Radium-226

Radium ist in der Natur zu finden, es hat eine Halbwertzeit von 1600 Jahren und entsteht mittelbar aus dem Zerfall von Uran-238 in der 4n+2 Zerfallskaskade.

Aufgrund der chemischen Verwandtschaft zu Barium und Calcium reichert sich Radium z. B. in Paranüssen an, so dass Paranussasche Radium enthält. Der Gehalt schwankt je nach Anbaugebiet und liegt in der Größenordnung von 10 Picogramm Radium pro Gramm Asche.

Reines Radium-226 ist zunächst ein α-Strahler, die weiteren Zerfallsprodukte sind ebenfalls überwiegend α-Strahler, aber auch β- und γ-Strahler entstehen bei den weiteren Zerfällen. Details des Zerfalls siehe unten.

Bei der Herstellung des Präparates wird reines Radium verwendet. Im Laufe der Zeit reichern sich dann die Isotope der Zerfallskette in der Probe an, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Die ersten Elemente der Zerfallskette haben nur kurze Halbwertszeiten, so dass dieses Gleichgewicht rasch erreicht ist. Das Isotop Blei-210 hat dagegen eine Halbwertszeit von 22,3 Jahren. Hier dauert das Erreichen des Gleichgewichtes entsprechend lange, so dass die Aktivität der folgenden Zerfälle (z. B. Polonium-210) zu einer Altersbestimmung der Quelle herangezogen werden kann.

Das α-Spektrum zeigt im angegebenen Aufbau fünf Linien im Energiebereich um 6 MeV. Die Energieunschärfe durch die Präparatabdeckung erlaubt es leider nicht, die Linien von Po-210 und Rn-222 deutlich zu trennen.

Energie Quelle
4784 keV Ra-226
5304 keV Po-210
5489 keV Rn-222
6002 keV Po-218
7687 keV Po-214

Durch die notwendige Abdeckung des Präparates verlieren die α-Partikel bereits vor dem Detektor Energie. Ein hypothetisches α-Teilchen von ca. 2 MeV würde es gerade bis zum Detektor schaffen, löst dort aber nur einen minimalen elektrischen Impuls aus. Bei einer Kalibrierung der gemessenen Linien mit den Literaturwerten ergibt sich daher ein Energieoffset im Spektrum. Das gemessene Spektrum beginnt erst bei ca. 2 MeV.

Das γ-Spektrum einer Radium Quelle zeigt viele Linien, die aus den verschiedenen Isotopen der Zerfallskette stammen. Unmittelbar aus dem Zerfall des Radium-226 stammt nur eine Linie bei 186 keV aus dem angeregten Zustand des Radon-222. Die angeregten Zustände des Bi-214 liefern vier Linien bei 352 keV, 295 keV, 242 keV und 53 keV. Der angeregte Zustand des Po-214 erzeugt die Linie bei 609 keV. Die intensive Linie bei ca. 80 keV ist eine Überlagerung von Kα-Konversionslinien, vermutlich von Bi-214 (77,1 keV) und Po-214 (79,3 keV). Bei genauer Auswertung zeigt sich noch eine schwache Linie bei ca. 90 keV, die als zugehörige Kβ-Linie erklärt werden kann, aber auch als Kα des Radiums nach Ionisation durch die α-Strahlung.

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