Hier (https://stoppi-homemade-physics.de/radioaktivitaet/ionisationskammern/) habe ich gezeigt, wie man mit einer einfachen Ionisationskammer die sehr kurze und damit für den Physikunterricht besonders geeignete Halbwertszeit von Radon-220 bestimmen kann.
Mit dem sog. Protactiniumgenerator steht uns eine zweite Variante mit angenehm kurzer Halbwertszeit zur Verfügung. Protactinium-234 ist Teil der Uran-238 Zerfallsreihe und ein Betastrahler (E = 2.271 MeV) mit einer Halbwertszeit von nur 70 Sekunden.
Für 20 ml fertige Lösung benötigt man folgende Chemikalien/Teile:
- 1 g Uranylnitrat
- 3 ml (destilliertes) Wasser
- 7 ml konzentrierte Salzsäure (37%ig, 12 molar)
- 10 ml Methylisobutylketon oder 10 ml Isoamylacetat
- 20 ml Polypropylengefäß
- einen Geigerzähler für Betastrahlen
Das Uranylnitrat habe ich aus den USA von United Nuclear bezogen: https://unitednuclear.com/index.php?main_page=product_info&cPath=16_17_69&products_id=1334
Dabei ist für 20 ml fertige Lösung wie folgt vorzugehen:
- 1 g Uranylnitrat in 3 ml Wasser auflösen
- dann langsam 7 ml Salzsäure (37% Konzentration) dazugeben
- zu dieser Lösung 10 ml Methylisobutylketon oder Isoamylacetat hinzuschütten
- vor jeder Messung ausgiebig schütteln, damit das Protactinium sich im Methylisobutylketon löst
In den letzten Tagen habe ich mich nun dem Protactiniumgenerator gewidmet und die noch fehlende Salzsäure (30-33% Konzentration) besorgt. Hier nochmals die sehr einfache Anleitung für 30 ml fertige Lösung:
- Zuerst löst man bei Verwendung von 30-33%iger Salzsäure 2 g Uranylnitrat in 3 ml Wasser. Ich habe destilliertes Wasser verwendet
- Danach schüttet man langsam und vorsichtig 12 ml konzentrierte Salzsäure mit 30-33% Konzentration hinzu
- Zuletzt kommen noch 15 ml Methylisobutylketon oder 15 ml Isoamylacetat dazu
- Den 30 ml – Behälter aus Polypropylen verschließt man dann gut und sichert ihn gegebenenfalls noch mit Schrumpfschlauch
Das Uranylnitrat löst sich sehr gut in Wasser:
Hier habe ich bereits die Salzsäure hinzugefügt:
Man erkennt auf dem Bild sehr schön die beiden Schichten. Oben das Methylisobutylketon und unten die Salzsäure mit dem gelösten Uranylnitrat:
Hier die Zählraten für eine vertikale bzw. horizontale Ausrichtung des Geiger-Müller-Zählrohrs. Man erhält schöne Zerfallskurven mit einer Halbwertszeit um die 70 Sekunden:
