Prä­pa­ra­ti­on des Io­nen­strahls Teil 2

AB4

Ab­bil­dung 4: En­er­gie­ab­ga­be von Pro­to­nen ans Was­ser bei Ge­schwin­dig­kei­ten von 1,09·10⁸ m/s (1), 1,17·10⁸ m/s (2), 1,22·10⁸ m/s (3) und 1,32·10⁸ m/s (4). Quel­le: fi­gu­re 6 leicht ver­än­dert aus: Wayne D New­hau­ser and Rui Zhang: iop­sci­ence.​iop.​org/​ar­ti­cle/​10.​1088/​0031-​9155/​60/​8/​R155/​pdf ( CC-BY 3. 0)

Ein Tumor liegt in einer Tiefe von etwa 17 cm und soll mit Hilfe einer Be­strah­lung durch Pro­to­nen zer­stört wer­den. Ab­bil­dung 4 gibt die „Ein­dring­tie­fen“ von Pro­to­nen in Ab­hän­gig­keit ihrer Ge­schwin­dig­kei­ten wie­der.

Auf­ga­ben:

• Er­mit­teln Sie, wie groß die Ge­schwin­dig­keits­er­hö­hung nach der Ent­ste­hung der Pro­to­nen je­weils dafür sein muss.
• Be­schrei­ben Sie kurz, durch wel­che Me­tho­de die Ge­schwin­dig­keits­er­hö­hung er­reicht wird.  
• Der zur Ver­fü­gung ste­hen­de Plat­ten­kon­den­sa­tor hat einen Plat­ten­ab­stand von 10 cm. Be­rech­nen Sie, wel­che Be­schleu­ni­gungs­span­nung an den Kon­den­sa­tor an­ge­legt wer­den muss, damit die Pro­to­nen die er­for­der­li­che End­ge­schwin­dig­keit auch er­rei­chen.
• Er­ör­tern Sie den Ein­fluss der An­fangs­ge­schwin­dig­keit auf die ein­zu­stel­len­de Be­schleu­ni­gungs­span­nung.

Hil­fen:

• Zur 1. Auf­ga­be: Gehen Sie zur „Ein­dring­tie­fe“ 
  https://​www.​cfg-​ho­cken­heim.​de/​sta­tic/​zpg6-​phy­sik-​V2/​ein​drin​gtie​fe_​neu.​html

• Zur 2. Auf­ga­be: Unter dem Men­u­punkt „Phy­sik und The­ra­pie“ und dort „Be­schleu­ni­gung von La­dun­gen“ die Seite „Be­schleu­ni­gung“.

• Zur 3.  Auf­ga­be: Zur Vor­be­rei­tung der Lö­sung und zum Selbst­test be­ar­bei­ten Sie bitte die Auf­ga­ben 1 bis 3 auf der Seite
  https://​www.​cfg-​ho­cken­heim.​de/​sta­tic/​zpg6-​phy­sik-​V2/​auf­ga­ben_​quant.​html

• Zur 4.  Auf­ga­be: Zur Vor­be­rei­tung der Lö­sung und zum Selbst­test be­ar­bei­ten Sie bitte die Auf­ga­ben 4 bis 6 auf der Seite
  https://​www.​cfg-​ho­cken­heim.​de/​sta­tic/​zpg6-​phy­sik-​V2/​auf­ga­ben_​quant.​html (siehe Hilfe zur Auf­ga­be 3).

Soll­ten Sie bei der einen oder an­de­ren Auf­ga­be so große Schwie­rig­kei­ten haben, dass Sie trotz der Hilfe Ihrer Nach­ba­rin nicht wei­ter­kom­men, wen­den Sie sich bitte an Ihre Lehr­kraft.

Pli­ckers-Fra­gen als check-in-Auf­ga­ben am An­fang der Fol­ge­stun­de:

1. Die Ge­schwin­dig­keits­er­hö­hung von neu er­zeug­ten Pro­to­nen
   1. wird ver­nach­läs­sigt, da die Pro­to­nen be­reits die nö­ti­ge Ge­schwin­dig­keit haben.
   2. wird in­ner­halb eines Plat­ten­kon­den­sa­tors ver­wirk­licht, des­sen Feld­rich­tung quer zur Be­we­gungs­rich­tung liegt.
   3. wird in­ner­halb eines Plat­ten­kon­den­sa­tors ver­wirk­licht, des­sen Feld­rich­tung ent­ge­gen der Be­we­gungs­rich­tung liegt.
   4. wird in­ner­halb eines Plat­ten­kon­den­sa­tors ver­wirk­licht, des­sen Feld­rich­tung par­al­lel zur Be­we­gungs­rich­tung liegt.
2. Die An­fangs­ge­schwin­dig­keit der Pro­to­nen...
   1. ist so groß, dass eine Be­schleu­ni­gungs­span­nung von we­ni­gen Volt aus­reicht um die End­ge­schwin­dig­keit zu er­rei­chen.
   2. ist so klein, dass man sie ver­nach­läs­si­gen kann.
   3. kann auch ent­ge­gen der Flug­rich­tung ge­rich­tet sein und er­for­dert des­halb eine noch grö­ße­re Be­schleu­ni­gungs­span­nung als im Fall ver­nach­läs­sig­ba­rer An­fangs­ge­schwin­dig­keit
3. Der Kon­den­sa­tor zur Be­schleu­ni­gung der Pro­to­nen...
   1. muss eine große Plat­ten­flä­che haben.
   2. braucht einen gro­ßen Plat­ten­ab­stand um die End­ge­schwin­dig­keit zu er­rei­chen.
   3. muss mit Hilfe einer Hoch­span­nungs­qel­le ge­la­den wer­den.

Prä­pa­ra­ti­on des Io­nen­strahls Teil 2: Her­un­ter­la­den [docx][131 KB]

Prä­pa­ra­ti­on des Io­nen­strahls Teil 2: Her­un­ter­la­den [pdf][189 KB]

Wei­ter zu Ab­len­kung von Ionen