Als erstes überprüfen wir unsere neue eigene
Ausrüstung.
Dazu sind mind. die vier folgenden Messungen nötig.
Das kalibrierte Strahlenmessgerät wird ohne Gamma-Filter
für alle Messungen eingesetzt..
Der Einfachheit halber wird ein gängiger Messbereich verwendet
(z.b. Messbereich auf µSv/h
einstellen). Wir messen die Gamma-Strahlendichte im Prüfraum. Wie
der Messvorgang durchzuführen ist, das wird in der
Bedienungsanleitung des kalibrierten Messgerätes beschrieben. Es
wird dazu wird
eine möglichst lange
Messzeitspanne gewählt. Das sind bei dem abgebildeten
Dosimeter
mind. 560
Sekunden . Bei anderen Geräten kann die Messzeitspanne je nach
aktiver Sensorfläche varieren. Je grösser die aktive
Sensorfläche ist, desto kürzer kann die Messzeitspanne bei
gleicher Messgenauigkeit gewählt werden. Der
YB-Mini-Monitor
erlaubt beliebig lange Messzeitspannen. Das führt bei
entsprechender Sorgfalt bei der Durchführung der Messung zu
numerisch recht genauen Messergebnissen. Aber auch andere
Messgeräte sind geeignet. Der abgelesene Zählerwert wird
auf die
kürzere
Messzeitspanne
normiert und als R_gamma notiert (z.b. R_gamma=13 das entspricht 0,13
µSv/h und
ist also der 100 Fache Wert der neuen Äquivalentdosisleistung
-Gamma Strahlendichte,
die wir in unserem Prüfraum gemessen haben.) Da
es hier darum geht, das
Prinzip der Berechnung zu zeigen, rechne ich der Einfachheit mit dieser
normierten Größe ohne physikalische Einheit.
Nun legen wir das Gerät mit entferntem Gamma-Filterdeckel auf eine
Matte unserer
keramischen Prüfstrahler und messen auf die gleiche Weise den
Messwert
M_gammabeta. Angenommen wir erhalten M_gammabeta=31 (was 0,31
µSv/hentspricht.)
In diesem Messwert ist natürlich auch noch der Wert
für
die Gamma-Hintergrundstrahlung enthalten, welcher abgezogen werden
muss, um den Strahlenwert zu erhalten, der von der
Prüffläche
ausgeht.
Wir können nun nach folgender Formel I.die Beta-Strahlendichte
(Kennwert) M_beta berechnen,
die von den keramischen Prüfstrahlern ausgeht:
I. M_beta =
(M_gammabeta-R_gamma)/(1 - f*G) mit
: f*G= Beta-Strahlungsdämpfung des
Messgerätes
f = 0,012
cm²/mg Beta
Strahlendämpfung von Glas
G=
Glas-äquivalente Areal Density in (mg/cm²)
(in dieser Formel ist f = 0,012 cm²/mg ein empirisch
ermittelter Näherungswert,
für die Beta-Strahlendämpfung von Glas. Die Formel
hat sich
für verschiedene Röhren mit einer
Glaswandstärke
zwischen 30mg/cm² bis etwa 70mg/cm² als praktisch
gezeigt und
wird jedoch ausdrücklich nicht als physikalisch
gültiges Gesetz sondern als Faustformel für
eine
unkomplizierte praktische Anwendung angegeben.)
In der Formel I. sei
D_beta = 1-f*G ein Wert
für die Durchlässigkeit der
Röhrenwand für Beta-Strahlung.
Dann lässt sich schreiben:
II . M_beta =(Mgammabeta-R_gamma)* (1/D_beta)
Sei D_gamma ein Wert für die
Durchlässigkeit der
Röhrenwand für Gamma-Strahlung , dann ergibt
sich das Verhältnis :
D_s= D_gamma/D_beta als die
"Selektive Durchlässigkeit" der Röhrenwand.
Die Durchlässigkeit der Röhrenwand
für Gammastrahlung wird mit D_gamma = 1 angenommen.
Dann ist:
D_s=1/D_beta
und
III. M_beta=(Mgammabeta-R_gamma)* D_s
Ist die Zählröhre in ein Messgerät eingebaut
dessen
Messwertanzeige proportional zur Zählrate der
Zählröhre ist, dann lässt sich zeigen,
das die
Empfindlichkeit des Messgerätes für eine bestimmte
Strahlungsart proportional zur Durchlässigkeit der
Röhrenwand für diese Strahlungsart ist.
Für die Empfindlichkeit eines Geiger-Müller
Messgerätes für Gamma-Strahlung ergibt sich hieraus:
E_gamma=p1*D_gamma ; p1=
Proportionalitätsfaktor
und
E_beta=p*D_beta
Wird das Verhältnis der
Empfindlichkeiten E_gamma/E_Beta =E_s analog zur Selektiven
Durchlässigkeit, die "Selektive Empfindlichkeit" genannt,
lässt sich analog zu III. schreiben:
IV. M_beta =(Mgammabeta-R_gamma)* E_s
Ist ein Geiger-Müller-Zähler für
Beta-Strahlung
in gleicher Weise empfindlich, wie für Gamma-Strahlung, dann
ergibt sich
das Verhältnis der beiden Empfindlichkeiten E_Gamma/E_Beta als
die Selektive Empfindlichkeit E_s in der Nähe zu 1
und es vereinfacht sich IV. zu :
M_beta=Mgammabeta-R_gamma
Hier gibt es noch eine Umrechnungstabelle zur Glaswanddicke
für ein Geiger-Müller Zählrohr.
Areal Density
mg/cm² |
Thickness (mm) |
30 |
0,05 |
60 |
0,10 |
90 |
0,15 |
Tabelle
1: Umrechnungstabelle
Areal Density (mg/cm²) <-->
Glaswanddicke (mm)
Ich setze mal voraus das Radiometer ist korrekt kalibriert, und
technisch Ok
mit den richtigen Röhren bestückt. Dann ist bei
diesem
Radiometer des im Bild1
links abgebildeten Typs der Wert G in der Nähe von Null. Auf
diese
Weise ist die Selektive Durchlässigkeit der
Röhrenwand
nahe 1.. Da wir mit entferntem Gamma-Filter gemessen haben, ist die
Selektive Empfindlichkeit dieses Messgerätes für
Strahlung von einer Oberfläche ebenfalls nahe 1 .
Auf diese Weise läst sich vereinfacht rechnen:
M_beta =
M_gammabeta-R_gamma. In
unserem Beispiel ergibt sich anhand der
Beispielmessung für
die Beta
Strahlendichte der Prüfstrahlermatte: M_beta = 31-13 = 18
Dieser Wert wird am besten gleich auf die
Prüfstrahlermatte notiert.
Nun haben wir schon zwei Kennwerte unserer
Ausrüstung zur Verfügung:
1. R_gamma =13 die Gamma-Strahlendichte in unserem
Prüfraum
; hier Hgamma(
µSv/h)=0,13
µSv/h
2. M_beta =18 die Beta Strahlendichte, die
von der Prüfstrahlermatte ausgeht.(normierter
Kennwert);
entspricht hier Hbeta(
µSv/h)=0,18
µSv/h
An dieser Stelle schreibe ich die Einheit
µSv/h fett.
Dies bedeutet, das Gamma- und Betastrahlung gleich
gewichtet sind. Es wurde also ohne Gamma-Strahlenfilter
gemessen. Bei Bedarf ergibt sich eine Umrechnung durch die
Multiplikation mit dem
normativ festgelegten Strahlungswichtungsfaktor
wR
H(µSv/h) =
wRgamma
* Hgamma(
µSv/h)
+
wRbeta
* Hbeta(
µSv/h)
Strahlungswichtungsfaktoren für
verschiedene
Strahlungsarten können der folgenden Tabelle
entnommen werden
(Quelle der Tabelle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Sievert_(Einheit) )
Um den Kennwert M_beta in
die Beta-Strahlungsflußdichte der
Oberfläche umzurechnen wird M_beta durch 155 (scm²)
dividiert . Es
ergibt sich daraus die Beta-Strahlungsflußdichte der
Oberfläche ( Teilchen pro Sekunde pro
Quadratzentimeter) . Für den Prüfstrahler in unserem
Beispiel errechnet
sich :
Y = M_beta/D = 18/155 = 0,116 (1/scm²)
; Y=
Beta-Strahlungsflußdichte der Oberfläche in
(1/scm²)
M_beta = normierter Kennwert für
die Beta Strahlenflußdichte der
Oberfläche (1)
D
= 155 (scm²) Umrechnungsfaktor
Für
den Fall, das eine der Leserinnen und Leser Anmerkungen
dazu hat, bitte ich um Nachricht
an meine
e-mail.
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Josephsburgstr. 38