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Alpha-Beta-Gamma radioaktive Strahlung                                Seite 2
 
Messungen an verschiedenen Prüfstrahlern


mit ZP1320 

natürlich mag ich nicht ständig die auf der vorausgegangenen Seite vorgestellte fliegende Verdrahtung mit externer Hochspannungsquelle, Messverstärker und  Hochfrequenzzähler an die Röhre anschliessen und mit mir herumtragen.

Also werden die nächsten Messungen mal zwischendurch wieder mit der üblichen Gerätschaft durchgeführt.

Und zwar an  Prüfstrahlern, die sich auch mit der ungeschützten Hand mal anfassen lassen. Aber bitte möglichst nicht gleich die ganzen Wände in der Wohnung mit Prüfstrahlern auslegen.

Die Messgeräte zeigen aufgrund der Umgebungsstrahlung (Gamma-Backgr.) einen "Nulleffekt", der zuerst festgestellt und später vom Messwert abgezogen werden muss.  

Gamma Backgr. ungeschirmt ist bei allen den folgenden Bildern ein Wert zwischen 0,15µSv/h bis 0,2µSv/h. (München Stadtrandgebiet)  Eine Bleiburg die den Backg. schirmt habe ich mir mal nicht ins Zimmer gewuchtet. Am End bricht mir das Haus zusammen von dem Gewicht...

In einem ersten Vorversuch wird der Nulleffekt auch mit der ZP1320 und dem "digi counter" bestimmt. Die am "digi counter " von der ZP1320 gezählten Impulszahl im Nulleffekt wird dann von den Messwerten die sich aus allen weiteren Versuchen mit der ZP1320 und dem digi counter ergeben,  abgezogen.  

Bei rund gerechnet 0,17µSv/h Gamma Backgr. hat mir d
ie ZP1320 etwa 100 Imp. in 10 Minuten mit dem "digi counter" gezählt.
Diese 100 Impulse werden dann von allen weiteren ZP1320 Zählergebnissen abgezogen.

Nachdem 100 Impulse in 10 Minuten am "digi counter" bei Backgr.ohne Strahler  festgehalten sind, folgt nun Zählung mit dem "digi counter" über kleinem Prüfstrahler bei kürzestem Abstand. Links neben dem "digi counter" ist der YB-Mini-Monitor zu sehen, welcher zu jedem Versuch parallel eine Kontrolle des Backgr. in der Messeinheit µSv/h gestattet.
Kachel Prüfstrahler messen 0,09/scm mit der ZP1320
Bild1

Die ZP1320 zählt etwa 200 Impulse in 10 Minuten  an dem kleinen Prüfstrahler
100 Impulse Backg. sind hier noch nicht abgezogen.

Beta Prüfstrahler 0,09/scm² : ZP1320 zählt 203 Imp. in 10 Minuten
Bild2

An dem grossen Prüfstrahler etwa das gleiche Messergebnis:
90 Impulse in 10 Minuten nach Abzug des Backg. entspricht 0,09/scm²
rund gerechnet :

Diese Messungen an den Prüfstrahlern haben mir also folgendes gezeigt:
100 Impulse (Backg. schon abgezogen) in 10 Minuten mit der ZP1320 gemessen entspricht etwa 0,1/scm²
Praktisch gesehen wurde auf diese Weise die Messvorrichtung  mit Hilfe des Prüfstrahlers kalibriert.

Nun zum Vergleich Messung an 10g KCl in dünnwandigem Plastikbeutel.

10g KCl auf ca. 20cm² zusammengeschoben, gleichmässig verteilt und im dünnwandigen Plastikbeutelchen flach gepresst.

ZP1320 kürzester Abstand über 10g KCl
Bild3 : 10g KCl ...696 Imp. gemessen mit der ZP1320 kürzester Abstand

100 Imp. Backg. abziehen
ergibt rund 600 Impulse in 10 Minuten.
also 1 Impuls/s oder 0,6/scm²

Nun lässt sich rechnen:
laut Literatur gilt:
10g KCl entwickeln eine Aktivität von 180 Bq  (Literatur)
90Bq gehen von der Vorderseite des Strahlers aus und weitere
90Bq von der Rückseite macht zusammen 180 Bq.

Da die Strahleroberfläche 20cm² beträgt,  ergibt das rechnerisch 4,5Bq/cm² .

Ooops das ist fast  10 mal so viel, als gemessen wurde. :-(  Stimmt etwa die Kalibrierung nicht ?

Es steht glücklicherweise ein frisch kalibrierter LB1210 im Schrank  Flugs den kleinen KCl Strahler unter die 100cm² grosse Messfläche gelegt. Der LB1210 erfasst mit der grossen Messfläche ganz sicher alle Teilchen, die von dem Srahler ausgehen.

Siehe da: Ein LB1210 zeigt nach Abzug des Backg. etwa 10 Impulse pro Sekunde in kürzestem Abstand über dem kleinen KCl-Strahler.
10 Impulse pro Sekunde in kürzestem Abstand über diesen 20cm² das sind  0,5/scm² gemessene Teilchenflussdichte. Dieses mit dem LB1210 gemessene Ergebnis stimmt recht gut mit den Ergebnissen aus der oben in den Bild3 gezeigten Messergebnis (0,6/scm²)überein
 
Zugegeben ist der verwendete kleine KCl-Strahler etwas provisorisch und klein. Besser wäre es einen KCl-Strahler mit einer aktiv strahlenden Fläche einzusetzen, welche grösser ist als die aktive Zählrohrfläche der eingesetzten Messgeräte. Für den LB1210 ist dieser provisorische KCL -Strahler etwas klein geraten. Also muss bei nächster Gelegenheit mal ein richtig grosser KCl Strahler her.

Doch schon jetzt zeichnet sich ab, das sich ein Geigerzähler sehr gut mittels der hier eingesetzten keramischen Prüfstrahler kalibrieren läst. Der Unterschied bei den Messungen mit der kleinen Röhre im Vergleich mit der grossen Zählrohrfläche des LB1210 vornehmlich in der Messzeitspanne liegt. Während der Berthold das Messergebnis recht gut innerhalb von 1 Minute schon anzeigt, muss mit der ZP1320 mind. 10 Minuten lang gemessen werden um einen brauchbaren Zählwert zu erhalten.

Dann ist noch zu beachten :
gemessen wurden mit zwei unabhängigen Messvorrichtungen übereinstimmend etwa 0,5/scm² an dem kleinen KCl Strahler.
Rechnerisch ergeben sich jedoch etwa 5 Bq/cm². Diesen Unterschied  führe ich auf verschedene Effekte zurück. Einmal lässt die Geometrie des kleinen KCl-Beutelchen aufgrund von Absorbtioneffekten in der KCl-Schicht nicht zu, das alle Quanten an die Oberfläche gelangen. Weiterhin ist eine von 1 verschiedene Ansprechwahrscheinlichkeit der Zählröhre zu berücksichtigen. Ich nehme mal an, das auf die Literaturangabe 180Bq/10g KCl in diesem Falle Verlass ist.  Bei den in diesen Versuchen eigesetzten  Zählern handelt es sich zudem weitgehend um profesionell gefertigte Messgeräte.  Anhand dieser Überlegungen in Zusammenhang mit den beschriebenen Beobachtungen (Messergebnissen) ergibt sich für mich die Folgerung:  Es wird nur etwa jedes 10te Quant welches von der Gesamtmenge=10g KCl in Sensorrichtung ausgeht, zur Anzeige gebracht. Die anhand der Prüfstrahler vorgenommene Kalibrierung in 1/scm² welche eine direkte Messung der Teilchenflussdichte an der Strahleroberfläche gestattet, ist jedoch stimmig !

Aus diesem Zusammenhang heraus unterschiede ich zwischen der sog. Teilchenflussdichte in 1/scm² welche sich direkt vom Detektor erzeugten Zählergebnis ableitet , bezogen auf ein bestimmtes Nuklid. Im Unterschied dazu ist mit Quantenflussdichte in Bq/cm² die direkt von einer Strahleroberfläche ausgehende Strahlung gemeint, welche durch Zerfall eines in der Regel bekannten Nuklids entsteht.

Es kann in diesem Sinne die Quantenflussdichte als Eingangssignal gesehen werden. Angeschlossen ist der Prozess, welcher den Weg der Quanten vom Strahler bis zur Röhre,  sowie die Röhre und den Messverstärker (evtl. mit mit elektronischer Signalfilterung) beinhaltet. Der Prozess G sei beschreibbar durch eine Übertragungsfunktion G(t) . Das Ausgangssignal kann ein Analogsignal oder beispielsweise auch ein digitales Zählergebnis sein. Dann sind evtl. vorhandene Störeffekte zu berücksichtigen. Diese Modellvorstellung erläutert das nächste Bild.

Einfache Modellvorstellung der Signalübertragung vom Strahler bis zur Anzeige
Bild4 : Radioaktive Messtechnik , einfache Modellvorstellung der Signalübertragung vom Strahler bis zur Anzeigeeinheit.
Dies ist als einer meiner ersten persönlichen Modellvorstellungen bezüglich dieser Thematik zu sehen, welche aufgrund der vorangegangenen wenig präzisen Art der Messung für mich vorerst einen orientierenden Charakter hat.

Grundsätzlich nehme ich an, es sollte eine Messanordnung realisierbar sein, deren Prozessübertragungsfunktion G(t)= 1 sehr nahe kommt, so das ein weitgehend direktes Messergebnis in Bq/cm² möglich wird, egal welche(s) Nuklid(e) sich in der Probe befindet.



Fortsetzung folgt....




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Hinweise und Anmerkungen erbitte ich per e-mail an : chetan@t-online.de                                                nächste Seite  -->
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Literaturhinweise :
a) Experimente mit selbstgebauten Geigerzählern, Funken- & Nebelkammern Grundlagen und Praxis der radioaktiven Messtechnik ,Thomas Rapp, Franzis Verlag 2008
b) Identifikation dynamischer Systeme, Digitale Regelsysteme , Rolf Isermann, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris 1987
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Chetan Reinhard
Sannyas
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(letzte Textänderung auf dieser Seite : 25.10.2009)