Lärarhandledning del 1 - Uppsala Universityteknat.uu.se/digitalAssets/709/c_709476-l_3-k_larharhandledning_del… · Uppdrag och tävling för skolklasser i åk 7-9 1. Innehåll

Lärarhandledning del 1- Uppdraget

- Insamling och hantering av prover- Bygga och mäta med en egen strålningsdetektor

- Efterbehandling

Uppdrag och tävling för skolklasser i åk 7-91

Innehåll del 1

Välkommen till uppdraget Strålande jord........................3

Forskarna bakom uppdraget.............................................4

Uppdraget........................................................................6

Insamling och hantering...................................................11

Bygga och mäta med en egen strålningsdetektor...............16

Efterbehandling...............................................................28

Mätprotokoll...................................................................30

Innehåll del 2

Bakgrunden till uppdraget................................................2

Frivilliga extrauppgifter och diskussionsförslag.................4

Koppling till läroplanen....................................................8

Innehåll del 3

Fakta................................................................................2

2 S T R Å L A N D E J O R D - D E L 1

Mejl: [email protected]

Postadress: Box 550, 751 22 Uppsala

Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1

Utgiven av: © Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Uppsala universitet 2018

Text: Cecilia Gustavsson, Sami Vihriälä, Mattias Lantz

Layout: Elin Eriksson

Foto: Camilla Thulin

Välkommen till uppdraget Strålande jord!

Nu är det dags att dra igång uppdraget. Under september och oktober kommer hög-stadieklasser i hela Sverige vara med och hjälpa våra forskare genom att samla in, mäta på och skicka in prover för analys. Forskarna vid Uppsala universitet vill tillsammans med er undersöka hur mycket radioaktivitet de inskickade proverna innehåller för att kunna kartlägga strålningssituationen i landet.

I denna lärarhandledning hoppas vi att du ska hitta svar på de frågor som uppstår, och i den medskickade lådan finner du det material du behöver för att kunna genomföra provtagningen tillsammans med din klass. Lärarhandledningen innehåller även förslag på extrauppgifter och diskussioner så att du och din klass ska kunna få ut så mycket som möjligt av att delta i projektet. Observera att lärarhandledningen är indelad i tre olika delar, del 1 krävs för att kunna genomföra uppdraget och del 2 och 3 är frivilliga och kan ses som extramaterial.

Tillsammans kan vi göra skillnad!

Kontakta ossHar du några frågor kring projektet? Tveka inte att höra av dig till oss via mejl: [email protected]

S T R Å L A N D E J O R D - D E L 1 3

Maj/juni 2018: Klasser anmäler sig till projektet.

Augusti 2018: Materialet skickas ut till klasserna.

September/oktober 2018: Uppdraget genomförs av skolklasserna. Klasserna arbetar med tävlingsbidragen.

30 oktober 2018: Proven ska vara oss tillhanda och det frivilliga tävlingsbidraget ska vara inskickat.

November 2018-januari 2019: Forskarna analyserar materialet och den vinnande klas-sen i tävlingen tillkännages. Februari 2019: Forskarna presenterar forskningsresultatet.

Hållpunkter

Forskarna bakom uppdragetVilka är personerna bakom Strålande jord och varför är det viktigt att forska? Här får du möjlighet att samarbeta med några av fors-karna på området och en inblick i vad de tycker är viktigt.

”Varje litet bidrag är

betydelsefullt.”

Vad roligt att just ni vill vara med och göra forskning med oss! Att vara fors-kare är ett jobb som alla andra; ibland är det roligt, ibland är det långtråkigt och ibland behöver vi hjälp. Just nu behöver vi hjälp av er, för det vi vill göra kräver mycket arbete på många olika platser i Sverige. Forskning handlar om att hjälpas åt, lära av varandra och att många tillsammans kan uträtta mycket mer än vad man kan göra var för sig!

Uppsala universitet, som är ett av uni-versiteten bakom den här studien, har som främsta mål med sin verksamhet att: ”vinna och förmedla kunskap till mänsklighetens gagn och för en bättre värld”. Det betyder att vi vill forska fram ny kunskap, utbilda om det vi redan vet, och att vi tror på att kun-skap och utbildning har ett värde för alla människor och för vår värld och dess framtid.

Det kan ibland kännas som om det man själv gör är alldeles för litet och obetydligt för att spela någon roll. Men många enskilda människor som tillsammans strävar mot samma mål

kan uträtta verkligt stora saker. Var-je litet bidrag är betydelsefullt. Så var uthålliga, nyfikna och ha roligt.Många avgörande forskningsframsteg har gjorts av forskare som testat saker utan att veta vad det skulle leda till. Var inte rädda för att prova er fram,

leka, testa och upptäcka nya saker.

Vi som deltar i projektet vid universiteten forskar inom olika ämnesområden. Några

av oss är kärnfysiker som skapar och mäter olika slags strålning, ibland genom att kollidera atomkärnor med hjälp av partikelacceleratorer. I det här projektet använder vi vår kun-skap för att göra liknande mätningar på de prover ni skickar in till oss. Med i projektet finns också en ekolog som studerar hur svampar beter sig i naturen, och en geolog som försöker förstå hur radioaktiva ämnen beter sig i miljön. Framtiden tillhör er, ta för er och delta redan idag!

/ Mattias Lantz, Cecilia Gustavsson, Marek Jacewicz, Volker Zieman, Erik Andersson-Sundén, Abigail Barker (ej i bild) och Karl Lundén (ej i bild).


FO

TO

: CA

MIL

LA

TH

UL

IN

Uppdraget

För provtagning i fält: 1 st metallrör för jordprov 1 st snöre för att dra upp metallröret ur marken 3 st plaströr för jordprov 3 st ziplock-påsar 3 st plastburkar för svampar och spillning 1 st plasthandske för att hantera spillning1 st ark förtryckta etiketter att klistra på förpackningar För bygge av detektor och mätningar i skolan:2 st kretskort2 st batterier (9V och 3V)3 st kablar för att koppla samman kretskorten4 st dubbelhäftande fästkuddar1 st plåtburk som detektorn ska monteras i1 st plastburk för kalibrering av detektorn1 st kit för DNA-extraktion

För inskickande av prover:1 st svarskuvert samt frisvarsetikett

I detta kapitel beskrivs klassernas uppdrag i projektet. Uppdraget kan fungera som ett eller flera fristående laborationstill-fällen inom NO-ämnena, men det går också att knyta an till projek-tet inom flera skolämnen.

1. Att samla in prover i naturen, som ni ska bokföra, torka, förpacka och skicka in till analyslabbet i Uppsala.

2. Att bygga en egen detektor, som ni kan använda för att göra egna mätningar på era insamlade prover med.

3. Att delta i tävlingen där ni redogör för ert arbete (frivillig uppgift).


Uppdragets delar

För att kunna genomföra uppdraget behöver ni forskningsutrustning. I den medskickade lådan finns det mesta ni behöver.

Förberedelser inför uppdraget

Förutom det som finns medskickat i lådan, kan det vara bra att ha tillgång till följande material:

För provtagning i fält: 1 st svampbok. 1 st bok om viltspillning. 2-3 st papperspåsar, plastpåsar, svampkorgar eller hinkar för den svamp ni plockar. 1 st svampkniv för att rensa bort skräp på de svampar som ska ned i ziplockpåsar. 1 st hammare för att trycka ner ett stålrör i marken. För mätningar i skolan: 1 st våg för att mäta vikten på svamp och salt (vågen får gärna ha en mätnoggrannhet på 1 gram eller mindre). 1 st mortel för att finfördela den torkade svampen. 1 paket Kaliumsalt/mineralsalt, helst med 70 procenthalt KCl (kaliumklorid), ex-empelvis Jozo Mineralsalt 450 g. Saltet ska ha ca 70 procent kaliumklorid angivet på paketet. 1 st tejprulle som inte är genomskinlig (svart tejp eller silvertejp). Ni behöver även ha tillgång till kyl och frys där vissa prover ska förvaras i väntan på att skickas till Uppsala universitet.

Innan ni går ut i fält:Varje låda har ett unikt lådnummer LXXX. Ditt nummer hittar du på utsidan av lådan samt på de förtryckta etiketterna. Ni ansvarar för att klistra på de förtryckta etiketter-na på respektive burk/rör. För att det ska bli rätt är det mycket viktigt att proven är märkta, vi kommer inte kunna behandla omärkta prover.

Sätt fast de självhäftande etiketterna på ziplock-påsarna, plaströren och plastbur-karna enligt följande:

• Ziplock-påsarna för enskilda svampprover ska märkas med etiketterna: LXXX-1z, LXXX-2z och LXXX-3z.

• Plaströren för markprover ska märkas med etiketterna: LXXX-1r, LXXX-2r och LXXX-3r. Sätt etiketterna väl synliga på sidan av rören.


• Visa eleverna filmen som finns på hemsidan www.teknat.uu.se/stralandejord. Den är tänkt att fungera som en introduktion till uppdraget och ska ge eleverna ett bredare perspektiv på varför det är viktigt att forska kring strålning.

• Läs igenom allt material. Om du upptäcker ord och begrepp som eleverna kan ha svårt att förstå, rekommenderar vi att du går igenom dem innan exkursionen.

• Ladda ner appen ”My GPS Coordinates/Min GPS koordinat” (appen heter olika be-roende på vilket operativsystem du har på din telefon). Appen kommer användas för att ta fram GPS-koordinater när ni är ute i naturen.

• Boka gärna in ett frivilligt Skype-möte med någon av forskarna i projektet. Det finnas ett begränsat antal tillfällen så vi rekommenderar att du bokar in en tid så snart som möjligt. Läs mer om hur du bokar på www.teknat.uu.se/stralandejord.

• Om ni har tid så titta i svamp- och spillningslitteraturen i förväg så att ni vet hur svamparna ser ut och hur man artbestämmer dem. Ett tips är också att ladda ner Svenska Jägareförbundets app Viltappen.

Tips!

• Plastburkarna för torkad svamp (2 st) ska märkas med etiketterna: LXXX-1b och LXXX-2b. • Plastburken för viltspillning ska märkas med etikett: LXXX-3b. Sätt etiketterna väl synliga på sidan av burkarna, inte på burklocken.


Förslag på uppdelning av roller i klassen:

Om ni vill, och beroende på hur mycket tid ni har till förfogande för projektet, kan klassen delas upp i grupper där de olika grupperna bidrar till projektet med olika

delar. Det går givetvis lika bra att hela klassen deltar i alla moment.

Grupp 1: samlar in svamp-, spillning- och markprover. Varje klass kan skicka in upp till 3 prover, så grupp 1 kan ha upp till 3 undergrupper som arbetar parallellt.

Grupp 2: bygger detektorn. Byggandet av detektorn kan ske samtidigt som grupp 1 samlar in prov. Förslagsvis får denna grupp göra aktivitetsmätningar av proverna, efter att de samlats in av grupp 1 och behandlats av Grupp 3, men innan de skickas iväg.

Grupp 3: behandlar proverna efter att de kommit in från grupp 1. Behandlingen innebär torkning, vägning, finfördelning och förpackning samt inskickning av resultat och prover.

Grupp 4: skapar/skickar in tävlingsbidrag. Detta är en frivillig del av projektet.

Insamling

Grupp 1 Insamling

Insamling

Grupp 2Mäta på den finfördelade svampen

Grupp 3

Grupp 4

Bygga detektor

Tävlingsbidrag (frivilligt)

Väga, torka och finfördela svampen

Skicka in prover och rapportera resultat


Insamling och hantering

Instruktioner uppgift 1 - insamling

I detta kapitel beskrivs hur ni ska samla in, hantera och skicka prover.

Insamling av prover ute i naturen

Använd fältprotokoll (se längst bak i detta dokument) för anteckningar/checklista i fält. När ni är klara med alla uppgifter ska ni sammanställa allt till ett huvudprotokoll som samlar all den information ni sedan rapporterar in via ett digitalt rapporteringssys-tem. Det är viktigt att ni bara plockar en svampart i samma prov och håller reda på vilka svampar och markprover som hör ihop. Prov 1 och 2 kan vara olika svamparter. Vi ser gärna att minst ett av proverna är från någon av de tre första svamparna i listan, men eftersom det kan vara svårt att hitta just de svamparna går det bra med någon av de andra arterna också. Rimskivling Sandsopp Champinjon Kantarell Stensopp/Karljohan Trattkantarell Rödgul trumpetsvamp Blek taggsvampFårticka Citronslemskivling 1. Plocka minst 0,5 l av en svampsort från ett område som helst inte är större än 10 gånger 10 meter. Lägg ett fint exemplar av svamparna i en ziplockpåse märkt LX-XX-1z. När ni har identifierat svampen ska ni skära bort en del eller hela svampfoten eftersom den kan vara maskstungen. Det gör inget om svampen skulle råka gå sönder i påsen.

2. Ta markprov under den fina svampen genom att trycka ned metallröret rakt under den plats där svampen stod. Om det är svårt att trycka ner röret kan en hammare vara bra att använda. Dra upp röret med hjälp av snöret som förs genom hålet i

Tips! Plocka svampen så att hela

foten kommer med. Fotens utseende är bra hjälp

vid identifiering.

OBS! Momenten 1-4 ska göras

både för prov 1 och för prov 2. Samma sak ska alltså göras

totalt 2 gånger.



röret. För över innehållet från röret till ett plaströr med samma slutsiffra som den på ziplock-påsen (LXXX-1r). Ta hjälp av en pinne eller liknande för att få över markprovet från metallröret till plaströret.

3. Ta foton på svampen så att det går att se både översidan och undersidan. Lägg gärna med en referens i bilden, exempelvis en penna. Fota även det som växer runt svampen.

4. Ta GPS-koordinater från plockplatsen. Ange både latitud och longitud, försök att skriva ned koordinaterna med så många decimalers noggrannhet som möjligt. Det kan hända att de sista siffrorna skiftar fastän du står still med telefonen.

5. Plocka spillning (använd plasthandsken för hanteringen) från vildsvin eller rådjur och stoppa det i den medtagna plastburken (märkt LXXX-3b). Försök att identifiera spillningen innan den stoppas ned i burken. Stäng locket ordentligt.

Om ni inte hittar spillning (kan vara svårt) har ni möjlighet att skicka ett extra svampprov istället. Vi är förstås glada även för prov från bara en svampart, ifall ni

inte hittar eller hinner samla mer.

Provhanteringen

Nu är det dags att ta hand om proverna så det är bra att spara lite undervisningstid till detta.

Svamp- och markprov 1. Kontrollera att ni har rätt märkning på plaströren och ziplockpåsarna, det ska vara samma slutsiffra på de ziplock-påsar och plaströr som hör ihop.

2. Lägg plaströren och ziplock-påsarna i frysen i väntan på att skickas till Uppsala. Det går bra att lägga rören i en sluten plastpåse först.

3. Rensa svampen från växter, kvistar och jord. Skär bort den nedre eller hela delen av svampfo-ten om den är maskstungen eller väldigt smutsig.

4. Identifiera och artbestäm svampen igen för de

Tillbaka i skolan - hantering av insamlat material

TIPS! Inför vägning: Lägg svam-

pen i de olika skedena (våt, torkad och mortlad) i en behållare, tänk på att bara ange svampens vikt utan

behållarens vikt.

svampar ni plockat runt den enskilda svampen och markprovet, ni kanske ser detaljer nu som ni inte såg ute i skogen. För in artnamn i protokollet. Se till så att ni inte blan-dar ihop de olika proverna om ni har plockat flera svampprover. 5. Väg de plockade svamparna och för in blötvikten i protokollet.

6. Nu ska svampen torkas, vilket tar ca 1 vecka.• Om det behövs kan ni dela stora svampar i tunna skivor. Bred ut svampen på till exempel hushållspapper eller tidningspapper och ställ torrt.• Vissa svampsorter luktar väldigt mycket vid torkningen så det är bra att ha ett avskilt utrymme för detta. 7. När svampen torkats ska ni väga den igen och ni för in torrvikt och torktid i proto-kollet. Den torkade svampen kan fastna i pappret, se till så att inget papper följer med men försök få med så mycket som möjligt av svampen.

8. Finfördela svampen (till exempel genom mortling) så mycket ni kan och häll över i en av de runda plastburkarna. Se till så att svampen hamnar i rätt burk, burken märkt LXXX-1b hör ihop med ziplockpåsen märkt LXXX-1z och plaströret märkt LX-XX-1r, och så vidare. Sätt på locket och väg burken. Ange vikten i protokollet.

Spillningsprov

1. Identifiera och artbestäm djuret spillningen kommer från. För in artnamn i protokol-let.

2. Lägg burken i frysen i väntan på att skickas till Uppsala. Det går bra att lägga plast-burken i en sluten plastpåse först.


Detaljerat fl

öd

esschem

a

Typ

av p

rov

Att n

ote

ra i fä

ltIn

sam

ling i fä

ltS

kic

kas till U

pp

sala

Pro

v 1

LX

X1

Plo

cka m

inst 0

,5 liter

av en

svam

pso

rt

Iden

tifiera svam

p,

väg, to

rka, fin

förd

ela och

väg igen

Lägg i en

rund b

urk

m

ärkt m

ed L

XX

X-1

bO

m n

i byggt d

etekto

rn,

mät p

å pro

vet

Ja

Svam

p- o

ch

mark

pro

v

Sp

ara ett fint

exem

plar av

sv

amp

arna

Lägg d

irekt i zip

lock

-p

åse märk

t med

L

XX

X-1

z

Förv

ara påsen

i kylsk

åp

tills pro

vern

a skick

as till U

pp

sala univ

ersitetJa

Ta m

arkp

rov u

nder

den

fina sv

amp

enFör ö

ver till p

rovrö

r, m

ärkt m

ed L

XX

X-1

r

Förv

ara röret i fry

sen

tills pro

vern

a skick

as till U

pp

sala univ

ersitetJa

Pro

v2 L

XX

2P

lock

a min

st 0,5

liter av

en sv

amp

sort

Iden

tifiera svam

p,

väg, to

rka, fin

förd

ela och

väg igen

Lägg i en

rund b

urk

m

ärkt m

ed L

XX

X-2

bO

m n

i byggt d

etekto

rn,

mät p

å pro

vet

Ja

Svam

p- o

ch

mark

pro

v

Sp

ara ett fint

exem

plar av

sv

amp

arna

Lägg d

irekt i zip

lock

-p

åse märk

t med

L

XX

X-2

z

Förv

ara påsen

i kylsk

åp

tills pro

vern

a skick

as till U

pp

sala univ

ersitetJa

Ta m

arkp

rov u

nder

den

fina sv

amp

enFör ö

ver till p

rovrö

r, m

ärkt m

ed L

XX

X-2

r

Förv

ara röret i fry

sen

tills pro

vern

a skick

as till U

pp

sala univ

ersitetJa

Pro

v 3

LX

X3

Sp

illnin

gspro

v

(frivilligt)

Ja

• D

atum

• V

äder

• S

kogsty

p• T

emp

eratur

• G

PS-k

oord

inater

• F

oto

på sv

amp

• F

oto

på o

mgiv

nin

gen

• D

atum

• V

äder

• S

kogsty

p• T

emp

eratur

• G

PS-k

oord

inater

• F

oto

på sv

amp

• F

oto

på o

mgiv

nin

gen

• D

atum

• V

äder

• S

kogsty

p• T

emp

eratur

• G

PS-k

oord

inater

• F

oto

på sp

illnin

gen

Efte

rbeh

an

dlin

g

Ta sp

illnin

gspro

v o

ch

lägg i en ru

nd b

urk

m

ärkt m

ed L

XX

X-3

bId

entifiera sp

illnin

genFörv

ara bu

rken

i frysen

tills p

rovern

a skick

as till U

pp

sala univ

ersitet


Bygga och mäta med en egen

strålningsdetektor

I detta projekt finns möjlighet att bygga en egen strålningsdetektor i klassrummet med hjälp av materiel som är medskickat. Strålningsdetektorn är unik av sitt slag och är utvecklad av forskare vid Uppsala universitet.

Detektorn fungerar som en illustration och förklaring till hur vi analyserar era inskick-ade prover i Uppsala. Den medskickade detektorn är mindre och har mycket lägre räknehastighet jämfört med den detektor vi använder i Uppsala. De resultat ni kan få fram med detektorn har därmed en större inbyggd osäkerhet men ger ändå en möj-lighet att jämföra aktiviteten mellan olika prover. Detektorn kan dessutom användas i skolan för andra mätningar efter att massexperimentet är avslutat. I följande avsnitt beskrivs hur detektorn monteras, testas och används.

Allmän information om detektorn • Själva detektorn består av två små PIN-dioder. När strålning träffar en diod frigörs elektroner och dessa kan samlas in som en elektrisk signal som talar om att strålning har detekterats.

• Detektorn kommer ge signaler i form av korta surrande pip. Antalet pip under en viss tid är ett mått på hur mycket strålning som registreras av detektorn; ju fler pip desto mer strålning och därmed mer radioaktivitet i provet. För att veta om det är mycket eller lite radioaktivitet i proverna, och hur mycket eller lite, behöver vi kunna jämföra det med något. Därför behöver detektorn kalibreras med en känd strålkälla. Vi kom-mer använda oss av kaliumsalt som avger en viss mängd strålning (vi har samma ämne i oss naturligt så det är inte farligt att äta eller hantera kaliumsalt).

• Detektorn kan också avge pip från naturliga strålkällor, så kallad bakgrundsstrålning. Därför behöver vi veta hur stort bidrag som kommer från bakgrunden. Just den här detektorn är inte så känslig för bakgrundsstrålning eftersom plåtburken skärmar av det mesta av den, men det är ändå bra att genomföra en sådan mätning och vid behov sub-trahera bakgrunden från mätningen på svamp. Det kan i vissa fall förekomma att pip uppstår på grund av brussignaler i detektorns elektronik, PIN-dioderna reagerar också på ljus och kan ge falska signaler om ljus läcker in i burken. Också dessa faktorer bidrar till bakgrunden som ska subtraheras bort även om de inte orsakas av strålning.

• Detektorn tenderar att pipa när batterierna monteras eller vid beröring av detektor-delarna och plåtburken. Efter att ha lagt ett prov på plats, slagit igång detektorn och stängt burken, kan det därför vara bra att vänta ett par minuter innan själva mätningen påbörjas.

Instruktioner uppgift 2 - strålningsdetektor


• Plåtburken är ganska hög och för bästa mätresultat rekommenderas därför att lägga en tom medskickad plastburk i botten på plåtburken så att plastburkarna med mät-prover kommer närmare kretskortet som detektorn sitter på. Var dock försiktig så att plastburken inte kommer för högt upp och vidrör kretskortet.

Teknisk beskrivning av detektorn

Detektorn består av två små kretskort, se bild 1. • Det större kretskortet (detektorkretskortet) är själva detektorn och visas på vänstra sidan i bild 1. Den drivs med ett vanligt 9V batteri som ska monteras i en hållare på undersidan av detektorkretskortet.

• En liten strömbrytare (1) gör det möjligt att slå på och stänga av detektorns ström- försörjning. På bilden är strömbrytaren i AV-läge (OFF). Den övre strömbrytaren används inte.

• Själva detektorn är två PIN-dioder i mitten av kretskortet (2). Dessa är tillverkade av halvledarmaterial som är känsligt för joniserande strålning. När strålning träffar någon av de två PIN-dioderna skapas en svag elektrisk signal. Dioderna är också känsliga för synligt ljus och därför behöver detektorn installeras inuti plåtburken så att den är i mörker.

• Signalen från dioderna är mycket svag. Komponenten med åtta ben (3) är en förstär-kare som förstärker den mycket svaga signalen till ungefär 0.1 V, vilket är tillräckligt för att kunna hanteras av den övriga elektroniken. Förstärkaren sitter nära detekto-rerna så att inte den svaga signalen förloras i långa kablar, därför måste den installeras tillsammans med dioderna inuti burken. Burken fungerar också som ett skydd mot elektriska störningar.

Bild 1: Detektorkretskortet (vänster) och högtalarkretskortet (höger).


• Signalen är tillgänglig på de tre stift som sticker ut på höger sida av kretskortet (4). De ska kopplas ihop med det andra kretskortet med hjälp av tre kablar.

• Det övre stiftet ger en signal som kallas signal-jord, med elektrisk potential noll.

• Stiftet i mitten ger en tröskelsignal som jämförs med signalen från dioderna för att minska antalet falska signaler på grund av elektriskt brus. Om den inte fanns skulle detektorn pipa för varje slumpmässig brussignal.

• Det nedre stiftet ger den förstärkta signalen från PIN-dioderna till högtalarkretskor-tet.

• Det andra kretskortet (högtalarkretskortet), som visas på höger sida i bild 1, har till uppgift att skapa ett ljud med en liten högtalare. För att kunna höra ljudet ska detta kretskort monteras på utsidan av plåtburken. • Högtalarkretskortet drivs med ett 3V batteri av typ CR2032.

• Det finns två strömbrytare/switchar (1,3). Den övre strömbrytaren används för att slå på och stänga av strömmen och den nedre switchen för att testa om det kommer ljud från högtalaren.

• Komponenten med åtta ben under switchen innehåller en mikrokontroller som är programmerad att jämföra tröskelsignalen på den översta av dem fem stiften (5) med detektorsignalen på stiftet rakt under den.

• Stiftet i mitten tar emot jordsignalen från detektorkortet.

• De två undre stiften behövs bara för programmeringen av mikrokontrollern, vilket vi genomfört vid Uppsala universitet.


Montering

1. Montering av detektorns delar

Detektorkretskortet (1) och högtalarkortet (2) ska monteras på varsin sida av burklocket (3), och kopplas ihop med tre kablar (4) som går genom ett förborrat hål i burklocket. Det enda som behövs för montering är en icke genomskinlig tejp. Vi föreslår att svart eller silvertejp används. Tejpen används för att säkra kablar och ljusisolera burken.

2. Montering av batterier Montera först batterier i respektive kretskort, 9V batteriet i detektorkretskortet och 3V batteriet (av typ CR2032) ska sättas i den vita hållaren på höger sidan av kretskortet. OBS: Batteriets pluspol ska vara uppåt. Stäng av strömförsöjningen med strömbrytarna på vardera kortet.

Bild 2. Alla delar till detektorn.

Bild 3. Montering av 9V batteri i hållaren på detektorkretskortet (vänster) och 3V batteri i hållaren på högta-larkretskortet (höger).


• När du slår på strömbrytaren på högtalarkretskortet när den är okopplad (inga kablar kopplade till stiftet) kan den låta oavbrutet. Det är ett korrekt beteende.

3. Montering av detektorkretskortet

Detektorkretskortet ska, med installerat 9V batteri, sättas fast på undersidan av locket med hjälp av två stycken fästkuddar. Klistra fästkuddarna på övre sidan av batteriet, se bild 4. Planera positionen så att de fotokänsliga PIN-dioderna hamnar ungefär i mitten av locket. Se till att signalutgångarna (de tre stiften) är riktade mot det genomborrade hål som redan finns i locket. Ta sedan bort skyddet från fästkuddarna och tryck hela detektorkretskortet mot insidan av locket. Detektorkortet bör fastna direkt.

4. Montering av högtalarkretskortet

Högtalarkretskortet ska, med installerat 3V batteri, sättas fast på översidan av bur-klocket med två stycken fästkuddar. Fästkuddarna ska hålla kortet på plats men också isolera det från metallocket.Klistra fästkuddarna på kretskortets undersida, dvs motsatt sida än batteri, se bild 5. Se till att signalutgångarna (de fem stiften) är riktade mot hålet som är borrat genom locket. Ta sedan bort skyddet från fästkuddarna och tryck hela högtalarkretskortet mot lockets övre sida. Kortet bör fastna direkt.

Bild 4. Fästkuddar sätts fast på batteriet på detektorkretskortet (vänster). Detektorkretskortet monteras på insidan av burklocket med stiften riktade mot det borrade hålet (höger).

Bild 5. Högtalarkretskortet med fästkuddarna

på baksidan.


5. Genomföring och koppling av kablar

De två kretskorten måste sammankopplas med tre bifogade kablar. Börja med att för-siktigt dra de tre kablarna genom det förborrade hålet i locket, se bild 6. När alla tre kablar är genom hålet är det dags att säkra dem med tejp. Bind ihop kablarna ungefär i mitten genom att linda en bit tejp några varv kring dem. Den tejptäckta biten ska se-dan tryckas in i hålet. Tejpen skyddar kablarna från att skadas mot vassa kanter i hålet. Använd två bitar av tejp för att fästa kablarna mot lockets under- och översida.Tejpen håller kablarna på plats och förhindrar att ljus tränger in i burken och stör detektorn

Nu kan vi koppla samman de två kretskorten med de tre kablarna. Observera att färgerna på kablarna inte har betydelse och kan variera. Koppla enligt följande sche-ma, se också bild 7:

• Jordsignal (vit kabel på bild 7): Detektorkretskortets stift #3 ska anslutas till det mellersta stiftet, också #3, på högtalarkretskortet.• Tröskelsignal (grå kabel på bild 7): Detektorkretskortets stift #2 ska anslutas till hög-talarkretskortets översta stift, #5.• Detektorsignal (orange kabel på bild 7): Detektorkortets stift #1 ska anslutas till hög-talarkretskortets stift #4 (se bild 1). OBS! Det är viktigt att rätt stift sammankopplas mellan de två kretskorten. Kablarna trycks fast direkt på stiften och är lätta att ta bort igen om de hamnar fel. Det innebär också att de kan lossna av misstag, vilket kan vara bra att ha i åtanke vid felsökning.

Bild 6. Vänster bild visar hur kablarna dras igenom hålet. Höger bild och bilden nedan visar tejpningen runt kablarna som sedan trycks in i hålet.


Bild 7. De tre kablarna monterade på de tre stiften på detektorkretskortet (vänster) och på tre av de fem stiften på högtalarkretskortet (höger).

Använd två bitar av tejp för att fästa kablarna mot lockets översida, se bild 8. Tejpen håller kablarna på plats och förhin-drar att ljus tränger sig in i burken och stör detektorn, vi vill att detektorn bara regist-rerar strålning från radioaktiva sönderfall. Vid behov kan ni sätta tejp på undersidan också. För att starta mätningar, placera provet i burken på lämplig höjd. Slå sedan på strömbrytarna på vardera kretskortet genom att byta positionen med hjälp av exempelvis ett gem eller liten skruvmejsel. Sätt på locket på burken och vänta. Du kan när som helst testa om batteri och högtalarkretskortet fungerar genom att slå på test-switchen (indikerad med nummer 3 på bild 3, höger).

Bild 8. Kablarna fästs i burklocket med tejp på översidan. Tejpen hindrar också ljus att komma in i burken.

Bild 1: Detektorkretskortet (vänster) och högtalarkretskortet (höger).


Först ska vi undersöka om detektorn påverkas av bakgrundsstrålning eller någon form av brus i elektroniken. Resultatet av bakgrundsmätningen ska sedan subtraheras från mätningarna från proverna.

1. Slå på detektorn genom att slå igång ström-brytarna på båda sidor av locket. Sätt sedan på locket till plåtburken så att det sluter tätt.

2. Gör mätningen under exempelvis en lektion, ett par elever kan ha det som sidouppgift under lektionen, exempelvis kan de dra ett streck på ett papper varje gång ett pip hörs (det kommer inte höras särskilt många pip under en timme, om några alls). Det går bra att mäta flera gånger och med olika mättid, men det rekommenderas att varje mätning är 30 minuter eller längre.

Metod för att utföra mätningar:

1. Starta ett tidtagarur.2. Räkna antalet pip från detektorn.3. Stoppa tidtagaruret och sluta räkna pip när lektionen eller den förbestämda mätti-den är slut. • Räkna ut räknehastigheten rbakgrund genom att dela antalet pip med mättiden i mi-nuter: rbakgrund = Nbakgrund / tbakgrund. Enheten för räknehastigheten är pip per minut och blir troligtvis ett väldigt litet tal. Skriv ned talet med tre decimalers noggrannhet. Ni kan också multiplicera rbakgrund med 60 och har då antalet pip per timme. För in i mätprotokollet hur lång mättiden tbakgrund är i minuter och hur många pip Nbakgrund som registrerats.

• Mätningen kan upprepas av en eller flera andra grupper. Blir det samma resultat? Om inte, diskutera vad det kan bero på och vad för värde ni bör skriva i mätprotokollet.

Bakgrundsmätning

Tips! Gör detta innan mätning av

prover påbörjas!


Kalibrering med kaliumsalt

1. Väg den tomma plastburken med locket på. Vikt mtom_burk gram.

2. Häll upp kaliumsalt i plastburken, fyll nästan upp till kanten. Ni kan sätta på locket vid förflyttningar av burken. 3. Väg den fyllda plastburken med locket på. Vikt mfylld_burk gram. 4. Räkna ut hur många gram kaliumsalt som bur-ken innehåller (msalt = mfylld_burk– mtom_burk gram).

5. Lägg en tom plastburk i botten av plåtburken. Detta för att provet med kaliumsalt ska komma närmare detektorn.

6. Ta av locket till plastburken och ställ försiktigt ned burken med kaliumsalt i plåtbur-ken. 7. Slå igång de två strömbrytarna på båda sidor av locket. Sätt sedan på locket till plåt-burken så att det sluter tätt.

8. Gör mätningen på samma sätt som bakgrundsmätningen.

• Räkna ut den okorrigerade räknehastigheten rsalt0 genom att dela antalet pip med mättiden i minuter: rsalt0 = Nsalt / tsalt. Ni kan på samma sätt som i bakgrundsmätning-en multiplicera rsalt0 med 60 och har då antalet pip per timme. Notera hur lång mätti-den tsalt är i minuter och hur många pip Nsalt som registrerats.

• Korrigera räknehastigheten genom att subtrahera bakgrunden från mätningen, dvsrsalt = rsalt0 - rbakgrund.

• Mätningen kan upprepas av en eller flera andra grupper. Blir det samma resultat? Om inte, diskutera vad det kan bero på.

Kom ihåg:Att löpande fylla i

mätprotokollet.


Mäta med detektorn Nu är det äntligen dags att mäta på den torkade svampen från något av proverna.

1. Ta en plastburk med torkad svamp, alltså LXXX-1b eller LXXX-2b.

2. Väg den fyllda plastburken med locket på. Subtrahera vikten av den tomma burken mtom_burk, alltså samma värde som mättes för kaliumsaltet. Ni har då vikt msvamp gram.

3. Lägg en tom plastburk i botten av plåtburken (samma tomma plastburk som lades i botten för mätning med kaliumsalt, nu utan salt i). Detta för att provet som ska mätas ska komma närmare detektorn.

4. Ta av locket till plastburken innehållande prov och ställ försiktigt ned burken med svamp i plåtburken ovanpå den tomma plastburken.

5. Slå igång detektorn genom att slå igång strömbrytarna på båda sidor av locket. Sätt sedan på locket till plåtburken så att det sluter tätt.

6. Gör mätningen på samma sätt som för tidigare mätningar. För in i mätprotokollet.

Extrahera DNA

För att verifiera vilken svamp som har samlats in har ni möjligheten att extrahera DNA från svampen och sekvensera det. I lådan finns ett DNA-extraktionskit för detta. Resul-tatet av extraktionen skickas in tillsammans med de övriga proverna.

Kompletterande information och instruktioner kommer skickas ut via mejl samt återfinnas på hemsidan. Momentet är inte obligatoriskt men ta gärna chansen att testa

detta.

Mätningar på insamlade prover !


Möjlighet att genomföra DNA-extraktion

! Instruktioner uppgift 3 - Frivillig tävling

Så här går det till

Nu är det dags att presentera resultatet på ett valfritt innovativt sätt. Exempel på redovisningssätt är: poster, blogg, film eller en podd. Vi uppmuntrar dock till egna idéer. Det viktiga är att klassen tänker fritt och innovativt.

Vad menar vi med innovativt? Tävlingsbidraget ska vara nytänkande.

Pris:

5000 kronor

Regler

Tänk på detta: • Bidraget ska vara oss tillhanda senast 30 oktober. Beroende på tävlingsbidrag kan det ske antingen via post eller e-post ([email protected]). Det är även okej att lägga upp bidraget på webben och redovisa via en länk. Varje klass får delta med max ett bidrag.

Bidrag som skickas per post skickas till: Kansliet för teknik och naturvetenskap Att: Massexperiment Box 256751 05 Uppsala

Kriterier för juryns bedömning:• Kreativitet och fantasifullhet beträffande redovisningsformen• Skicklighet i utförande• Visuell design

Juryn består av Elin Eriksson, Sami Vihriälä och Mats Kamsten, alla verksamma vid teknisk-naturvetenskapliga fakulteten vid Uppsala universitet.

Vid bedömning av bidragen kan juryns beslut inte överklagas.


Efterbehandling

När svampproverna är torkade och finfördelade och ni gjort era mätningar färdigt är ni klara att skicka in era forskningsresultat. Ni gör det i två delar, dels med post i returku-vertet där ni skickar era verkliga prover, dels via ett digitalt system, där ni rapporterar in era uppmätta data.

1. Rapportera resultatet i vårt digitala inrapporteringssystem (se länk på hemsidan). Utgå från informationen i huvudprotokollet.

2. Skicka in fysiska prover och protokoll med pos-ten. Beroende på hur många prov ni fått ihop kan ni ha mellan 1 och 3 prover att skicka in.

Prov 1 svamp- och markprov• LXXX-1b – plastburk med torkad svamp från prov 1• LXXX-1r – plaströr med tillhörande markprov från prov 1• LXXX-1z – ziplock-påse med tillhörande fint svampexemplar från prov 1

Prov 2 svamp- och markprov• LXXX-2b – plastburk med torkad svamp från prov 2• LXXX-2r – plaströr med tillhörande markprov från prov 2• LXXX-2z – ziplock-påse med tillhörande fint svampexemplar från prov 2

Prov 3 spillningsprov• L XXX-3b – plastburk med spillning

Om ni hittar spillning kommer prov tre enbart att innehålla en plastburk med provet, det vill säga det tredje plaströret och den tredje ziplock-påsen kommer då inte att an-vändas. Om ni inte hittade spillning och istället valde att ta ett tredje svampprov istäl-let märker det då på samma sätt som prov 1 och 2 ovan, alltså torkad svamp i plastbur-ken med etikett LXXX-3b, tillhörande markprov i plaströret med etikett LXXX-3r och ett fint exemplar av svampen i ziplock-påsen med etikett LXXX-3z.Plaströren och burkarna packas i svarskuvertet tillsammans med en kopia på ert pap-persprotokoll och läggs på lådan. Vad händer med proverna när ni har skickat in dem? Forskare vid Uppsala universitet och SLU kommer göra analyser på de inskickade proverna och göra en sammanställning i form av kartor och tabeller. På så vis hoppas forskarna kunna visa hur det står till med strålningen i landet.

Skicka in prover

OBS!Dubbelkolla att märkningen

stämmer.


Lärarhandledning del 1 - Uppsala Universityteknat.uu.se/digitalAssets/709/c_709476-l_3-k_larharhandledning_del… · Uppdrag och tävling för skolklasser i åk 7-9 1. Innehåll

Documents