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Wie kann man Kernstrahlung sichtbar machen?
Autoradiographien

Gleich vorneweg: Kernstrahlung kann man in keinem Fall sichtbar machen. Sichtbar werden stets nur die Wirkungen, welche die Teilchen der Alpha- und Betastrahlung oder die elektromagnetischen Wellen der Gammastrahlung nach Wechselwirkung mit Materie zeigen. Als Wechselwirkung kommen der ionisierende Charakter der Kernstrahlung und die Energieabgabe an die Umgebung in Frage.

Die Nebelkammer als Nachweisgerät

Die ionisierende Wirkung nutzt man in der Nebelkammer. Die Partikel der Alpha- und Betastrahlung (nebst anderen künstlich erzeugten Teilchen) ionisieren die Luftmoleküle in unmittelbarer Nachbarschaft ihrer Bahn. Die Ionen wirken als Kondensationskeime, an denen Wasserdampf zu Nebeltröpfchen kondensiert. Die Nebelspur in der Kammer markiert somit den Weg, den das Teilchen genommen hat. An der Dicke und Länge der Spur kann man auch auf die Art der Partikel schließen. Mehr zur Nebelkammer gibt's bei Leifi-Physik.

Autoradiographien

Eine andere Art des Nachweises der Anwesenheit von Kernstrahlung beruht auf der von ihr mitgeführten Energie. Diese Energie ist ähnlich wie Licht in der Lage, Fotomaterial zu verändern. Bereits Henri Becquerel nutzte bei der Entdeckung der Radioaktivität diese Eigenschaft. Er ließ die Strahlung von Uranmineralien auf lichtdicht verpackte Fotoplatten einwirken und konnte nach dem Entwickeln dunkle Flecken auf dem Negativmaterial genau an den Stellen feststellen, an denen vorher die Proben lagen. Solche sog. Autoradiographien kann man mit vielen der auf diesen Seiten vorgestellten Gegenständen leicht selbst herstellen.

Historische Methode auf Negativmaterial

Anstelle der Fotoplatten aus Glas verwende ich heute natürlich einen handelsüblichen SW-Rollfilm für 6 x 6 - Kameras. Gute Resultate bekommt man mit einer Filmempfindlichkeit von 100 - 200 ASA. Wird der Film in eine Lichtdichte Umhüllung verpackt, dann hat das den Vorteil, dass man den "Belichtungs"-Vorgang auch bei Tageslicht demonstrieren kann. Allerdings sperrt man damit die Alphastrahlung von der Mitwirkung aus. In meiner Minidunkelkammer, einer innen geschwärzten, lichtdichten Holzkiste von der doppelten Größe eines Schuhkartons, kann ich den Film mit der Schichtseite auch direkt den Proben aussetzen. Das Ergebnis sind schärfere Konturen und geringere Expositionszeiten. Beschicken und Entladen der Kiste muss natürlich bei Dunkelheit erfolgen. Die Filmstücke entwickle ich in einer handelsüblichen Filmentwicklungsdose mit ebenfalls handelsüblichen Entwicklerlösungen (Rodinal).

Autoradiographien auf Positivmaterial

Mit Polaroidfilm steht ein einfach zu handhabendes Positivmaterial zur Verfügung. Besonders der Entwicklungsprozess geht wesentlich einfacher vor sich, man steckt das exponierte Filmpack nur in eine entsprechende Kamera, deren Objektiv licht dicht verklebt wurde, und löst so oft aus, wie auf den entstehenden Bildern noch Spuren einer "Belichtung" zu sehen sind.

Bei neuen Filmpacks deckt eine Pappeschicht die oberste Filmschicht ab. Belässt man die Pappe auf dem Paket, kann man zwar bei Tageslicht arbeiten, sperrt aber wieder wie oben die Alphastrahlung aus und bekommt längere Expositionszeiten sowie unschärfere Bilder. Mit Hilfe der Kamera kann man die Pappschicht entfernen. Nun kann - natürlich im Dunklen - die oberste Filmschicht mit Proben vorsichtig bestückt werden. Kratzer sollten dabei vermieden werden. Nach Ende der Expositionszeit wird das Filmpack wieder in die Kamera gesteckt und ausgelöst wie oben beschrieben. Sehr deutlich ist bei diesem Verfahren die Absorptionswirkung des ersten Papierbildes auf Alphastrahlung zu erkennen. Das darunter liegende Bild zeigt bereits eindeutig schwächere "Belichtung".

Nachbearbeitung mit dem PC

Was man früher durch Anwendung bestimmter Entwicklerrezepturen versuchte, gelingt heute in viel einfacherer Form durch den Einsatz von Grafikbearbeitungsprogrammen auf dem PC. Gemeint sind Verbesserung von Kontrast und Helligkeit bei SW-Autoradiographien. Dazu kommt das von Wärmebildaufnahmen bekannte Verfahren der Falschfarbenbilder. Auch das Umwandeln eines ARG-Positivs auf Polaroidmaterial in ein entsprechenden Negativ ist z. B. mit Paintshop oder dem kostenlosen Gimp kein Problem. Die Farbaufnahme vom Polariodpositiv wird eingescannt, durch Entfernung der Farbsättigungnach SW gewandelt und schließlich zu einem Negativ konvertiert. Bei den folgenden Beispielen wurde von diesen Möglichkeiten der Optimierung reger Gebrauch gemacht.

Praktische Ausführung

Die folgenden Beispiele von Autoradiographien sind mit allen wichtigen Informationen versehen.

Das Blümchen in der Mitte des Schalenbodens wurde in der Dunkelkammer direkt auf Rollfilm (100 ASA) kopiert. Der Film wurde mit einem Sandsack beschwert. Expositionszeit 24 h entwickelt mit Rodinalansatz 1:50.


Eine ARG annähernd in Originalgröße von der Schichtseite her (daher seitenverkehrt).
Eine weitere ARG des gleichen Motivs auf Kodak TMX 100. Der Filmscan wurde einer Kontrastspreizung unterzogen und mit einer Grauskala unterlegt. Gut zu erkennen sind Risse in der Glasur.
Mit dem Grafiktool GIMP wurde eine Farbskala erstellt, die als Grundlage für die Umwandlung des Graustufenbildes vom Film in ein Falschfarbenbild diente. Anders als im SW-Bild stellen die hellen Farben im Falschfarbenbild die Bereiche mit höherer Aktivität dar.

 


 

Zum Seitenbeginn

Anordnung von Proben auf einem Polaroid-Filmpack. Da die schützende Pappschicht nicht entfernt wurde, ist ein Vorgehen bei Tageslicht möglich. Links und hinten Uraninit-Stücke (Pechblende), links vorn, in Blei gefasst, ein Brocken Wölsendorfit. Diese Probe wurde angeschliffen um den Kontakt zur Filmschicht zu verbessern. Exposition: 24 Stunden.


Die Original Autoradiographie auf Polaroid in der ersten Schicht. Die heißen Stellen sind hell dargestellt (Positivverfahren). Die nachfolgenden Filmschichten im Pack (hier nicht dargestellt) werden zunehmend dunkler und unschärfer.


Das eingescannte und optimierte Negativ des obigen "Fotos".


Mittels GIMP hergestelltes Falschfarbenbild mit unterlegter Grau- und Farbskala.


 

Zum Seitenbeginn

Anschliff eines Gangstücks aus der Grube Svarnost aus Jachimov (Joachimstal).

Activität: 104.000 CpM.


ARG auf TMAX 100 (100 ASA) von Kodak mit 72 h Expositionszeit. Entwicklung in Rodinal (Ansatz 1:50) 15 Minuten.


Falschfarbenbild mit Grau- und Farbskala.


 

Zum Seitenbeginn

Tasse mit Schwarzumdruck (Urandioxid), Schlaggenwald um 1830, zeigt die Feste Coburg.

Aktivität: 17.570 CpM


Autoradiografie auf Kodak TMAX 100 (100 ASA) Exposition: 72 h
Entwickelt 15 Minuten in Rodinal 1 : 50


Falschfarbenbild hergestellt mit GIMP zeigt die Aktivitätsverteilung auf der Fläche.


 

Zum Seitenbeginn

ARG des Leuchtzifferblattes eines Weckers. Die Leuchtfarbe enthält Spuren von Radium (Alfastrahler). Damit die Alfastrahlen auch zur Geltung kommen, wurde die ARG im Direktkopieverfahren in der Dunkelkammer durchgeführt.

Exposition: 3,5 h auf Polaroidmaterial ohne Pappdeckschicht.

Scan wurde in eine SW-Negativvorlage umgewandelt.


Falschfarbenbild der Negativvorlage des Zifferblattes.



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