「天然にある放射性元素を調べてみよう」

2. 放射線を見る ―霧箱―

放射線を直接目で見ることはできませんが,荷電粒子であるα線とβ線の飛跡ならば,気体中の霧の生成によって観察することができます.この観察装置を霧箱と呼びます.エチルアルコールの過飽和状態の中を荷電粒子が通過すると,その通過経路で生成した正,負イオンを核として霧滴が生成されます.したがって,粒子通路に沿って霧滴の列ができ,飛跡として観測することができます.これは,飛行機雲ができる原理と同じです.
 この実験では,トリウム Thを含むガスランタン用マントルを用いて実験を行います.

核種 壊変形式 半減期
232Th  α  1.40×1010年

228Ra  β  5.76年

228Ac β  6.15時間

228Th  α  1.91年

224Ra  α  3.66日

220Rn  α  55.6秒

216Po  β  0.145秒

212Pb  β  10.6時間

212Bi  β  1.01時間

212Po  β  0.298マイクロ秒

208Pb   安定核種

トリウムは天然放射性元素の一つで,上図のように放射性壊変によって多くの放射性核種が生じ,最後には鉛Pbになって安定になります.質量数はすべて4の倍数になっています.壊変によって生じるα線とβ線を霧箱で観察し,放射線の性質を調べてみましょう.

実験操作
1. ガラス容器の底に黒色のサテンの布を引く.
2. 2〜3 mlのエチルアルコールを布に均等にかける.
3. 線源をガラス容器の中央に置き,ラップでふたをする.
4. 発砲スチロールの受け皿に冷却フィンを置き,液体窒素を注ぐ.液量は,フィンが3分の1ほどつかる程度でよい.
5. 冷却フィンの上にガラス容器を置き,容器を冷やす.
6. この状態で,1〜2分ぐらいすると飛跡が見えるようになります.

a. 飛跡の様子をスケッチしてみましょう.
b. 線源の周りに遮蔽筒を置いてみましょう.筒は,紙とラップでできています.
c. 線源を注射器に入れ,約10分後,注射器内の空気を霧箱内に注入してみましょう.注入するまで,針をゴム詮からぬかないこと.