelt sich hierbei um keine Aufgabe, sondern eine thematische Frage:
Ich habe den Zusammenhang zwischen der Spannung I und der Stromstärke nicht verstanden.
Also ist folgende Annahme korrekt?
1. Wir legen eine Spannung U (bsp. 400 Volt) an
2. Vorher haben wir aber schon das Präperat etc. in die Nhe des GMZ gebracht
3. Nun gibt es verschiedene Phasen die beim Einschalten des GMZ stattfinden:
--> In Phase 1 kommt es zur Rekombination der Ionen (nicht genügend Ionen vorhanden (Spannung U niedrig)
--> In Phase 2 steigt das ganze Proportinal an, wie bei der Ionisationskammer bis zum Sättigungsstrom
--> In Phase 3 haben wir dann etwas ähnliches wie den Sättigungsstrom, der dann dafür sorgt, dass keine Rekombination mehr stattfindet, sondern die Ionen einfach abfließen zu den Elektroden
Nun meine Frage: Wann habe ich diese unterschiedlichen Spannungen. Beim einschalten, oder erhöht sich die Spannung sobald die ersten Ionen auf die Elektroden treffen? Also erzeugt der Mensch die Spannung von 400 Volt komplett alleine, oder haben die Ionen Schuld, dass die Spannung U und die Stärke I steigt ...
Ich bin etwas verwirrt :D Herzlichen Dank euch im Voraus.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:43 Mo 25.02.2008 | | Autor: | chrisno |
Hallo Knuessel,
ich kenne das etwas anders. Der Mensch legt eine Spannung an das GMZ an.
1. Die Spannung ist zu niedrig, es gibt keinen Strom.
2. Der Proportionalbereich. Für diesen Bereich der Spannungen ist der Strom proportional zur Energie(?) der einfallenden Teilchen.
3. Stellt man eine noch größere Spanung ein, ist man im Sättigungsbereich. Dann erzeugt jedes Teilchen einen Strom der gleichen Größe. Das ist gnaz praktisch, wenn man nur die Anzahl der Teilchen zählen will.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:46 Mo 25.02.2008 | | Autor: | chrisno |
Hallo Knuessel,
ich kenne das etwas anders. Der Mensch legt eine Spannung an das GMZ an.
1. Die Spannung ist zu niedrig, es gibt keinen Strom.
2. Der Proportionalbereich. Für diesen Bereich der Spannungen ist der Strom proportional zur Energie(?) der einfallenden Teilchen.
3. Stellt man eine noch größere Spanung ein, ist man im Sättigungsbereich. Dann erzeugt jedes Teilchen einen Strom der gleichen Größe. Das ist gnaz praktisch, wenn man nur die Anzahl der Teilchen zählen will.
Schau doch mal in Wikpedia.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:56 Mo 25.02.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Du verwechselst irgendwas. Man legt eine feste Spannung an, die wird von einem Netzgerät geliefert und ändert sich nicht. zu dem GMZ ist ein Aussenwiderstand in Reihe [mm] geschaltet:R_a [/mm] durch den fliesst der Strom, der auch durch das GMZ fliesst, wenn ein Teilchen darin ne Ionisation auslöst. (die Größe des Stromes ist von der angelegten Spannung natürlich abhängig).
Die spannung an dem Aussenwiderstand kann man messen, nach U=R*I
wenn ein Teilchen in das GMZ reinfliegt, ionisiert es das Gas in e^- und Ionen. die e^- kommen schnell zur Anode (+) dem Draht in der Mitte, grosser Strom, weil viele Ladungen in kurzer Zeit, U an R steigt schnell an. Die Ionen wandern, wegen ihrer größeren Masse langsamer, d.h. man kann sie im ersten Moment vernachlässigen, sie bilden eine "positive Wolke" um den Draht, die Feldstärke reicht deshalb nicht mehr für weitere Stoßionisation. langsam wandern die Ionen zu -(auusenwand des GMZ, kleine Stromstärke, kleine Spannung un R. erst wenn die Ionen weg sind, ist das GMZ wieder bereit für die nächste Stoßionisationslavine. Die Zeit, in der die Ionen wandern heisst "Totzeit" des GMZ.
All das hat aber mit den 400V angelegt nichts zu tun. Nur die Feldstärke innerhalb des GMZ ändert sich während des Vorgangs.
Welchen Einfluss die angelegte Spannung noch hat, hat dir chrisno erklärt. In der Schule benutzt man aber meist nur den letzten Bereich, der nicht prop. zur Energie der Teilchen ist.
Wenn die Frage anders gemeint war, musst dus nochmal versuchen.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:59 Di 26.02.2008 | | Autor: | Knuessel |
Es geht darum:
Ich habe eine Diagramm (U~I) und dort sind die verschiedenen Bereiche gezeigt.
Bereich 1: Es findet Rekombination statt, Stromstärke steigt
Bereich 2: Sättigungsbereich, Stromstärke konstant, da keine weitere Rekombination stattfindet - Sättigung eben
Bereich 3: Proportinalbereich - es findet Stoßionisation statt, steigt annäherend Proportional
Bereich 4: Auslösebereich - Es findet Stoßionisation statt, durch den Lichtelektrischen Effekt werden immer mehr Ionen und lichtquanten ausgesendet. I konstant
Bereich 5: Lawinenartiger Anstieg der Stromstärke. GMZ geht kaputt. Da es zur Dauerentladung kommt....
Deswegen meine Frage, wo die Spannung geändert wird.Ich denke schon, dass damit die angelegte Spannung gemeint ist, die WIR varieren können, um unterschiedliche Effekte zu beobachten. Oder?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 12:25 Di 26.02.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
ich versuche dein Diagramm zu interpretieren:
Vors: ein starkes radioaktives Präparat strahlt in das GMZ.
> Bereich 1: Es findet Rekombination statt, Stromstärke
> steigt
das Präparat ionisiert, dadurch wird das GMZ leitend, die Zahl der Leitungs ionen und El. ist proportional zur Präparatstärke, die Stromstärke steigt mit der Spannung, nicht alle von dem Präp. ausgelösten Ionen-El. Pare tragen zur Leitung bei, weil einige rekombinieren.
> Bereich 2: Sättigungsbereich, Stromstärke konstant, da
> keine weitere Rekombination stattfindet - Sättigung eben
Die Zahl der Leitungsträger =Ionen+El ist konstant, die Feldstärke im GMZ ist zu klein um Stoßionisation durch die El. zu bewirken.
> Bereich 3: Proportinalbereich - es findet Stoßionisation
> statt, steigt annäherend Proportional
Die Feldstärke nahe dem Draht reicht jetzt aus, so dass die El. die von dem Präparat ausgelöst wurden bei Stößen weitere Ionisation machen, mehr Leitungsträger größerer Strom. Die Anzahl der Leitungsträger hängt von der Anzahl der primär ausgelösten El. ab, also von der Energie der radioaktiven Strahlung.
> Bereich 4: Auslösebereich - Es findet Stoßionisation
> statt, durch den Lichtelektrischen Effekt werden immer mehr
> Ionen und lichtquanten ausgesendet. I konstant
Die Stossionisation nimmt zu, die Zahl der Anfangsel. spielt keine Rolle mehr.
(den lichtel. Effekt bezweifel ich, ist aber möglich)
Begrenzung der Anzahl der El-Ionen weil die langsamen Ionen das Feld um den Draht verkleinern.
> Bereich 5: Lawinenartiger Anstieg der Stromstärke. GMZ
> geht kaputt. Da es zur Dauerentladung kommt....
Das letzte ist ne einfache Gasentladung, wie man sie von Entladungsröhren kennt.
> Deswegen meine Frage, wo die Spannung geändert wird.Ich
> denke schon, dass damit die angelegte Spannung gemeint ist,
> die WIR varieren können, um unterschiedliche Effekte zu
> beobachten. Oder?
Ja, bei dem was ich jetz geschildert habe wird die Spannung von aussen erhöht.
Das GMZ wird offensichtlich nicht zum Zählen von Teilchen benutzt, sondern mit relativ hoher Teilchenzahl bombardiert, so dass einzelne Teilchen nicht mehr registriert werden sondern man einen Dauerstrom misst.
(eine ungewöhnliche Art ein GMZ zu benutzen)
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:55 Di 26.02.2008 | | Autor: | Knuessel |
Ja das habe ich mir auch gedacht, deswegen habe ich etwas überlegt. Ich denke es soll nur die möglichen Vorgänge beschreiben, die möglich sind.
Sprich ein wenig erklären was damit gemeint ist. Normal ist ja der Proportionalbereich zum Zählen zuständig. Danke euch recht herzlich, so habe ich mir das nämlich dann auch gedacht...
Jetzt kommt der Rest der Strahlung heute dran und morgen muss ich irgendwie die LK Klausur 6 Std. packen... Mal schauen, noch zweifle ich ein wenig :D
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Hallo!
Ich denke, ich kenne das Bild, und ich würde behaupten, daß der angegebene Strom weniger ein konstant gemessener, sondern eher ein Spitzenwert sein soll.
Zum Zählen wird eben nicht der Proportionalbereich genommen. Der PB verstärkt und zählt letztendlich einzelne Elektronen, und die Anzahl der Elektronen gibt in gewissem Maße Aufschluß über die Art des durchfliegenden Teilchens. Hier gehts also eher um Teilchenidentifikation.
Du willst tatsächlich den Durchschlagbereich, den man ja auch Geiger-Müller-Bereich nennt. Diesen kennzeichnet, daß er einen Impuls fester Größe liefert, egal, wie viele Elektronen das durchfliegende Teilchen anfangs freigesetzt hat.
Nun, auch wenn Leduart es bezweifelt, dieser lichtelektrische Effekt ist eigentlich extrem wichtig für das GMZ. Lichtquanten, die in der Region des Teilchendurchgangs entstehen, können sich im gesamten Raum des GMZs ausbreiten, und überall weitere Elektronen auslösen. Das sorgt dafür, daß sie die Entladung vollständig auf das gesamte Volumen des GMZs ausbreitet. Das erzeugte Signal ist dadurch also auch besonders stark.
Es gibt andere Detektoren, ich glaube, die nennen sich Streamer, welche ein Gas enthalten, das dieses Licht absorbiert. Hier bleibt die Entladung auf den lokalen Bereich in der Näche des Teilchendurchgangs beschränkt.
Wie Leduart sagte, wäre es ungewöhnlich, ein GMZ im "Dauerstrombetrieb" zu betreiben. Tatsächlich muß man sich so eine Röhre wie einen geladenen Kondensator vorstellen, der durch den Teilchendurchgang entladen wird. Der Widerstand, der in Reihe zur Röhre hängt, hat zwei Aufgaben:
1. Nach der Entladung folgt ein Aufladevorgang von außen, der Strom erzeugt dabei ein messbares Spannungssignal
2. Um ein Dauerfeuer im GMZ zu verhindern, muß man kurzzeitig die Spannung der Röhre absenken. Hat man den Widerstand mit drin, sinkt die Spannung bei ner Entladung automatisch, und baut sich beim Ladevorgang langsam wieder auf. Der Widerstand muß also auch so gewählt werden, daß er das GMZ lange genug "tot" hält, bis alle Rückstände einer alten Entladung verschwunden sind.
Falls Interesse besteht, ich kenne da zwei Bücher, beide heißen wohl "Teilchendetektoren", eines von Claus Grupen, das andere von Herrn Kleinknecht. Sie tun sich beide nix, sind ziemlich gleich. Und man kann sie größtenteils auch als Bettlektüre empfehlen, das heißt, sie sind sehr gut verständlich.
Achso, und da man heute alles aus Halbleitern macht, gibts auch Silizium-Dioden, welche wie ein GMZ funktionieren. Die sind allerdings sensitiv auf Licht, wobei es da tatsächlich möglich ist, einzelne Photonen (!) zu detektieren.
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