Das Geiger-Müller-Zählrohr - Biofizika · Das Geiger-Müller-Zählrohr BEDIENUNG DES MESSGE RÄTES Das Geiger-Müller-Zählrohr Abbildung 1. Kontrollpanel des Geiger-Müller-Zählers

Das Geiger-Müller-Zählrohr

BEDIENUNG DES MESSGERÄTES


Abbildung 1. Kontrollpanel des

Geiger-Müller-Zählers.

Einschaltung

Stellen Sie den Spannungsregler vor dem Einschalten auf den niedrigsten Wert (High Voltage, auf 200 V mit der Schalttaste und 0 V auf der Wählscheibe)! Schalten Sie dann das Instrument ein (Power Knopf), und warten Sie 1-2 Minuten vor der ersten Messung!

Einstellungen

Zeit (timer): 60 s (bei der Hintergrundmessung 300 s) Hochspannung (High Voltage): Der Wert ergibt sich aus der Summe der mit der Taste und der Wählscheibe eingestellten Werte.

Messung

Setzen Sie den Zähler vor jeder Messung auf Null zurück (reset Knopf). Die Messung ist mit dem start Knopf zu starten. Sie hört automatisch auf, wenn die eingestellte Zeit abgelaufen ist. Mit dem stop Knopf kann die Messung jederzeit abgebrochen werden.

1. Stellen Sie den Spannungsregler auf den niedrigsten Wert vor dem Einschalten des Gerätes!

2. Warten Sie 1-2 Minuten nach dem Einschalten bis Sie die erste Messung anfangen! 3. Der Zähler darf bis Ende des Praktikums nicht ausgeschaltet werden. Kontrollieren

Sie das jeder Schalter auf den gewünschten Wert eingestellt ist, besonders beim Spannungswert!

4. Es ist Wichtig, dass Sie die maximale Spannung auf keinen Fall übertreten! 5. Es ist verboten das Endfenster des GM-Rohrs und die Oberfläche des radioaktiven

Präparats zu berühren! 6. Vor dem Ausschalten, stellen Sie die Spannung erneut auf den niedrigsten Wert, und

schalten Sie die Anlage dann aus.

Ausschalten

Stellen Sie den Hochspannungsregler am Ende der Messung auf den niedrigsten Wert und schalten Sie das Instrument aus. Überzeugen Sie sich, dass kein Präparat in der Bleitrommel geblieben ist.

MESSUNGEN

I. Die Aufnahme der Charakteristik des GM- Rohrs, und die Bestimmung der Arbeitsspannung

1. Stellen Sie das Standard Uran Präparat (U200) mit Hilfe des Plastikbehälters auf das oberste Position in der Bleitrommel.

2. Erhöhen Sie die Spannung auf 400 V, 420 V, 440V, 450 V und dann in 50 V Schritten bis 800 V und messen sie die Pulsrate bei jeder Einstellung eine Minute lang. Bei niedrigeren Spannungswerten zählt der Zähler noch nicht, aber das ist kein Fehler!

3. Stellen Sie die Impulszahl pro Minute Werte als Funktion der Spannung dar in der geeigneten Excel Tabelle mit Hilfe des Computers. Die vertikale Achse soll bei 0 anfangen.

4. Bestimmen Sie die Arbeitsspannung des Rohrs anhand der Funktion 100 V weiter von den Plateauanfang. Die weiteren Messungen sollen bei diesem Wert durchgeführt werden!

II. Die Bestimmung der mittlere Hintergrundintensität

1. Stellen sie die in der Aufgabe I. festgelegten Arbeitsspannung ein!

2. Schließen sie die Tür der Bleitrommel. Stellen Sie die Messungsdauer auf 5 Minuten (300s) ein. Messen Sie die Intensität der leeren Bleitrommel.

3. Dividieren Sie das Ergebnis durch 5, dadurch erhalten Sie die aus dem Hintergrund stammende Zählrate (Impulse pro Minute oder cpm, counts per minute). Diese Hintergrundintensität muss vom Ergebnis jeder weiteren Messung abgezogen werden.

III. Die Untersuchung der Beschaffenheit des radioaktiven Zerfalls

1. Stecken Sie das Präparat (U200) auf die niedrigste Stelle der Bleitrommel.

2. Messen Sie die Pulsrate fünfmal je eine Minute lang bei der Arbeitspannung (siehe Aufgabe I.).

3. Rechnen Sie den Mittelwert der Pulsraten aus (die Hintergrundintensität soll hier nicht berücksichtigt werden), und berechnen Sie die Streuung (Messabweichung, sx).

4. Zeichnen sie eine Koordinatenlinie (Zahlengerade) und markieren sie die gemessenen Werte und den Durchschnittswert. Nehmen Sie die Bereiche [ xx s± ] und [ 2 xx s± ] auf! Überprüfen Sie, wie viele Messdaten sich in den Bereichen befinden und wie viele außerhalb

IV. Die Bestimmung des geometrischen Faktors bei drei verschiedenen Höhen

1. Stecken Sie das Präparat (U200) in die höchste, mittlere und niedrigste Position der Bleitrommel und messen Sie in jeder Position die Zählrate dreimal je 1 Minute. Nehmen sie den Durchschnitt bei jeder Position und subtrahieren Sie die Hintergrundintensität.

2. Rechnen sie den geometrische Faktor (Zähleffizienz) für jede Höhe aus.

Ein aus einem Uranoxid (308U) gefertigtes 236 mg Standardpräparat enthält die Atommassen berücksichtigt 200 mg Uran. Bekannt ist, dass ein mg Uran 12,4 Teilchen in einer Sekunde ausstrahlt, also kann die absolute Aktivität pro Minute berechnet werden: 200 mg ⋅ 60 s ⋅ 12,4 s-1 = 149000 min-1.

Also strahlt die Probe so viele Teilchen in der Minute aus (A). Aus diesen registriert der Detektor in gegebener Anordnung in der Minute I Impulse. Die Berechnung des geometrischen Faktors (gf) für die gegebene Position ergibt:

1149 000 min

I Igf

A −= =

In der Kenntnis des Zähleffizienz kann man die absolute Aktivität eines unbekannten Präparates ausrechnen.

V. Die Bestimmung der absoluten Aktivität eines unbekannten Präparates

1. Stecken Sie das U-X Präparat in die mittlere Position der Bleitrommel.

2. Messen Sie die Impulszahl dreimal eine Minute lang und ziehen sie die Hintergrundintensität ab.

3. Rechnen Sie den Wert Impulszahl/Minute in Impulszahl/Sekunde um.

4. Berechnen Sie die absolute Aktivität (in Bq) des Präparats Anhand der entsprechenden Zähleffizienz des Detektors in dem sie die Imp/s durch den geometrischen Faktor dividieren.

Vergessen Sie nicht die bestimmte Teil der Radioaktive Halbwertszeit Messung auch durchzuführen! Das soll in Ihrem Protokoll als ein extra Praktikum bezeichnet werden!

Vorm Ausschalten, stellen Sie die Spannung auf den niedrigsten Wert, und schalten Sie die Anlage dann aus!

Radioaktive Halbwertszeit

MESSUNGEN

Die Messungen sollen in zwei unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden (14 oder 21 Tagen zwischen der Messungen).

Es ist sehr wichtig dass Sie das genaue Datum die Position im Bleiturm aufschreiben!

Diese Daten brauchen Sie später für die Rechnung (Tabelle 1.).

I. Bestimmung der Zählrate des Standard-Urans und des Unbekanten Präparates, sowie Angabe der

Durchschnittlichen Hintergrundintensität

1. Stellen Sie die Arbeitsspannung 600 V ein.

2. Messen Sie die Hintergrundintensität nur dann, wenn Sie es heute noch nicht behauptet haben. Schließen Sie die Tür der Bleitrommel und messen Sie die Impulszahl (Impuls/Minute, oder cpm, counts per minute) 5 Minuten lang. Dividieren Sie das Ergebnis durch 5, um die mittlere Zählrate des Hintergrunds (H1) zu bestimmen. Dieser Wert soll aus den folgenden Daten jeweils subtrahiert werden.

3. Messen Sie dreimal je eine Minute lang die Impulszahl mit dem Uranpräparat („UT”) und subtrahieren Sie den Hintergrund aus dem Mittelwert. Das Ergebnis ergibt U1.

4. Messen Sie nun das unbekannte Präparat (mit „XT“ bezeichnet) in derselben Position (Zähleffizienz!) dreimal je eine Minute lang und subtrahieren Sie den Hintergrund aus dem Mittelwert. Sie erhalten X1.

5. Schreiben Sie die Messergebnisse und das Datum in Ihrem Heft auf (H1, U1, X1) nach der Tabelle 1.

Radioaktiver Halbwertszeit

1. Tabelle Datum Position in

Bleiturm

Hintergrundintensi

tät (H)

Intensität des

Uranpräparates (U)

Intensität des

unbekannten Präparates

(X)

1:

2:

T1/2 = Unbekannter Präparat:

II. Die wiederholte Bestimmung der Zählrate des Standard-Urans und des unbekannten Präparates,

sowie die Angabe der durchschnittlichen Hintergrundintensität

Nach zwei entweder drei Wochen wiederholen Sie die 3×3 Messung mit denselben UT und XT Präparaten ebenfalls mit einem GM-Rohr genau wie im Punkt I. vorgeschrieben ist, und notieren Sie die Ergebnisse (H2, U2, X2)!

III. Die Bestimmung und Identifizierung der Halbwertzeit des unbekannten Präparats

1. Berechnen Sie die Zeit (t) zwichen der zwei Messungen in Tagen.

2. Berechnen Sie die Halbwertszeit von den unbekannten Präparat laut der Formel:

3. Nehmen Sie den Logarithmus von beiden Seiten und berechnen Sie T1/2.

4. Identifizieren Sie das unbekannte Isotop laut der Tabelle 2.

2/12T

t

1

2

2

1

U

U

X

X =

Tabelle 2. Die

Halbwertszeiten einiger

wichtigen medizinischen und

biophysischen Isotope

Isotop Halbwertszeit Strahlung Verwendungsgebiet

238U 4,5·109 Jahre α Atomenergie- Produktion

14C 5,5·103 Jahre β- Radiokarbon Altersbestimmung

3H 12,4 Jahre β- Chemische Spurmarker

60Co 5,3 Jahre γ Radiotherapie, Sterilisation

Shilling-Test (Einbau von Vitamine B12)

45Ca 152 Tage β- Forschung (Ca Stoffwechsel)

35S 87,3 Tage β- Forschung

89Sr 51 Tage β- Radiotherapie, Knochenmetastase-

Diagnose (Ca analoge)

59Fe 47,1 Tage β- Eisenmetabolismus (Milz)

86Rb 19,5 Tage β-, γ Forschung

32P 14,3 Tage β- Forschung: DNA, ATP Spurmarker

131I 8 Tage γ Schilddrüsen Szintigraphie

133Xe 5,2 Tage γ Ventilations- Szintigraphie

198Au 2,7 Tage β- Radio-Chemotherapie (Brachytherapie)

115Cd 2,3 Tage β- Forschung

24Na 14,6 Stunden β-, γ Forschung (Wasserhaushalt)

42K 12,4 Stunden β- Kreislaufuntersuchungen

99mTc 6 Stunden γ szintigraphische Spurmarker

19F 110 Minuten β+ PET Kontrast

82Rb 78 Sekunden β+ Miokardium PET

Gamma-Absorption und Spektrometrie


Szintillazionszähler

Abbildung 1.

Kontrollpanel des

Szintillazionszählers.

Einschaltung

Stellen Sie den Spannungsregler vor dem Einschalten auf Null (High Voltage Drehknopf) auf der Wählscheibe). Schalten Sie das Instrument ein (Power), und nach kurzer Zeit schalten Sie auch den Hochspannungsteil ein (High Voltage ON/OFF Knopf).

Der Szintillationsmesskopf ist ein teures Gerät. Überschreiten Sie nie die angegebene maximale Hochspannung! Berühren Sie nicht den Kristall des Messkopfs!

Einstellungen

Folgen Sie die in der Messanweisung beschriebene Einstellungen bei den Aufgaben!

Messung

Über der Hochspannungsknopf (High voltage Drehknopf) zeigen die Zahlen 100 V schritten (zB. 5 = 500V). Über der Schwellspannungsknopf (Threshold Drehknopf) zeigen die Zahlen in den kleinen Fenster die Ganze Zahlen, auf der Scheibe sind die dezimal Werte. Setzen Sie den Zähler vor jeder Messung auf Null zurück (Reset Knopf). Die Messung ist mit dem Start Knopf zu starten. Sie hört automatisch auf, wenn die eingestellte Zeit abgelaufen ist. Mit der Stop Taste kann die Messung jederzeit abgebrochen werden.

Ausschaltung des Gerätes

Stellen Sie den Hochspannungsregler auf den niedrigsten Wert nach den Messungen und schalten Sie die Hochspannung, zuletzt das Gerät aus!

MESSUNGEN

I. Untersuchung der Absorption der Gamma Strahlung in Blei

Einstellungen

Hochspannung (High Voltage): 870 V Verstärkung (Gain): 16 dB Messdauer (Time): 60 s (∞ für Hintergrundmessung) Kanalbreite (Channel width): ∞ (Unendlich) Schwellspannung (Treshold): 0,5 V

1. Schreiben Sie die Einstellungen in ihrem Protokollheft auf. Messen Sie zuerst die aus dem Hintergrund stammende Intensität, d.h. die Zählrate ohne Präparat. Stellen Sie die Zeit auf unendlich und messen Sie 5 Minuten lang. Dividieren Sie den erhaltenen Wert durch fünf, dann erhalten Sie den Hintergrundintensität (H [cpm; Impulszahl pro Minute]) Messen Sie die Zeit mit Stoppuhr und stellen Sie den Zähler mit den Stop-Knopf ab.

2. Legen Sie das 137Cs Präparat in die unterste Position der Bleitrommel und legen Sie den leeren Absorberbehälter über das Präparat. Messen Sie die Pulszahl 3 x 1 Minute lang.

3. Wiederholen Sie die Messung so, dass Sie die Zahl der Absorberplatten im Behälter (2 mm pro Platte) einzeln von 1 bis 8 erhöhen. Messen Sie die Pulszahl je 3 x 1 Minute lang.

4. Nehmen Sie die Durchschnitte der drei Messungen und arbeiten Sie damit weiter. Stellen Sie die Durschnittswerte als Funktion der Schichtdicke mit dem Computer dar. Der Computerprogramm subtrahiert den Hintergrund und fügt die Kurve zu den Messwerten hinzu.

5. Lesen und markieren Sie die Halbwertsdicke von der Kurve ab!

6. In Kenntniss der Halbwertsdicke berechnen Sie den linearen Absorptionskoeffizienten!

II. Die Aufnahme des Energiespektrums der Gamma-Strahlung

Einstellungen

Hochspannung (High Voltage): 870 V Verstärkung (Gain): 16 dB Messdauer (Time): 12 s Kanalbreite (Channel width): 0,2 V Schwellspannung (Treshold): von 8,0 V bis 1,8 V (in 0,2 V Schritten)

1. Nehmen Sie den leeren Behälter aus der Trommel heraus und legen Sie das Präparat in die höchste Position der Trommel. Schreiben Sie die Einstellungen in ihrem Protokollheft auf.

2. Nehmen Sie mit dem eingestellten Zähler das Energiespektrum des Gamma-strahlenden 137Cs Isotops. Messen Sie die Impulszahl, dann vermindern Sie die Schwellspannung in 0,2 V Schritten bis 1,8 V! Die Kanalbreite ist 0,2 V, die den Energiebereich des Teilchens determiniert. Die Schwellspannung vermindern wir bei jedem Schritt um 0,2 V, so können wir den ganzen Energiespektrum des radioaktiven Präparats aufnehmen.

3. Stellen Sie die Impulszahlen als Funktion der Schwellspannung dar mit Hilfe des entsprechenden Excel Programs. Markieren Sie die charakteristischen Stellen (Photopeak, Comptonkante, Comptonbereich, Rückstreu Peak, Hintergrund) des Spektrums.

4. Bestimmen Sie die relative Auflösungsfähigkeit (%) des Detektors mit Hilfe der Darstellung und der abgelesene Daten des Photopeaks. Siehe Abbildung 2 und Formel (1).

5. Behaupten Sie, ob das Gerät für spektroskopische Zwecke verwendbar ist.

max

100U

aU

∆= [%] (1)

Abbildung 2. Parameter des

Gamma-Spektrums und der

Photospitze vom Isotop 137Cs

aufgenommen mit dem

Szintillatiosdetektor.

Am Ende der Messung stellen Sie den Hochspannungsregler auf den niedrigsten Wert und schalten Sie die Hochspannung, zuletzt das Gerät aus!

Inte

nsit

ät

(Im

p/M

in)

Comptonkante

Hintergrund

Photopeak

Comptonbereich

Schwellspannung (V) Umax

2h

2h

Rückstreuspitze

∆V

Absorption von Beta-Strahlung, Totzeit



Abbildung 1. Kontrollpanel des

Geiger-Müller-Zählers.

Einschaltung

Stellen Sie den Spannungsregler vor dem Einschalten auf den niedrigsten Wert (High Voltage, auf 200 V mit der Schalttaste und 0 V auf der Wählscheibe)! Schalten Sie dann das Instrument ein (Power Knopf), und warten Sie 1-2 Minuten vor der ersten Messung!

Einstellungen

Zeit (timer): 60 s (bei der Hintergrundmessung 300 s) Hochspannung (High Voltage): Der Wert ergibt sich aus der Summe der mit der Taste und der Wählscheibe eingestellten Werte.

Messung

Setzen Sie den Zähler vor jeder Messung auf Null zurück (reset Knopf). Die Messung ist mit dem start Knopf zu starten. Sie hört automatisch auf, wenn die eingestellte Zeit abgelaufen ist. Mit dem stop Knopf kann die Messung jederzeit abgebrochen werden.

1. Stellen Sie den Spannungsregler auf den niedrigsten Wert vor dem Einschalten des Gerätes!

2. Warten Sie 1-2 Minuten nach dem Einschalten bis Sie die erste Messung anfangen! 3. Der Zähler darf bis Ende des Praktikums nicht ausgeschaltet werden. Kontrollieren

Sie das jeder Schalter auf den gewünschten Wert eingestellt ist, besonders beim Spannungswert!

4. Es ist Wichtig, dass Sie die maximale Spannung auf keinen Fall übertreten! 5. Es ist verboten das Endfenster des GM-Rohrs und die Oberfläche des radioaktiven

Präparats zu berühren! 6. Vor dem Ausschalten, stellen Sie die Spannung erneut auf den niedrigsten Wert, und

schalten Sie die Anlage dann aus.

Ausschalten

Stellen Sie den Hochspannungsregler am Ende der Messung auf den niedrigsten Wert und schalten Sie das Instrument aus. Überzeugen Sie sich, dass kein Präparat in der Bleitrommel geblieben ist.

MESSUNGEN

I. Bestimmung der Hintergrundintensität

1. Wenn Sie die Hintergrundintensität heute schon behauptet hat, benutzen Sie dieses Wert und gehen mit der Aufgabe II. weiter.

2. Stellen Sie die 600 V Arbeitsspannung ein! Schließen Sie die Tür der lehren Bleitrommel und messen Sie die Intensität 5 Minuten lang bei der leeren Anlage.

3. Dividieren Sie das Ergebnis mit 5, so erhalten Sie die durchschnittliche Hintergrundpulsrate (Impulse pro Minute).

II. Bestimmung der Absorptionsparameter der Beta-Strahlung im Aluminium

1. Legen Sie den leeren Absorbenthalter in die oberste Position der Bleitrommel, und direkt darunter das Präparat mit der Aufschrift Abs. Bei den folgenden Messungen wechseln Sie immer nur das Absorbent, indem Sie immer einen dickeren nehmen.

2. Messen Sie die Impulszahl des Präparats dreimal je 1 Minute lang, ohne Absorbent (d.h. Strahlungsintensität ohne Absorber) und mit Absorbenten mit verschiedener Dicke. Rechnen Sie den Mittelwert bei jedem Absorbenten-Schichtdicke.

3. Tragen Sie die Werte mit der Hintergrundsintensität ins Computer ein. Stellen Sie die Impulszahlwerte als Funktion der Schichtdicke mit Hilfe des Excel-Programs dar!

4. Lesen Sie von der Kurve die Halbwertsdicke ab, und rechnen Sie den Wert des linearen Absorptionkoeffizienten und der maximalen Reichweite aus.

III. Bestimmung der Totzeit vom Geiger-Müller-Zählrohrs

1. Benutzen Sie für diese Messung die mit „A” und „B” bezeichneten, halbkreisförmigen Aluminiumpräparate. Das Anfassen beider Präparate ist mit der Befestigungsschraube möglich. Wenn sich nur ein Präparat allein am Messplatz befindet, ersetzen Sie das andere Präparat mit dem Halbkreis aus Plexiglas.

2. Messen Sie ihre Intensitäten zuerst separat (IA, IB), dann zusammen (IA+B); sowohl in der niedrigsten als auch in der höchsten Position der Bleitrommel. Führen Sie 3-3 Messungen in der niedrigsten und in der höchsten Position auch durch.

3. Errechnen Sie den Impulsunterschied in beiden Fällen mit der Formel IA+IB - IA+B!

4. Es ist zu erkennen, dass in der höheren Position (höherer Pulsrate) die Differenz von IA+IB und IA+B grösser ist, wobei sie in der niedrigen Position (kleinere Pulsrate) geringer ist, also die Totzeit verfälscht die Messung weniger. Man kann sagen, es ist ratsam die Geigerzählermessungen bei niedrigeren Pulsraten (<10000 cpm) durchzuführen.

5. Errechnen Sie die Totzeit des Zählers aus den Daten der höchsten Position der Präparate mit der folgenden Formel (1).

uls)Minute/Imp ( 2 BA

BABA

II

III

⋅⋅−+

= +τ (1)

6. Rechnen Sie das Ergebnis in Millisekunde/Impuls (ms/Imp) Einheit um!

Vergessen Sie nicht die bestimmte Teil der Radioaktive Halbwertszeit Messung auch durchzuführen! Das soll in Ihrem Protokoll als ein extra Praktikum bezeichnet werden!

Vorm Ausschalten, stellen Sie die Spannung auf den niedrigsten Wert, und schalten Sie die Anlage dann aus!

Szintigraphie 1


Szintillazionszählers

Abbildung 1.

Kontrollpanel des


Einschaltung

Stellen Sie den Spannungsregler vor dem Einschalten auf Null (High Voltage Drehknopf) auf der Wählscheibe). Schalten Sie das Instrument ein (Power), und nach kurzer Zeit schalten Sie auch den Hochspannungsteil ein (High Voltage ON/OFF Knopf).

Der Szintillationsmesskopf ist ein teures Gerät. Überschreiten Sie nie die angegebene maximale Hochspannung! Berühren Sie nicht den Kristall des Messkopfs!

Einstellungen

Folgen Sie die in der Messanweisung beschriebene Einstellungen bei den Aufgaben!

Messung

Über der Hochspannungsknopf (High voltage Drehknopf) zeigen die Zahlen 100 V schritten (zB. 5 = 500V). Über der Schwellspannungsknopf (Threshold Drehknopf) zeigen die Zahlen in den kleinen Fenster die Ganze Zahlen, auf der Scheibe sind die dezimal Werte. Setzen Sie den Zähler vor jeder Messung auf Null zurück (Reset Knopf). Die Messung ist mit dem Start Knopf zu starten. Sie hört automatisch auf, wenn die eingestellte Zeit abgelaufen ist. Mit der Stop Taste kann die Messung jederzeit abgebrochen werden.

Ausschaltung des Gerätes

Stellen Sie den Hochspannungsregler auf den niedrigsten Wert nach den Messungen und schalten Sie die Hochspannung, zuletzt das Gerät aus!

Szintigraphie 2

MESSUNGEN

I. Bestimmung der Arbeitsspannung des Szintillationsmesskopfes

Einstellungen

Hochspannung (High Voltage): von 500 V bis 900 V, in 50 V-Schritten erhöht Verstärkung (Gain): 16 dB Messdauer (Time): 30 s Kanalbreite (Channel width): ∞ (Unendlich) Schwellenspannung (Threshold): 0,1 V (Bitte nicht verstellen!)

1. Stellen Sie die gegebenen Parameter auf dem Gerät ein! Messen Sie die Pulsrate ohne Präparat bei jedem Hochspannungswert. Diese Werte dienen als Hintergrund (mit „A” bezeichnet).

2. Legen Sie jetzt das Präparat genau unter den Detektor.

3. Messen Sie das Signal bei denselben Spannungswerten wie vorhin. Diese Daten werden mit „B” bezeichnet und sind die Hintergrund + Signal Werten. Achten Sie daran, dass sich weder das Präparat, noch der Messkopf inzwischen nicht verschieben. Nach der Messung legen Sie das Präparat in die Petrischale zurück.

4. Schreiben Sie die Daten in die Excell Tabelle! Der Computer rechnet bei jedem Spannungswert den wertvollen Signalanteil, der nur aus dem radioaktiven Präparat stammt (C=B–A), und den Quotient des Signals und des Hintergrundes:

A

ABD

−=

Das wird Signal/Hintergrund-Verhältnis genannt (D).

5. Das Program stellt die Abhängigkeit aller vier Parameter als Funktion der Spannung dar. Sie sollten ein ähnliches Diagramm erhalten.

Abbildung 2. Bestimmung des


6. Achten Sie daran, dass die Werte der A, B, C Kurven in Impuls/Minute Einheit zu bekommen sind. D ist aber ein relativer Wert, deshalb nehmen Sie die zu der Kurve D gehörige Skala, gegenüber der Impulszahl, an einer anderen Ordinate, in vorteilhaftem Maßstab.

7. Bestimmen Sie die Arbeitsspannung nach der Abbildung 2. In dem obigen Fall liegt sie etwa am Ort, worauf der Pfeil zeigt, wo die folgenden drei Voraussetzungen erfüllt sind:

Der Hintergrundintensität (A) ist niedrig Das mit dem Hintergrund korrigierte Signal (C) ist auf dem Plateau Das Signal/Hintergrund-Verhältnis (D) ist mittelmäßig.

Signal/Rausch

Impulszahl

Spannung

A

B

C

D Arbeitsspannung

A: Hintergrund (Rausch) B: Signal + RauschC: Signal D: Signal / Rausch

II. Bestimmung der räumliche Verteilung des strahlenden Materials in der Kassette; Identifizierung

der „kalten” und „heißen“ Herde

Einstellungen

Hochspannung (High Voltage): die in der Aufgabe 1. bestimmte Arbeitsspannung Verstärkung (Gain): 16 dB Messdauer (Time): 12 s Kanalbreite (Channel width): ∞ (Unendlich) Schwellenspannung (Treshold): 0,1 V

1. Legen Sie die blaue Kassette unter den Messkopf und messen Sie die Intensität in jeder Koordinatenpunkten von A-1 bis I-7 (Abbildung 3). Setzen Sie die erhaltenen Werte fest in Ihrem Protokollheft.

Abbildung 3. Das in dem

Praktikum verwendete Modell

der Szintigraphie.

Szintillations detektor

Präparat

A

1 2

B D G I C E F H

3 4

5 6

7 8

Tabelle 1.

Szintigraphische

Oberfläche

A B C D E F G H I

1

2

3

4

5

6

7

2. Benutzen Sie das Excel Program für die Auswertung der Daten. Nach dem Import der Daten schauen Sie sich das farbige, dreidimensionale Bild der Impulse an und drucken Sie die schwarz-weiße Kopie des Diagramms aus. Identifizieren Sie die eventuellen „kalten” und „heißen Herde” und geben Sie deren Koordinaten an.

3. Behaupten Sie in welchem Organ der heiße Herd sich befindet!

Beachten Sie, dass die Punkte an dem Rand mit eventuell kleinerer Intensität keine kalten Herde sind! Kalte Herde sind nur die Gebiete, die niedrigere Intensität haben als die Umgebung.

Optik

MESSUNGEN

I. Bestimmung der Brechkraft von Sammellinsen

1. Befestigen Sie den Schirm 120 -150 cm weit vor den Gegenstand (Ebene „T“ Ausschneidung).

2. Stecken Sie die Linse 1. in den Linsenhalter und bewegen Sie den Linsenhalter bis ein scharfes Bild des Gegenstandes erscheint. (Stellen Sie das verkleinertes Bild ein!)

3. Lesen Sie die Gegenstandsweite (Abstand zwischen der T-förmigen Ausschneidung der Lampe und der Mitte der Linse) und die Bildweite (Abstand zwischen der Mitte der Linse und dem Schirm) ab.

4. Ermitteln Sie die Brennweite der Linse anhand der Linsengleichung.

5. Ermitteln Sie die Brechkraft der Linse. Vergessen Sie nicht: um die Brechkraft in Dioptrie zu erhalten, muss die Brennweite in Meter angegeben werden.

6. Wiederholen Sie die Messung mit der Linse 3.

II. Beweis der Summation der Brechkräfte

1. Stecken Sie die Linse 1. und Linse 3. in den Linsenhalter mit den flachen Oberflächen gegenüber und bewegen Sie den Linsenhalter bis ein scharfes Bild des Gegenstandes erscheint.

2. Messen Sie die Gegenstandsweite und die Bildweite ab.

3. Ermitteln Sie die Brennweite und Brechkraft des Linsensystems.

4. Rechnen Sie die Brechkraft des Linsensystems anhand der Dioptriewerte aus der Aufgabe I. mit Hilfe der Summeregel.

5. Vergleichen Sie die zwei Werte.

III. Bestimmung der Brechkraft von einer Zerstreuungslinse

1. Stecken Sie die Linse 1. (Sammellinse) und die Linse 2. (Zerstreuungslinse) in den Linsenhalter mit den flachen Oberflächen gegenüber und bewegen Sie den Linsenhalter bis ein scharfes Bild des Gegenstandes erscheint.

2. Ermitteln Sie die Brennweite und Brechkraft des Linsensystems.

3. Rechnen Sie die Brechkraft der Linse 2. anhand des bekannten Dioptriewerts der Linse 1. mit Hilfe der Summeregel.

4. Beschreiben Sie die Notwendigkeit der oberen Methode, d. h. warum lässt sich die Brechkraft einer Zerstreuungslinse nicht mit der einfachen Methode der Aufgabe I. bestimmen.

IV. Modellierung des kurzsichtigen Auges

1. Stellen Sie einen festen, 120 cm Objekt-Bild (Lampe-Schirm) Abstand ein. Stecken Sie die Linse 1. in den Linsenhalter und bewegen Sie die Linse bis ein scharfes Bild des Gegenstandes erscheint: das modelliert den Cornea-Retina Abstand beim gesunden Auge.

2. Entfernen Sie den Schirm 4 cm weiter von der Linse: das modelliert das kurzsichtige Auge. Beobachten Sie: das scharfe Bild wird verschwommen, weil es vor dem Schirm („Netzhaut“) geformt wird.

3. Suchen Sie aus den zur Verfügung stehenden Linsen (a, b, c, d) die geeignete Linse aus, mit der das Bild korrigiert werden kann: stecken Sie je eine Linse in den Linsenhalter neben die Linse 1. bis Sie ein scharfes Bild erhalten.

4. Schreiben Sie den Linse-Schirm Abstand ab und mit Hilfe der Linsengleichung und der Summeregel rechnen Sie die Brechkraft der Korrektionslinse aus.

V. Modellierung des weitsichtigen Auges

1. In einer ähnlichen Einrichtung wie in der Aufgabe IV. suchen Sie erneut das scharfe Bild.

2. Rücken Sie den Schirm 5 cm näher zu der Linse: das modelliert das weitsichtige Auge. Beobachten Sie: das scharfe Bild wird verschwommen, weil es hinter dem Schirm („Netzhaut“) geformt wird.

3. Korrigieren Sie das Bild mit einer anderen Linse wie vorher.

4. Schreiben Sie den Linse-Schirm Abstand ab und mit Hilfe der Linsengleichung und der Summeregel rechnen Sie die Brechkraft der Korrektionslinse aus.

VI. Bildentstehung beim festen Objekt-Bild Abstand

1. Stellen Sie einen festen, 120 cm Objekt-Bild (Lampe-Schirm) Abstand ein.

2. Stecken Sie die Linse 4. in den Linsenhalter und bewegen Sie ihn bis ein scharfes Bild des Gegenstandes erscheint. Sie sollen sogar an zwei Stellen ein scharfes Bild erhalten.

3. Lesen Sie die Gegenstandsweite und die Bildweite in beiden Fällen ab.

4. Rechnen Sie die Vergrößerung in beiden Fällen aus. Beweisen Sie dass das Produkt der zwei Vergrößerungen gleich Eins ist.

Absorptionsphotometrie


Jasco V-550 UV/Vis Spektrophotometer und Spectra Manager Programm

Einschaltung Schalten Sie den Spektrophotometer ein, dann warten Sie 1-2 Minuten. Schalten Sie das Computer ein und warten, bis das Operationssystem hochfährt, dann eröffnen Sie das Programm Spectra Manager (Fenster 1.)! Wählen Sie das Element Spectrum Measurement aus der rechte Liste, das in einem neuen Fenster geöffnet wird!

Einstellung/Überprüfung der Parameter Menü Measurement / Untermenü Parameter

Start: 550nm (Ende des Intervalls Wellenlänge)

End: 350nm (Anfang des Intervalls Wellenlänge)

Data Pitch: 1 nm

Scanning speed: 400 nm/min

Nach der Einstellung/Überprüfung klicken Sie auf das OK!

Verlauf der Messung Die nachkommenden Schritten (Aufgaben I. – III. ) müssen Sie mit jeder der Pufferlösungen von verschiedenem pH-Wert wiederholen. Führen Sie immer zwei Messungen nacheinander durch: zuerst nehmen Sie die Grundlinie mit den zwei nur Pufferlösung enthaltenden Küvetten auf (I.), dann tauschen Sie eine der Küvetten in dem Probenhalter aus und messen Sie das Absorptionsspektrum der Fluoreszein die in derselben Pufferlösung aufgelöst ist (II. ).

Fangen Sie die Messung mit der niedrigsten pH-Wert an und gehen Sie in aufstiegende Reihe weiter!

Spülen Sie die Küvetten zwischen der Messungen mit destilliertem Wasser aus!

Ergreifen Sie die Küvetten nur an den matten Seiten, berühren sie die durchsichtige Seite nicht!

Beachten Sie, dass die Küvette mit dem durchsichtigen Seitenwand ins Lichtweg gestellt ist!

MESSUNGEN

I. Aufnahme der Grundlinie

1. Pipettieren Sie je 2 ml Pufferlösung von entschprechendem pH-Wert in zwei unmarkierte Küvetten. Stellen Sie sie in die zwei Küvettenhalter des Spektrophotometers, und beachten Sie, dass die durchsichtige Seiten in dem Lichtweg sind, dann machen Sie den Deckel zu.

2. Wählen Sie das Menü Measurement / Auto zero Befehl.

3. Überprüfen Sie in Measurement / Baseline, dass Baseline Correction eingekreuzt und Full Wavelength nicht eingekreuzt ist.

4. Klicken Sie auf Measure, um die Messung anzusetzen.

5. Am Ende der Messung erscheint die Grundlinie (baseline) in einem neuen Fenster (Spectra Analysis). Wenn das Spektrum schwankt um 0 (weniger als ± 0,01 Abweichung), dann ist die Messung richtig und man kann weitermachen. In dem Fenster Spectra Analysis schließen Sie das Spektrum der Grundlinie, dann machen Sie das Fenster Parameters - save mit Cancel zu (wenn es erscheint). Das Spectrum der Grundlinie soll nicht gespeichern werden.

II. Aufnahme des Absorptionsspektrum

1. Pipettieren Sie 2 ml Pufferlösung von demselben Pufferlösung in die grün markierte Küvette und geben sie 20 µl Fluoreszein dazu. Mischen Sie die Lösung gründlich zusammen mit der größere Pipette.

2. Nehmen Sie die Ihnen nähere Küvette (Markierung S, sample) heraus, und ersetzen Sie sie mit der auch Fluorescein enthaltenden Küvette.

3. Mit Start lassen Sie die Aufnahme des Spektrums an!

4. Das fertige Spektrum wird wieder in dem Fenster Spectra Analysis erscheinen.

III. Ablesung der Absorptionswerte

1. Klicken Sie in das Fenster von dem Spektrum, und bewegen Sie die senkrechte rote Linie (Maus/Kursor) auf die gewünschte Wellenlänge (490 nm), um die Absorbanz in dem rechten unteren Winkel des Bildschirms abzulesen!

2. Sie können das abgemessene Spektrum behalten, Sie sollen das Fenster Spectra Analysis bis Ende der Messungen nicht schliessen.

Wenn Sie dem Fenster Spectra Analysis heraustreten, werden die ungespeicherten Spektra verloren! Es ist empfohlen die Absorbanzwerte vor der nächsten Messung sofort bei 490 nm abzulesen!

3. Schreiben Sie die angegebenen pH-Werte und die zugehörigen Absorbanzwerte ab! Fassen Sie Ihre Ergebnisse in eine Tabelle ein!

4. Wiederholen Sie Aufgaben I. – II. – III. bei jedem pH (zwischen pH 2 und pH 12). Beobachten Sie die Verschiebung der Spektren bewirkt durch die pH-Werten.

IV. Bestimmung des pKs Wertes von Fluorescein

1. Stellen Sie die Absorptionswerte (A490) als Funktion des pH, auf mm-Papier dar.

2. Legen Sie eine sigmoidale Kurve auf die Punkte und markieren Sie AP und AD.

3. Bestimmen Sie den Inflexionspunkt der Kennlinie (der Inflexionspunkt ist, wo die protonierte und deprotonierte Form in Gleichgewicht sind) und lesen Sie den Wert der Dissoziationskonstante (pKs), an der X-Achse ab (Der pH-Wert die zum Inflexionspunkt gehört.)

4. Errechnen Sie die pKs bei jenen pH-Werten, wo die protonierte und deprotonierte Form in vergleichbarer Konzentration vorliegt (typisch ist zwischen pH 5 und 8), mit Hilfe der Gleichung (1). Nehmen Sie den Mittelwert der Rechnungen. Der wird die Dssoziationskonstante pKs angeben.

[D]

p pH log pH log[P]

Ps

D

A AK

A A

−= − = −− (1)

5. Vergleichen Sie den aus dem Graph abgelesenen und den errechneten Wert!

Blutdruckmessung


Der Riva-Rocci Blutdruckmesser

Der für indirekte Blutdruckmessung verwendete, sogenannte Riva-Rocci Quecksilber- Blutdruckmesser funktioniert nach dem Prinzip des Quecksilbermanometer, dessen Hauptteile die Abbildung 1. zeigt. Der Überdruck in der Manschette kann an der Skala direkt neben der Quecksilbersäule abgelesen werden. Das Grundprinzip der Blutdruckmessung ist: mit dem erzeugten Überdruck in der der Manschette kann der Kreislauf in den Blutgefäßen beeinflusst werden.

Abbildung 1.

Blutdruckmesser nach

Riva-Rocci.

Der Blutdruck wird im Allgemeinen am linken Oberarm gemessen (für Rechtshändern).

Die Messung soll bei „freiem“ Arm durchgeführt werden, denn der Druck eines hochgekrempelten Pullover- oder Hemdärmels kann die Messung verfälschen.

Bei der Messung sollte darauf geachtet werden, dass die Manschette in der Herzhöhe ist, so kann der hydrostatische Druck das Ergebnis nicht beeinflussen.

Blutdruckmessung mit Riva-Rocci Blutdruckmesser

1. Die völlig drucklose Gummimanschette wird auf die Mitte des Oberarms so aufgesetzt, dass zwischen der Ellenbeuge und der Unterkante der Manschette 1-2 cm Abstand bleibt (Abbildung 2.). Die Manschette wird befestigt, das Ventil der Gummipumpe zugeschraubt.

Abbildung 2. Die richtige

Aufsetzung der

Manschette.

2. In der Ellenbeuge wird die pulsierende Arterie (arteria cubitalis) durch Betastung gesucht und die Membrane oder Trichter des Phonendoskops darüber gelegt (Abbildung 2.).

3. Es wird bei Tastung des Radialimpulses mit der Gummipumpe so viel Luft in die Manschette gepumpt, dass sich die Arteria brachialis wegen des Überdruckes verschließt. Das Verschwinden des radialen Pulses zeigt an, dass die Arteria brachialis verschlossen ist. Der Manschettendruck wird etwa um 30 mmHg noch erhöht (Abbildung 2.).

Achtung! Durch dauerhaft anhaltenden Manschettendruck über dem systolischen Druck, kann das betroffene Glied wegen Störung der Blutversorgung schwer verletzt werden!

Gummipumpe

Regulierungsknopf

GummirohrManschette

Druckmesser

Abbildung 3. Auskultation

und Palpation während

der Blutdruckmessung

4. Die Membrane des Phonendoskops wird auf den früher aufgesuchten Ort in der Ellenbeuge gelegt (Abbildung 3.). Jetzt, da keine Blutströmung ist, kann man nichts hören.

5. Dann wird das Ventil langsam geöffnet, so dass sich der Manschettendruck um 2-3 mmHg in der Sekunde vermindert. Wenn der Manschettendruck unter den systolischen Blutdruck fällt, kommt die Blutströmung wieder in Gang, was von einem huschenden-pochenden Geräusch, dem so genannten Korotkov-Geräusch (turbulente Strömung), begleitet wird. Die Wiederholungs-Frequenz des Korotkov-Geräusches ist gleich der Pulszahl und dementsprechend der Herzfrequenz. Das Korotkov-Geräusch kann man solange hören, bis der Manschettendruck unter den diastolischen Druck fällt (laminare Strömung).

6. Der bei dem Auftritt des ersten Korotkov-Geräusches abgelesene Manschettendruck ist der systolische, und der beim Verschwinden abgelesene ist der diastolische Druck.

Automatischer, elektrischer Blutdruckmesser

1. Legen Sie die Manschette nach dem Einschalten auf (Abbildung 4.) und warten Sie, bis das Gerät sich automatisch kalibriert, dann erscheint auf dem Bildschirm ein 0.

2. Mit dem Start Knopf pumpt sich die Manschette bis 150 mmHg auf. Dann beginnt die Messung automatisch bei kontinuierlichem Druckabfall.

3. Nach dem Ende der Messung zeigt das Gerät die Ergebnisse automatisch an, über der SYS Aufschrift steht der systolische, über der DIA Aufschrift der diastolische Wert, die nach dem Buchstaben P folgende Zahl ist die Pulszahl.

Abbildung 4. Elektrischer

Blutdruckmesser.

MESSUNGEN

Blutdruckmessung mit Riva-Rocci und elektrischer Blutdruckmesser

Jeder soll seine/ihre eigene Blutdruckswerte aufschreiben!

1. Messen Sie den Blutdruck Ihren Messpartners in Ruhe mit dem Riva-Rocci und den elektrischen Blutdruckmessern. Schreiben Sie auch die Pulszahl auf!

2. Führen Sie die Messungen nach 30 Kniebeugen (Hocken) nochmal durch. Messen Sie den Blutdruck möglicherweise gleich nach den Hocken.

3. Wechseln Sie die Rollen mit ihrem Messparter und wiederholen Sie die Messungen.

4. Schreiben Sie Ihre eigene Blutdruckwerte in mmHg auf, dann wechseln Sie die Werte in SI Einheit (kPa) um. (1 Hgmm = 0,1333 kPa)

Auskultation beiarteria cubitalis

Palpation beiarteria radialis

Elektrokardiographie

MESSUNGEN

I. Die Aufnahme der EKG-Kurve

Jeder soll sein/ihr eigenes EKG aufnehmen und das analysieren.

Kleben Sie das EKG ins Laborheft ein!

1. Säubern Sie die Kontaktflächen den Elektroden mit dem alkoholischen Desinfiziens.

2. Für die Sicherung der Kontakte streichen Sie ein wenig EKG-Gel auf die Elektroden!

3. Klemmen Sie die Elektroden auf die Extremitäten an den entsprechenden Stellen (rechter Arm – rot, linker Arm – gelb, linkes Bein – grün, rechtes Bein – schwarz, siehe Tabelle 1.). Während der Messung lehnen Sie sich auf dem Stuhl zurück, legen Sie Ihre Beine auf ein Stul und bewegen sie sich nicht. Sie dürfen weder den Tisch, noch den Stuhl anfassen und passen Sie auf, dass die Beine bzw. die Arme einander sich nicht berühren!

Tabelle 1. Die Auflegung der

normalen Extremitäten-

ableitungen (in Klammern die

Farben der Elektroden)

Ableitung I. rechter Arm (rot) --linker Arm (gelb)

Ableitung II. rechter Arm (rot) -linker Fuß (grün)

Ableitung III. linker Arm (gelb) -linker Fuß (grün)

Erde rechter Fuß (schwarz)

4. Überprüfen Sie auf dem Gerät daß die Empfindlichkeit auf 1 mV/cm und die Laufgeschwindigkeit auf 25 mm/s eingestellt ist.

5. Wählen Sie die Ableitung I aus (LEAD)! Die Aufzeichnung der Kurve kann man mit dem Knopf START/STOP anfangen und beenden. Beim Wechsel der Ableitungen brauchen Sie das Gerät nicht anzuhalten, einfach mit der Taste LEAD wechselt das Gerät die Ableitung und setzt die Messung in einigen Sekunden fort (Abbildung 1.).

6. Nehmen Sie 4-5 Herzzyklen in Ableitung I-II-III auf und kleben Sie in ihrem Laborheft ein.

Abbildung 1. Auf das Praktikum

benutzendes EKG Gerät.

II. Auswertung der EKG-Wellen

1. Identifizieren und markieren Sie die einzelnen Wellen (P-Q-R-S-T) in der Ableitung II (oder wo sie am besten zu sehen sind).

2. Messen Sie die Amplituden der Wellen (in mV) in dieser Ableitung.

3. Messen Sie die R-R, P-Q und QRS Abstände und rechnen Sie ihre Zeitdauern mit Hilfe des Papierlaufgeschwindigkeit (normalerweise 25 mm/s)

LEAD

ON/OFF

START/STOP

ECG-101

SPEED

1mV

mm/s

MENUSEN

III. Bestimmung der Pulszahl aufgrund der EKG-Kurve

Vervänden Sie die Ergebnis für R-R Zeitdauer (die Zeitdauer einer Herzzyklus) aus der Aufgabe II. und bestimmen Sie die Pulszahl pro Minute (Herzfrequenz).

IV. Bestimmung der elektrischen Herzachse

1. Messen Sie die Amplituden der R-Zacken in den drei Ableitungen der aufgenommenen EKG-Kurve.

2. Zeichnen Sie einen gleichseitigen Dreieck (mit der Spitze nach unten). Zeichnen Sie die gemessene Amplituden der zwei größten R-Zacken (normalerweise: R2 und R3) auf die entsprechenden Seiten des Dreiecks, wie im Abbildung 2. zu sehen ist. Passen Sie auf die Richtung und genaue Größe der Vektoren auf!

3. Konstruieren Sie den Summenvektor. (Stellen Sie senkrechte Linien auf die Seiten des Dreiecks bei der Endpunkten der Vektoren und wo sie treffen, ergibt die Anfangs- bzw. Endpunkt des Summenvektors.)

Abbildung 2. Das Einthovensche

Dreieck.

4. Zu der Konstruktion sind zwei Vektoren ausreichend, benutzen Sie den dritten Vektor zur Kontrolle. Projizieren Sie den Summenvektor auf die dritte Seite und vergleichen Sie das Ergäbnis mit der gemessene Amplitude.

5. Messen Sie mit dem Winkelmesser die Richtung der Herzachse (Abweichung von der horizontale Position) und bestimmen Sie (mit Hilfe der Abbildung 3.) den Lagetyp der elektrischen Achse des Herzens.

Abbildung 3. Achsenstellungen im

Herz.

–

Ableitung I

Ableitung II Ableitung III

R

R1

R2R3

++

–

Linker Fuß

Linker Arm–

+–

R

R1

R2R3

++

––

+Rechter

Arm –

Ableitung I

Ableitung II Ableitung III

R

R1

R2R3

++

–

Linker Fuß

Linker Arm–

+–

R

R1

R2R3

++

––

+Rechter

Arm

Ultraschall


Die Bedienung des diagnostischen Ultraschallgerätes (Picker LS2700)

Das Gerät kann mit dem Hauptschalter ein- und ausschaltet werden (POWER ON/OFF). Schalten Sie den oberen Monitor auch ein. Schmieren Sie die Fläche des Schallkopfes (Transducer) mit Ultraschallgel.

Abbildung 1.

Bedienungspanel

des Picker 2700

Gerätes

Die wichtigsten Funktionen zur Messung sind die folgenden:

FREEZE Friert das Bild ein und schaltet den Schallkopf aus Das ist notwendig um die Messungen auf dem Bildschirm durchzuführen . Wenn Sie nicht brauchen, schaltan Sie die Schallkopf aus.

ZOOM ON/OFF Vergröβerung des Bildes

ZOOM N/M/F Vergröβerung der nahen, mittleren, fernen Region des Bildes. Während der Messungen der ZOOM Funktion soll ausgeschaltet werden, weil das die Messergäbnisse verfälscht.

Joystick ON/OFF Schaltet den Kursor ein/aus. Ein Kreuz ist auf dem Bildschirm erscheint, das man mit dem Joystick bewegen kann

Joystick START/STOP Abstandsmessung beginnen/beenden

GAIN CONTROL Verstärkerung. Benutzen Sie die GAIN/NEAR/FAR Knöpfe um ein optimales Bildqualität einzustellen.

Abstandsmessung: (nur beim Standbild möglich – FREEZE)

CALIPER ein (grünes licht) (links auf dem Keyboard)

Schublerefunktion ist eingeschaltet, der Curzor veränderte sich auf ein Kreuz. Bringen Sie den Kurzor auf die Beginnspunkt der Messung, drücken Sie START und bewegen Sie den Joystick. Das aktuelles Abstandswert ist auf der linke seite des Bildschirmes ablesbar in mm (D = Distance). Drücken Sie STOP um den Messung zu beenden oder eine neue Messung anzufangen.

Umfang und Fläche Messungen: ( nur beim Standbild möglich – FREEZE)

CALIPER aus (links auf dem Keyboard)

Cursor ist umgestellt für Umfangsmessung, der Curzor veränderte sich auf ein Quadrat auf dem Bildschirm. Bringen Sie den Kurzor auf die Beginnspunkt der Messung, drücken Sie START und bewegen Sie den Joystick. Die aktuelle Länge ist auf der linke seite des Bildschirmes ablesbar in mm (C=Circumference). Drücken Sie STOP um den Messung zu beenden und die Fläche auszurechnen (A=Area). Löschen Sie die Linie mit ausschatung des Joystickes

Am Ende der Messung wischen Sie das Gel aus die Gefäße

MESSUNGEN

I. Kontrollierung der Kalibrierung des Gerätes.

1. Stellen Sie genügende Menge Gel auf die Oberfläche des Transducers.

2. Legen Sie den Transducer an die Wand des mit Wasser gefüllten Gefäßes.

3. Tauchen Sie den Glasstab durch den gebohrten Messpunkt in das Wasser ein. Identifizieren Sie das Bild des Glasstabes am Bildschirm.

4. Stellen Sie ein Standbild ein (FREEZE) und messen Sie die Entfernung am Bildschirm zwischen dem Glasstab und dem Transducer bei alle Messpunkten mit Hilfe der Schublehrefunktion (CALIPER aus).

5. Stellen Sie die gemessene Abstände als Funktion des reelles Abstand auf mm-Papier dar! Legen Sie eine Gerade auf die Punkte um eine Kalibrationskurve zu bekommen.

II. Ausbreitung des Ultraschalls in Glyzerin und in Methanol

1. Messen Sie die Länge des mit Wasser gefüllten Gefäßes mit Hilfe des Ultraschalls. Führen Sie die Messungen mit Glyzerin bzw. Methanol gefüllten Gefäße durch! (Im Falle Methanol messen Sie am hellsten und geradeste Linie unten auf dem Bildschirm!)

Achtung: Methanol ist giftig!

Die Deckel müssen während der Messung nicht abgenommen werden.

2. Die Ultraschallgeschwindigkeit im Wasser (vWasser) ist 1500 m/s. Rechnen Sie die Fortpflanzungs-geschwindigkeit des Ultraschalles im Glyzerin und im Methanol anhand der Gleichung (1):

Wasserx Wasser

x

d

d=v v (1)

wobei dWasser und dx die an dem Bildschirm gemessenen Längen der mit Wasser und Glyzerin bzw. Methanol gefüllten Gefäße bedeuten.

3. Rechnen Sie die akustische Impedanz von Glyzerin und Methanol aus. (Die Densitäten sind: ρGlyzerin = 1260 kg/m3, ρMethanol = 791 kg/m3.)

III. Berechnung der Reflektivität an den Mediengrenzen

Berechnen Sie die Werte der Reflektivität an den Grenzflächen Wasser-Glyzerin und Methanol-Wasser! Verwenden Sie die Ergebnisse der Aufgabe II! (Die spezifische akustische Impedanz des Wassers ist 1,49 x 106 rayl).

IV. Charakterisierung der akustischen Eigenschaften verschiedener Stoffe

1. Halten Sie die mit verschiedenen Stoffen (Wasser, Luft, Ca(OH)2) gefüllten Gummifinger in dem mit Wasser gefüllte Gefäß!

2. Zeichnen Sie die Ultraschallaufnahmen und erklären Sie in je einem Satz die Bilder (mit Hilfe der akustische Impedanz und Reflektivität).

V. Erfassung der inneren Struktur eines Modellgegenstandes mit Ultraschall

1. Legen Sie die Modellschachtel so, dass die Markierung (X) an dem Deckel an der rechten Seite des Transducers sei.

2. Finden Sie die Objekte bei Bewegung den Transducer. Zeichnen Sie eine Skizze und messen Sie den Umfang und die Fläche der Objekte in der Schachtel mit Hilfe der entsprechende Ultraschallfunktion (CALIPER aus).

VI. Fleißaufgaben

1. „Bonus box”

Untersuchen Sie die „Bonus box” Modelschachtel anhand der vorige Aufgabe und finden Sie die versteckte Objeckte.

2. Untersuchung der akustischen Eigenschaften von Leber und Milz

Legen Sie den Transducer unter den rechten (Leber) bzw. linken (Milz) Rippenbogen, parallel mit dem Rippen. Die Messung muss während tiefer Einatmung durchgeführt werden, weil dann die Organe nach unten gedrückt sind.

Temperaturmessung

MESSUNGEN

I. Konstruktion des Kalibrierungsdiagramms für Thermoelement und Thermistor

1. Stecken Sie die Ausführungen des Thermoelementes in den Anschlusshülsen des Voltmeters ein!

2. Stecken Sie den Thermistor in den Anschlusshülsen für Widerstandmessung (COM und V/Ω) des Multimeters ein und stellen Sie den Messbereich für Widerstandmessung (Ohm) ein!

3. Tauchen Sie einer des Kontaktes des Thermoelementes in das Eis-Wasser Mischung ein. Das wird der Referenzpunkt sein.

4. Bringen Sie das Wasser mit dem Kocher zum Sieden und füllen Sie in dem grauen Gefäss. Mischen Sie das heiße Wasser mit Kaltwasser bis eine Wassertemperatur von ca. 80 °C (mit einem Thermometer zu bestimmen) erreicht ist. Stellen Sie den anderen Kontakt des Thermoelementes und den Thermistor in die Wassermischung.

Wenn der Spannungsmesser einen negativen Wert zeigt, müssen die Kontakte des Thermoelements vertauscht werden.

5. Vermindern Sie die Temperatur der Wassermischung in ca. 5-7 °C Schritten bis zu ca. 20 °C. Bestimmen Sie bei mindestens 10 verschiedenen Temperaturen die Thermospannung des Thermoelementes und den Widerstand des Thermistors. Sammeln Sie die Daten in eine Tabelle.

II. Bestimmung der Parameter des Thermoelementes.

1. Stellen Sie graphisch die Messdaten dem Thermoelement erzeugten Spannungswerte als Funktion der Temperatur auf mm-Papier dar.

2. Legen Sie eine Gerade (Regressionsgerade) auf die Werte und lesen Sie die Steigung ab, die die Empfindlichkeit des Thermoelementes ergibt in mV/°C Einheit.

III Bestimmung der Temperatur der Haut am Hals und an der Handfläche

1. Trocknen Sie die Wärmepunkt des Thermoelementes ab und halten Sie in die Luft. Warten sie bis auf der Spannungswert erneut eingestellt ist und notieren Sie es.

2. Wiederholen Sie die Messung, so das Sie die Kontaktpunkt in die Hand bzw. zu der Halsfläche halten.

3. Die Spannungswerte sollen mit Hilfe der dargestellten Kalibrationskurve auf Temperaturwerte umgerechnet werden.

IV. Bestimmung der Parameter des Thermistors

1. Stellen Sie mit Hilfe des Computers den Widerstand des Thermistors als Funktion der Temperatur dar.

Achtung! Die Widerstandswerte sollen Sie in Ohm (Ω) eingeben!

2. Aus der Funktion das Computerprogramm rechnet auch den Restwiderstand (A) und die Aktivierungsenergie (∆E) aus.

3. Erklären Sie die Ergäbnisse und definieren Sie den Restwiderstand und die Aktivierungsenergie!

Audiometrie


Die Teile des Tongenerators und des Audiometers

Abbildung 1. Die Teile des

Tongenerators (b) und des

Audiometers (c). Auf der Deckel

des Tongenerators befindet

sich der „unbekannte Ton“ –

Generator (a).

Abbildung 2. Kurven gleicher

Lautstärkepegel (Fletcher-

Kurven). Die auf die Kurven

geschriebene Zahlen

bezeichnen die Phon Werte.

Intensitätspegel(d

B)

Intensität

(W/m

2)

10 100 1000 10 000

Frequenz (Hz)

120

100

80

60

40

20

0

120

100

80

60

40

20

0

1

10−2

10−4

10−6

10−8

10−10

10−12

MESSUNGEN

Jeder soll sein/ihr eigenes Hörschwellenkurve und Audiogramm aufnehmen und analysieren!

I. Die Aufnahme der Hörschwellenkurve mit Hilfe des Tongenerators

1. Stellen Sie den Intensitätsknopf (dB-Knopf) des Tongenerators auf 0 dB und den Frequenzknopf auf 1000 Hz ein. Setzen Sie den Kopfhörer auf. Mit der Hilfe der Amplitude Knopf stellen Sie die Hörschwelle ein (den leisesten Ton, was Sie noch wahrnehmen können), damit Sie die Messung zum Geräuschspegel der Umwelt anpassen können. Nach der Einstellung darf die Amplitude nicht mehr verändert werden! Mit dem Unterbrechungsknopf (Pause) können Sie kontrollieren, ob Sie wirklich den Ton aus der Gerät wahrgenommen hat.

2. Mit Hilfe der dB-Knopf bestimmen Sie der Hörschwelle bei allen Frequenzen zwischen 62 und 16.000 Hz.

3. Stellen Sie die erhaltenen Ergebnisse mit Hilfe des Computerprograms dar!

4. Vergleichen Sie die erhaltene Kurve mit der normalen Fletcher-Kurve (Abbildung 2.).

II. Bestimmung der Hörschwelle-Intensität zweier Töne mit verschiedenen Frequenzen Rechnen Sie die absolute Intensität zwei Tones im Falle der höchsten und niedrigsten gemessenen Hörschwellenwerte aus der Aufgabe I. in der Maßeinheit W/m2 aus. Benutzen Sie, dass die Referenzintensität (die Hörschwelle bei 1000 Hz) Io = 10-12 W/m2 beträgt.

III. Aufnahme des Audiogramms

1. Setzen Sie den Kopfhörer des Audiometers auf.

2. Stellen Sie die Frequenz auf 250 Hz (frequency Knopf) und die Lautstärke auf -10 dB (level dB / select Knopf). Wählen Sie entweder das linken oder das rechten Ohr ((left/right Knopf).

3. Erheben Sie die Intensität in 5 dB Schritten mit dem Drehknopf.

4. Wenn Sie den Ton gerade hören, schreiben Sie den Wert auf.

5. Kontrollieren Sie das Messergebnis: drehen Sie den dB-Knopf zurück mit 10 dB und wiederholen Sie die Messung. Wenn Sie den Ton bei der gleiche Intensität hören, Ihre Messergebnis ist richtig. Wenn nicht, dann probieren Sie solange, bis Sie zweimal die gleiche Messergebnisse bekommen.

6. Wächseln Sie die Frequenz und finden Sie die Hörschwelle bei alle Frequenzen zwischen 500 und 8000 Hz! Sammeln Sie die Werte in eine Tabelle (siehe unten)!

Frequenz (Hz)

Intensität (dB)

linkes Ohr rechtes Ohr

250

…

7. Wiederholen Sie die Messung mit dem anderen Ohr (left/right Knopf). Fangen Sie die Messung mit 250 Hz und -10 dB an!

Achtung: Mit Hilfe der Audiometer können Sie nicht das absolute Intensitätswert des Tones ablesen, sondern nur das Gehörsverlust von der normale Hörschwelle.

8. Stellen Sie den Hörverlust als Funktion der Frequenz auf die vorbereitete Blättern dar.

9. Notieren Sie Ihre Beobachtungen! (z.B. wie großen Hörverlust haben Sie gemessen, ist der Hörverlust bei verschiedenen Frequenzen bzw. im Falle der zwei Ohren gleich.)

IV. Bestimmung des Lautstärkepegels mit Hilfe der Phon-Skala

1. Schalten Sie den Kopfhörer mit Hilfe der verzweigenden Leitung mit dem Tongenerator und mit dem unbekannten Ton-generator zusammen.

2. Schalten Sie den 1. unbekannten Ton (oben) ein.

3. Stellen Sie der Frequenz von 1000 Hz auf der Tongenerator ein: das wird der Referenzton sein!

4. Mit Hilfe des dB-Knopfes stellen Sie den dB-Wert so ein, dass Sie beide Töne ebenso laut wahrnehmen können. (Das Phon-Wert (Lautstärkepegel) ist ähnlich mit der dB-Wert des 1000 Hz Tones, wenn sie ähnlich so laut wahrnehmbar sind.)

5. Schreiben Sie die Intensität des Referenztones auf und behaupten Sie die Lautstärkepegel (in Phon) des unbekannten Tones.

6. Wiederholen Sie den Versuch mit dem zweiten unbekannten Ton (unten). Die Messung führt nur in dem Falle zu einem richtigen Ergebnis, wenn die Empfindlichkeiten des linken und des rechten Ohres ungefähr gleich sind (die Audiogramme sind ähnlich; Aufgabe III.).

Die Messung führt nur in dem Falle zu einem richtigen Ergebnis, wenn die Empfindlichkeiten des linken und des rechten Ohres ungefähr gleich sind (die Audiogramme sind ähnlich; Aufgabe III.).

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Das Geiger-Müller-Zählrohr - Biofizika · Das Geiger-Müller-Zählrohr BEDIENUNG DES MESSGE RÄTES Das Geiger-Müller-Zählrohr Abbildung 1. Kontrollpanel des Geiger-Müller-Zählers