text: Radionuklid - angeregtes Röntgen - Spektrum von Zehen - Nägeln
  Schnittgut von Zehen - Nägeln wurde mit dem Radionuklid Americium (Am) - 241 zur Emission von Röntgen - Strahlung angeregt [1]. Das Strahler - Präparat war in ein Metall - Plättchen von wenigen mm Durchmesser eingewalzt, das auf einer Metall - Scheibe befestigt war. Die Aktivität war zu 33 KBq deklariert. Um die Anregung durch die Alpha - Strahlung von Am - 241 möglichst wenig durch die Alpha - Teilchen bremsende Luft zu behindern betrug der Abstand zwischen dem Radionuklid - Präparat und der Oberfläche der Probe nur etwa 2 bis 3 mm, je nach Lage der Horn - Späne auf dem Probenteller. Die Fläche der Strahlen - Quelle war parallel zur Obefläche des Probe - Trägers angeordnet. Da die Alpha - Strahlung bereits in einer Zehntel mm dicken Schicht des Horn - Materials bis zur Wirkungslosigkeit abgebremst wird, wurde zur möglichst guten Erfassung der durch die Alpha - Teilchen induzierten Röntgen - Strahlung die Öffnung des Strahlen - Detektors, ein "Röntgen - Energie - Detektor" der Firma Phywe, im Winkel von 90 ° zur Zentralachse der Strahlen - Quelle in Höhe der mittleren Oberfläche des Horn - Granulats positioniert.
  Die Detektor - Signale wurden mit einem Vielkanalanalysator der Firma Phywe aufbereitet und gespeichert. Zur Darstellung der Daten in Form eines Spektrums wurde das Programm "Measure" derselben Firma eingesetzt. Zur Reduzierung der Strahlung der Quelle in die Umgebung des Versuchsaufbaus war Dieser durch ein Stahlblech - Gehäuse und einen Blei - Becher abgeschirmt. Die Strahlung im Versuchsraum wurde mit einem Dosimeter überwacht.
  Messergebniss und Auswertung
  Die vom Am - 241 - Präparat emittierten und in Materialien der Strahler - Umgebung, einschließlich der Probe, zur Emission angeregten Photonen treten primär in engen Photon - Energie - Bereichen auf. In einem mit einem hochauflösenden Detektor gewonnenen Energie - Spektrum würden sich solche Energien in Form von senkrecht auf der Energie - Skala stehenden Linien zeigen. Daher werden besagte Energie - Bereiche in der Literatur als --- je nach Entstehungsprinzip --- Röntgen - oder Gamma - Strahlung - Linien bezeichnet. Durch Messelektronik - bedingte Streuung der Messwerte im hier beschriebenen Experiment erscheinen solche Linien als "Berge", Peaks genannt, mit schmaler Spitze, dem Peak - Maximum, und zur Energie - Skala hin zunehmender Breite.
  Zur Umrechnung der im primären Probe - Spektrum entlang der Horizontalskala angegebenen Kanal - Nummern in Photon - Energie - Werte (Energie - Kalibrierung) können die vom Am - 241 erzeugten Spektrum - Peaks, deren zugehörige Energien der Literatur entnehmbar sind [1], als Anhaltspunkte dienen. Diese Peaks sind auch im Probe - Spektrum erkennbar, können dort aber von Probe - Peaks überlagert sein, was eine Verschiebung der Lage der so entstandenen Peaks gegenüber den reinen Am - 241 - Präparat - Peaks zur Folge hätte. In diesem Fall würde die Verwendung der Maxima solcher Peaks als Kalibrierhilfen zu einem weniger genauen Kalibriergraphen führen. Letzterer wird daher besser mittels eines Spektrums des Am - 241 - Präparats alleine erstellt.
  Um die Kalibrierbeziehung vom Strahler - Präparat - Spektrum auf das Probe - Spektrum übertragen zu können müssen die Maxima gleicher Peaks im Gesamtmuster der Spektren in beiden Spektren in den gleichen Messkanälen liegen. Im vorliegenden Fall trifft Dies zu für die ohne störende Deformierung durch Nachbarpeaks auftretenden Am - 241 - Präparat - Peaks in den Kanal - Bereichen 1439 bis 1441 und 3901 bis 3904.
  Nachfolgend ein mit oben genannten Geräten aufgenommenes Spektrum des Am - 241 - Anregungsstrahlers:
  Bei der Zuordnung von Photon - Energie - Werten zu Messkanal - Nummern von Peak - Maxima helfen auch anderenorts veröffentlichte Spektren von Am - 241 [6]. Eines dieser Spektren weist die gleiche Kanal - Nummer - Skala auf wie die beiden Spektren oben und wie bei Diesen liegt auch im dort veröffentlichten Spektrum der 59,54 KeV - Peak der Strahlen - Quelle nahe der Kanal - Nummer 4000 [5].
  Zur Gewinnung einer weiteren Kalibriermarke im niederenergetischen Bereich wurde mit der gleichen Messanordnung wie bei der Zehennägel - Probe das Spektrum einer Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl) - Probe aufgenommen. Der Vergleich mit dem Spektrum des Anregungsstrahlers zeigt einen in diesem Spektrum fehlenden, nur im NaCl - Spektrum deutlich den Untergrund überragenden Peak mit Maximum im Bereich des Messkanals 69. Als verursachend kommen Na oder Cl in Frage. In diesem Kanal - Bereich liegen nur einige schwache Röntgen - Linien des Am - 241 - Tochter - Nuklids Neptunium, daher dürfte der Peak durch Anregung durch die Alpha - Strahlung des Am - 241 - Präparats entstanden sein, siehe auch oben. Da weiterhin ein Na - Atom mit seiner relativen Masse von 23,0 durch Alpha - Teilchen stärker zur Röntgen - Fluoreszenz angeregt wird als ein Cl - Atom mit Masse 35,5 wird hier vermutet, dass der Peak von Na verursacht wird. Zudem könnte ein Teil der - Cl - Strahlung, deren stärkste Linien, K alpha, bei 2,6 KeV liegen, noch vom Silizium (Si) in der inaktiven Schicht im Detektor - Sensor absorbiert worden sein. Das Absorptionsmaximum von Si liegt bei 1,84 KeV. Cl erzeugt dann hier nur einen kleineren, vom Spektrum - Untergrund verdeckten Peak:
  Unter Annahme, dass besagter Na - Peak von den beiden stärksten Röntgen - Linien von Na, K alpha 1 und K alpha 2, mit 1,041 KeV erzeugt wird, wird so ein weiteres Kalibrierwertepaar erhalten.
  Geeignete Werte - Paare zu den Messgrößen Kanal - Nummer und Energie für die Funktion zur Umrechnung zwischen Diesen sind in folgender Tabelle zusammengestellt:
  Zur Energie - Kalibrierung verwendbare Peaks in den Spektren von Am - 241 und NaCl:
  Kanal - Nummer - Bereich zum Peak - Maximum Energie in KeV nach Literatur - Daten [1] Anmerkung
  Stärkste Röntgen - Linien von Na, K alpha 1 und K alpha.
  Von Störungen durch andere Linien freies Röntgen - Linien - Paar, L gamma 4' und L gamma 4, des Am - 241 - Tochter - Nuklids Neptunium (Np). In der Detail - Ansicht symmetrisch geformter, aus dem Zusammenwachsen beider Peaks entstandener Summenpeak, daher vermutlich ohne Deformierung durch andere Peaks. Die Kalibriermarke besteht hier aus den Messkanal - Nummern im Bereich der Spitze des Summenpeaks und dem Mittelwert zwischen beiden Energien.
  Isolierter Peak, Gamma - Strahlung - Linie von Np, wegen symmetrischer Form vermutlich ohne Deformierung durch andere Peaks.
  Eine aus den ersten beiden Kalibrierwertepaaren oben berechnete Geradenfunktion hat die Steigung 1 Messkanal / 0,015 KeV, eine aus den letzten beiden berechnete ebenfalls diese Steigung. Daher wird zur Veranschaulichung im Folgenden eine Gerade mit der genannten Steigung durch die 3 Kalibriermarken im Diagramm als Kalibriergraph abgebildet:
  Unter den oben beschriebenen Bedingungen wurde nach 493 Stunden Messzeit das unten abgebildete Photonen - Strahlung - Spektrum der Probe erhalten. Die Messung erfolgte in mehreren Etappen, die pro Kanal des Vielkanalanalysators registrierten, durch Photonen provozierten Messimpulse der einzelnen Teilmessungen wurden mit einem Tabellen - Kalkulation - Programm zum Gesamt - Messergebnis addiert.
  Der höchste Peak, nahe dem linken Ende der Kanal - Nummer - Skala gelegen, wurde durch die Messgerät - Elektronik selbst erzeugt und ist ohne analytische Aussagekraft.
  Die theoretisch zu erwartenden Höhen - Verhältnisse zwischen den Peaks nach Literatur - Angaben weichen von denen im obigen Probe - Spektrum ab, da mit Abnahme der Photon - Energie immer mehr Photonen vom Schutzfenster des Detektor - Sensors, von der Luft und von anderen Materialien vor dem Sensor absorbiert werden und der Registrierung entgehen. Andererseits durchdringen mit zunehmender Energie Photonen zunehmend häufig den Sensor ohne Wechselwirkung und damit ebenfalls ohne Registrierung. Aus der Kombination beider Effekte ergibt sich für den hier eingesetzten Detektor ein Maximum der Empfindlichkeit für Photonen mit Energien um etwa 10 KeV [2]. Je weiter ein Peak im Probe - Spektrum von diesem Energie - Wert entfernt ist, desto geringer ist die hier gemessene Peak - Höhe bezogen auf die theoretisch zu erwartende Höhe. Je enger andererseits Peaks im Probe - Spektrum zusammen liegen, desto weniger weichen deren Peak - Höhen relativ zueinander von den zu erwartenden ab.
  Bei der Interpretation der nachfolgend abgebildeten Vergleiche zwischen dem Anregungsspektrum und dem Probe - Spektrum müssen die unterschiedlichen Messzeiten berücksichtigt werden, die bei Peaks gleichen Ursprungs und gleicher Lage im Spektrum geringere Höhen im Anregungsspektrum bedingen, vergleiche die beiden Übersichtsspektren oben. Es sollten daher nicht absolute Peak - Höhen miteinander verglichen werden sondern Höhen der Peaks relativ zum Untergrund - Niveau beiderseits neben einem Peak.
  Der Bereich mit dem einzigen auffälligen Unterschied zwischen den Peak - Mustern der Spektren der Anregungsquelle und der Probe ist nachfolgend abgebildet. Das Probe - Spektrum ist oben und das Spektrum des Anregungsstrahlers vertikal gespiegelt darunter positioniert:
  Das Maximum des nur im Probe - Spektrum auftretenden Peaks liegt bei Kanal - Nummer 69 und kann als von Natrium verursacht interpretiert werden, vergleiche das NaCl - Spektrum oben. Dass keine weiteren chemischen Elemente zu deutlich erkennbaren Peaks angeregt wurden kann an der zu schwachen Anregungsstrahlung beziehungsweise zu kurzen Messzeit liegen. Der im Vergleich zum Spektrum der Strahlen - Quelle hohe Sockel aus registrierten Messimpulsen im Bereich der Kanal - Nummern bis 1000 im Probe - Spektrum könnte auch durch Überlagerung vieler eng benachbarter Probe - Peaks verursacht sein.
  5. Demir, Demet / und Andere: Studying of characteristics of the HPGe detector for radioactivity measurements. In: Journal of Instrumentation January 2013. Veröffentlicht im Internet: https://www.researchgate.net/figure/A-typical-spectrum-of-Am-241-source-to-detector-distance-of-20-cm_fig3_272498204
  6. Stack Exchange Network: Nuclear Physics: Determining energy of gamma-rays after alpha-decay of Am-241. Veröffentlicht im Internet: https://physics.stackexchange.com/questions/56086/determining-energy-of-gamma-rays-after-alpha-decay-of-am-241