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Fragenkatalog zu F17: Experimente zur Neutronenphysik

Wie bereits im Script erwähnt, sind einige Grundkenntnisse erforderlich, die Sie vor der Versuchsdurchführung besitzen müssen, um den Versuch mit Erfolg durchführen zu können. Dazu gehören

die Wechselwirkung von Neutronen mit Materie,
die Wechselwirkung von Gamma-Strahlung mit Materie,
sowie die verschiedenen radioaktiven Zerfallsarten.

Da für die Auswertung der Flugzeitmessung ein kleines Programm geschrieben werden muß, sind grundlegende Programmierkenntnisse, am besten in der Programmiersprache C, notwendig! Außerdem werden Grundkenntnisse aus der Festkörperphysik und der Hochenergiephysik benötigt, so daß der Versuch erst im zweiten Teil des Fortgeschrittenen-Praktikums durchgeführt werden soll! Neben der Praktikumsanleitung sollen Sie sich darüber hinaus in mehreren Lehrbüchern kundig machen, z. B.

T. Mayer-Kuckuk, Kernphysik, Teubner Studienbücher Physik, Teubner Stuttgart, 1994 (vor allem Kapitel 3)
W. Demtröder, Experimentalphysik 4, Springer-Verlag, 1998
W. R. Leo, Techniques for Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, 1994 (Kapitel 1, 2.7, 2.8, 6 und 10.7)
G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley \& Sons, New York 1978 (Kapitel 1, 2, 12 und 14)
P. R. Bevington, D. K. Robinson, Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences, McGraw-Hill Inc., 1992 (Kapitel 4)

Weiterhin gehört zur Vorbereitung des Versuches, daß die Praktikanten in der Lage sind, den prinzipiellen Ablauf der Versuche vor der Durchführung der Experimente darzulegen.

Der hier aufgeführte Fragenkatalog stellt die Mindestanforderungen dar, die die Praktikanten erfüllen müssen, um den Versuch und die anschließende Auswertung mit Gewinn durchführen zu können. Sollten diese nicht erfüllt werden, so kann der betreffende Praktikant von der Durchführung des Versuchs ausgeschlossen werden.

Fragen zu den einzelnen Versuchsteilen (stichpunktartig):

Teil I: Das Neutron

Was versteht man unter 'thermischen Neutronen'?
Was ist 'Moderation' und was passiert dabei auf mikroskopischer Skala?
Welchem Zweck dient innerhalb des Aufbaus der Neutronenquelle das Polyethylen und welchem Zweck dient das Blei? Aufgrund welcher Eigenschaften sind sie dafür prädestiniert?

Teil II: Nachweis von Neutronen

Wie funktioniert prinzipiell ein Gasdetektor?
Was ist ein Pulshöhenspektrum? Was wird in diesem dargestellt?
Wie sind die kinetischen Energien bei einem 2-Körper-Zerfall im Vergleich zu einem 3-Körper-Zerfall verteilt?
Wie kommen die Wandeffekte beim ³He-Zählrohr zustande?
Wozu wird ein Diskriminator benutzt?

Teil III: Aktivierungsanalyse

Wie entsteht die Verarmungszone an einem np-Übergang und welche physikalische Größen bedingen ihre räumliche Ausdehnung?
In welchem Bereich ist ein Halbleiterdetektor sensitiv auf ionisierende Strahlung? Wie kann er vergrößert werden?
Was passiert beim Photoeffekt, der Compton-Streuung und bei der Paarbildung?
Das Pulshöhenspektrum einer monoenergetischen Gamma-Linie (gemessen mit einem Halbleiterdetektor) soll erklärt werden können.
Wovon hängt die Energieauflösung des Halbleiterdetektors ab? Was ist der Unterschied zu einem Gasdetektor?
Was versteht man unter der Intensität einer gemessenen Gamma-Linie?

Teil IV: Flugzeitmessung

Welche Geschwindigkeitsverteilung der Neutronen liefert die Neutronenquelle?
Machen Sie sich mit den Eigenschaften von (Dichte-)Verteilungsfunktionen vertraut.
Was versteht man unter der Öffnungsfunktion eines Choppers?
Was ist in einem Flugzeitspektrum dargestellt?

Teil V: Radiographie

Können Neutronen einen Film schwärzen?
Welche Materialien geben bei der Radiographie mit Röntgenstrahlen einen hohen Kontrast und welche bei der Radiographie mit Neutronen?

Hinweis zur Durchführung des Versuchs:

Während der Messungen muß ein übersichtliches und lesbares Protokoll geführt werden. Es muß die Skizzen des verwendeten Aufbaus, die Einstellungen der Geräte und die wichtigsten Meßwerte und Meßzeiten enthalten.

Hinweis zur Auswertung des Versuchs:

Die Auswertung muß in sich geschlossen und so klar sein, daß Messung, Analyse und Fehlerrechnung ohne weitere Hilfsmittel verständlich und nachvollziehbar sind, d.h. z.B. daß Zeichnungen vollständig zu beschriften sind und eventuell daraus abgeleitete Werte eingezeichnet werden müssen!

In Zeiten vollautomatischer Rechtschreibkorrekturen durch entsprechende Programme sollte eine korrekte Rechtschreibung der Auswertung eigentlich kein Thema sein. Trotzdem werden immer Auswertungen mit mangelhafter Rechtschreibung abgegeben. Diese können ohne inhaltliche Korrektur sofort wieder zurückgegeben werden.