Practicum: Kern- en deeltjesprocessen – activiteit en halveringsdikte – Klas 6 VWO

In dit examenpracticum voor 6 vwo meet je de activiteit van een radioactieve bron als functie van afstand en afscherming. Je bepaalt de halveringsdikte voor β-straling en koppelt dit aan toepassingen in medische beeldvorming en stralingsbescherming.

Leerdoel

Na dit practicum kun je activiteit meten en corrigeren voor achtergrond, de halveringsdikte bepalen via een I-d-grafiek op semi-logaritmisch papier, het kwadraatswet (I ∝ 1/r²) toetsen, en de toepassingen van ioniserende straling in de geneeskunde benoemen en uitleggen.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 6 (examenjaar) | Vak: Natuurkunde | Domeinen: B2 Medische beeldvorming; E3 Kern- en deeltjesprocessen | Activiteit, halveringsdikte, kwadraatwet, ioniserende straling, medische beeldvorming

Benodigdheden

• Geiger-Müllerteller met USB-interface en datalogger
• Zwakke β-bron (gecertificeerd schoolgebruik, bijv. Sr-90)
• Aluminiumplaten: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 mm dikte
• Statief met klemhouder (voor vaste geometrie)
• Liniaal (voor afstandsmeting bron–detector)

Achtergrondinformatie

De intensiteit van β-straling neemt af door absorptie in materie. De halveringsdikte d½ is de laagdikte waarbij de intensiteit halveert: I = I₀ × (½)^(d/d½). De kwadraatwet beschrijft de geometrische verzwakking bij puntbron: I ∝ 1/r². In de geneeskunde: röntgenfoto’s gebruiken γ-straling; PET-scans β⁺-emitters; scintigrafie γ-straling van technetium-99m (T½ = 6,0 u).

Werkwijze

Deel A – Halveringsdikte van β-straling

1. Meet achtergrond N_bg (3 × 1 min, gemiddelde per 30 s).
2. Breng de bron op vaste afstand (5 cm). Meet netto activiteit bij 0 mm aluminium.
3. Voeg successievelijk aluminiumlagen toe. Meet bij 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 mm. Noteer netto telsnelheid per 30 s.
4. Teken I-d-grafiek op semi-logaritmisch papier. Bepaal d½.

Deel B – Kwadraatwet (kwalitatief)

1. Verwijder afscherming. Varieer afstand bron–teller: 3; 5; 7; 10; 15; 20 cm.
2. Meet netto telsnelheid. Teken I t.o.v. 1/r². Controleer lineariteit.

Meettabel Deel A (β-bron, r = 5 cm)

Verwerkingsvragen

1. De netto activiteit daalt van 800 tel/30 s (0 mm) naar 100 tel/30 s (3,0 mm Al). Bereken d½.
2. Een puntbron geeft op r = 5 cm een telsnelheid van 1200 tel/min. Bereken de telsnelheid op r = 15 cm.
3. Technetium-99m (T½ = 6,0 u) wordt gebruikt bij scintigrafie. Bereken welk percentage na 24 uur nog aanwezig is.

Uitwerking

Typische meetwaarden β-afschermingsexperiment

V1: Van 800 naar 100 = factor 8 = 2³ → 3 halveringstijden in 3,0 mm. d½ = 3,0 / 3 = 1,0 mm Al.

V2: Kwadraatwet: I ∝ 1/r². I(15)/I(5) = (5/15)² = 1/9. I(15) = 1200/9 = 133 tel/min.

V3: Aantal halveringstijden = 24/6,0 = 4. Resterend percentage = (½)⁴ × 100% = 100/16 = 6,25%.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert Geiger-Müllertellers, gecertificeerde stralingsbronnen, aluminiumafschermingssets en statief-opstellingen voor stralingspraktika in het eindexamenjaar vwo.

Bekijk het assortiment natuurkunde materiaal of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.