Alphastrahlen Zählrohr für den SV500

[Jona]

Hallo Zusammen,
ich würde gerne ein Zählrohr für meinen SV500 bauen mit dem man Alphastrahlen messen kann.
Heißt ein Möglichst empfindliches das bestenfalls auch die FHZ72T Sonde ersetzt da diese sehr teuer ist.

Über Antworten Freue Ich mich Natürlich sehr.
Viele Grüße
Junior Elektroniker

[DG0MG]

Prinzipiell geht das - mit wenig bastelmäßigem Aufwand. Du brauchst halt erstmal ein demensprechendes Fenster-Zählrohr. Ganz billig sind die auch nicht, aber der Empfindlichkeitsgewinn wiegt das auf. Leider hast Du Dir einen ungünstigen Zeitpunkt für Dein Vorhaben ausgesucht. Die Quelle für die "üblichen" Pancake-Zählrohre dürfte vorerst versiegt sein - weder aus der Ukraine noch aus Russland wird man aktuell Waren bestellen können und wenn, ist nicht sicher ob und wann die ankommen.

Möglichkeiten wären z.B. das SI-8B oder das SBT-10A.

Leider bietet die in DL niemand an und auch andere Alpha-empfindliche Fensterzählrohre gehen immer recht hochpreisig weg.

[Jona]

Kann man das Zählrohr auch selber bauen?

[DG0MG]

Nein.

Auch wenn da jetzt sicher gleich einer kommt, der sagt: Doch, mit Kupferrohr und Draht und mit Argon füllen und wasweißich ..

Schau Dir diese Präsentation eines deutschen (sächsischen!) Herstellers von Zählrohren an, was da für Arbeitsschritte nötig sind. Und da wird nicht die Herstellung eines Fensterzählrohres gezeigt, die ist noch komplizierter:

https://www.vacutec-gmbh.de/fileadmin/VacuTec-Files/produkte/umwelt/Zaehlrohre__GM-__P-__N-_/Geiger-Mueller_Zaehlrohre/Produktionsablaeufe_bei_der_Herstellung_von_Strahlungsdetektoren_Gerolf_Fiegler_10.05.19.pdf

[Jona]

Ich bastle sehr gerne
Hatt irgendjemand eine Anleitung um sowas selber zu Bauen. Geht das auch einfacher?
Grüße
Junior Elektroniker

[NoLi]

...Geht das auch einfacher?
Grüße
Junior Elektroniker

Eben nicht, wenn es was gescheites und vor allem zuverlässiges sein soll

Norbert

[Jona]

Ich werde es mal versuchen.
und wenn es nicht klappt habe ich auch was gelertnt

[Turbo-Tom]

Offene Ionisationskammer? Da müsste halt die Probe eingebracht werden, aber dann sollte es gehen (sofern die Intensität der Strahlung hoch genug ist). Ein Ionisationsrauchmelder ist ja letzten Endes nichts anderes.

Und eine noch empfindlichere Elektronik zu bauen als in den Rauchmeldern, dürfte mit etwas Sachkenntnis auch nicht außerhalb des möglichen sein. Keithley's Elektrometer aus den 1980ern (z.B. Modell 617) haben es mit damals relativ normalen, aber selektierten Bauteilen, auf Auflösungen von ~100aA (Attoampere, 10^-18A) gebracht. Das geht heutzutage mit guten Operationsverstärkern. Aber beim Aufbau muss man schon wissen, was man tut (Isolation durch PTFE-Standoffs oder fliegende Verdrahtung, extreme Reinlichkeit und eine sinnvolle Waschprozedur der Baugruppe nach der Montage usw).

Evtl. ginge auch der Weg "von der anderen Seite", nämlich eine Funkenkammer, also nicht "Elektronen zählen", sondern es "richtig krachen lassen"  . Hatte da nicht ein "Mitarbeiter" hier kürzlich etwas derartiges vorgestellt?

Ist aber eigentlich sowieso alles müßig, denn nichts davon läuft am SV500...

Bezüglich des Sebstbaus einen "echten", praxistauglichen Fenster-GMZ schließe ich mich meinen Vorrednern an, das ist für kleines Geld und ohne Spezialgeräte und viel Erfahrung nicht zu machen.

[Henri]

Es gibt ein tolles Buch "Experimente mit selbst gebauten Geigerzählern, Funken- & Nebelkammern" von Thomas Rapp bei Franzis. Das kann ich wirklich sehr empfehlen, denn er baut tatsächlich alles selber, auch Zählrohre. Allerdings ist das Buch elektronisch nicht mehr ganz auf Höhe der Zeit.

Ein Alpha-Zählrohr kann man sich im Prinzip bauen, allerdings als Durchfluss-Zählrohr. Die Eintrittsfolie muss ja extrem dünn sein. Da geht immer Gas verloren. Deshalb lässt man aus einer Druckgasflasche mit speziellem Zählgas (kann auch Propan/Butan sein) dieses langsam durchströmen.

Das Problem dabei ist: das sind dann Proportionalzählrohre. Die brauchen nicht 500V, wie sie Dein SV500 liefert, sondern 2000V und mehr. Und eine ganz andere Elektronik.
Selbst die nur Gamma-empfindlichen Zählrohre aus dem Franzis-Buch brauchen höhere Spannungen und auch eine spezielle Lösch-Beschaltung, da sie nicht selbstlöschend sind.

Also, wie hier schon gesagt wurde: das wird nichts mit dem Selbstbau, leider. Dann leg das Geld fürs Material lieber für ein entsprechendes Zählrohr beiseite. Aber Vorsicht vor amerikanischen: die brauchen nämlich 900V. Da waren die Russen-Zählrohre mit ihren 450V doch deutlich komfortabler...

Viele Grüße!

Henri

[NoLi]

...
Also, wie hier schon gesagt wurde: das wird nichts mit dem Selbstbau, leider. Dann leg das Geld fürs Material lieber für ein entsprechendes Zählrohr beiseite. Aber Vorsicht vor amerikanischen: die brauchen nämlich 900V.
...

Aber nur die älteren! Gängige laufen auch mit 450 Volt bis 550 Volt.

Norbert

[Henri]

Mir fällt noch was ein: eine alte Webcam oder Smartphone. Die blanken Bildaufnehmer-Chips, von allen Linsen usw. befreit, sind alpha-empfindlich. Es gibt Apps, mit denen man die Lichtblitze dann zählen kann. Das Hauptproblem ist, sicherzustellen, dass kein Licht auf die Pixel fällt, aber trotzdem Alphastrahlung hindurch kann. Üblicherweise gibt man dann Detektor und Quelle zusammen in ein Blechgefäß o.ä.

In dem gerade genanten Buch öffnet der Autor eine PIN-Diode und benutzt diese als Alpha-Detektor. Die Schaltung ist in dem Buch enthalten und nicht kompliziert, aber natürlich ist auch die PIN-Diode lichtempfindlich und muss abgedunkelt werden.

Alphastrahlung ist fies. Sie ist schwer aufzuspüren wegen der geringen Reichweite, und bei Quellen kann das Nuklid nur schlecht gekapselt werden, da sonst die Alphakerne abgeblockt werden. Üblicherweise walzt man es in eine Folie ein und dampft dann wenige Atomlagen Gold auf, oder scheidet es elektrolytisch ab. Die Abdeckung und Fixierung wird aber durch das ständige Bombardement irgendwann auch zerstört. Dann "leckt" die Quelle. Man kontaminiert sich dann leicht alles mögliche, bemerkt es aber nicht, weil man bei ein paar cm Abstand ja schon nichts mehr mißt. Oder auch gar keinen geeigneten Detektor hat. Und bei Aufnahme in den Körper richtet sie dann große Schäden an.

Wenn Du an Experimente mit einem Americium-Präparat denken sollest: das ist nicht nur illegal, sondern aus den genannten Gründen auch nicht empfehlenswert.
Richtig toll und spannend wird es allerdings, wenn man sich mit Radon-Folgeprodukten beschäftigt. Da gibt es eine Menge lohnende Experimente zu:

https://www.uni-regensburg.de/physik/philipsborn/das-philion-experimentrier-set/index.html
https://www.radioaktivitaet-zum-anfassen.com

Das geht schon beeindruckend gut, wenn man etwas Styropor-Verpackung mit einem Einmal-Staubtuch statisch auflädt und dann für ein paar Minuten an der Luft liegen lässt.

Viele Grüße!

Henri

[merkatorix]

Muss es für Alphastrahlung eigentlich unbedingt ein Zählrohr sein? Mit einem Halbleiterdetektor wie auf http://www.opengeiger.de/ beschrieben, könnte man Alphastrahlung sogar über die abgegebene Energie von Beta und Gamma trennen, oder?
Seit der Schule habe ich mich damit aber nie wieder beschäftig und habe mich vor allen Dingen in die Größenordnungen nicht eingelesen.

Ich habe mir aber schon überlegt, ob es sich lohnen würde so einen Detektor für Alphastrahlung zu bauen.
http://www.opengeiger.de/ABGDetektor.pdf
Ohne genau zu schauen, ob sich dieses Bauteil wirklich eignet, müsste es doch ADCs geben, mit denen man das sogar digitalisieren kann. Irgendwie etwas in der Richtung "ADS7042 Ultra-Low Power, Ultra-Small Size, 12-Bit, 1-MSPS, SAR ADC". Dann noch einen ESP32 damit verbinden und man müsste längere Statistiken machen können. Wenn ich mich nicht verschaut habe, sind die Peaks von dem Messgerät einige µSekunden lang. ADCs mit >1MegaSample gibt es auf alle Fälle und der ESP müsste fähig sein mindestens 1Megasample an Daten über den SPI einlesen zu können, so dass man zumindest immer wieder einen Burst Untersuchen kann. Ob man dann eine Totzeit zwischen den Bursts hat und wie lang die ist, wäre dann ein Problem, wenn man erst einmal so weit ist, es wäre aber ein statistisches Problem. Die Strahlungsquelle bleibt ja meistens eher konstant.

Von der Elektronik sieht es einfacher aus, als ein Zählrohr zu betreiben, aber es ist mir bisher noch nicht über den Weg gelaufen (ich habe auch nicht gesucht). Beim spontanen Suchen habe ich nur Projekte mit Zählrohr gefunden https://www.electronics-lab.com/e15-iot-geiger-counter-using-esp8266/
Warum ist das so? Könnte man mit einem Alphastrahlendetektor nicht z.B. Radon im Keller detektieren? Ist so eine Eigenbaulösung zu schlecht kalibrierbar? Worüber ich mir noch nie Gedanken gemacht habe, wie Wahrscheinlich es ist, dass ein Alphateilchen so ein kleines Halbleiterelement trifft vs. die Fläche einer großen Röhre. Ist das das Problem? (Im Stationären Betrieb könnte man das durch die Messzeit ausgleichen)

Edit: Ich habe schon lange kein so aktives Forum mehr gesehen und merke, dass ich zu lange zum Anmelden gebraucht habe, um der erste mit der Halbleiteridee zu sein. Reicht Uranglas nicht aus, um zu testen, ob man Alphastrahlen detektieren kann?

[Henri]

Warum ist das so? Könnte man mit einem Alphastrahlendetektor nicht z.B. Radon im Keller detektieren?

Das machen die meisten gängigen Radon-Detektoren ja so  

Der Trick ist, dass man ein elektrostatisches Feld über den Halbleiter legt, der die Radon-Zerfallsprodukte in seine Richtung lenkt. Bessere Geräte differenzieren diese dann noch per Alpha-Spektrometrie. Die Kalibrierung bei Eigenbau-Lösungen ist sicher nicht ganz einfach, da man dafür definierte Radon-Atmosphären braucht. Also zumindest noch ein anderes präzise kalibriertes Gerät, das einem die genaue Radon-Konzentration vorgibt.

Viele Grüße!

Henri

[NoLi]

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Von der Elektronik sieht es einfacher aus, als ein Zählrohr zu betreiben, aber es ist mir bisher noch nicht über den Weg gelaufen (ich habe auch nicht gesucht). Beim spontanen Suchen habe ich nur Projekte mit Zählrohr gefunden https://www.electronics-lab.com/e15-iot-geiger-counter-using-esp8266/
Warum ist das so? Könnte man mit einem Alphastrahlendetektor nicht z.B. Radon im Keller detektieren? Ist so eine Eigenbaulösung zu schlecht kalibrierbar? Worüber ich mir noch nie Gedanken gemacht habe, wie Wahrscheinlich es ist, dass ein Alphateilchen so ein kleines Halbleiterelement trifft vs. die Fläche einer großen Röhre. Ist das das Problem? (Im Stationären Betrieb könnte man das durch die Messzeit ausgleichen)
...

Wenn der Alpha-Nachweis so einfach wäre, hätte man es so schon längst realisiert.
Wie Henri schon erläuterte, ist der Aufwand zur Messwertdarstellung nicht unerheblich, weil die Empfindlichkeit von üblichen Halbleiterdetektoren (bearbeitete Photodioden) gegenüber ionisierender Strahlung im Vergleich mit anderen Detektotypen im allgemeinen sehr gering ist, somit die statistischen Schwankungen und die Nachweisgrenzen sehr hoch liegen. Da hilft auch eine lange Messzeit nicht viel.
Selbst zählgasbetriebene Proportionaldetektoren (wie z.B. der Minicont) mit ganz annehmbarem Alpha-Zählwirkungsgrad von rund 20% sind für Radonmessungen nicht zu gebrauchen, weil, Gerät direkt in die Luft gehalten, eine Alpha-Anzeige von 1 Impuls/sek ungefähr 10.000 Bq/m³ entsprichen würde (wurde mal eperimentell ermittelt). Daher kommen für den Radon-Nachweis möglichst immer nur anreichernde Probenahmeverfahren in Betracht.

...
Edit: Ich habe schon lange kein so aktives Forum mehr gesehen und merke, dass ich zu lange zum Anmelden gebraucht habe, um der erste mit der Halbleiteridee zu sein. Reicht Uranglas nicht aus, um zu testen, ob man Alphastrahlen detektieren kann?

Uranglas ist als Alpha-Strahlenquelle so gut wie nicht verwendbar, weil aus der Oberfläche viel zu wenig Alpha-Teilchen emittiert werden (wegen Absorption im Glas).

Gruß
Norbert

[merkatorix]

Wenn der Alpha-Nachweis so einfach wäre, hätte man es so schon längst realisiert.

Der Gedanke ist mit ein Grund, warum ich mich hier angemeldet hatte und weil ich keine Ahnung von den involvierten Größenordnungen hatte. Die Größenordnungs-Gründe sind nachvollziehbar und schließen einen schnell einsetzbaren Detektor für spontane Messungen ohne erheblichen Aufwand praktisch aus. Danke schon einmal für die Antworten.

Zur Statistik bleibt bei mir noch etwas Unsicherheit und Unwissen:

Selbst zählgasbetriebene Proportionaldetektoren (wie z.B. der Minicont) mit ganz annehmbarem Alpha-Zählwirkungsgrad von rund 20% sind für Radonmessungen nicht zu gebrauchen, weil, Gerät direkt in die Luft gehalten, eine Alpha-Anzeige von 1 Impuls/sek ungefähr 10.000 Bq/m³ entsprichen würde (wurde mal experimentell ermittelt).

Ich stelle mal eine Überlegung auf, um zu prüfen, ob mein Verständnis dazu ungefär passt. Zur Vereinfachung der Einschätzung vernachlässige ich die Statistik für seltene Ereignisse und schätze nur ganz, ganz grob die Größenordnung.
Google sagt, die Luft sollte 50Bq/m³  haben. Es sollte also nur ein Zählimpuls alle 200s vorkommen.
Wenn ich nach Minicont suche, finde ich das und dort steht, dass der 160cm² aktive Fläche besitzt. Die Fotodioden gehen eher in Richtung 1-4mm². Wenn ich mit 1mm² rechne, erhalte ich einen Faktor von 16000.
200s*16000= 89 Stunden = 3-4 Tage (Wenn die Detektoren dann auch pro Fläche weniger empfindlich sind, bräuchte man noch einen einigermaßen großen Faktor mehr?)

weil die Empfindlichkeit von üblichen Halbleiterdetektoren (bearbeitete Photodioden) gegenüber ionisierender Strahlung im Vergleich mit anderen Detektotypen im allgemeinen sehr gering ist, somit die statistischen Schwankungen und die Nachweisgrenzen sehr hoch liegen.

Dabei fehlt dann noch die Statistik, weil man mit einem Impuls noch keine sinnvolle Aussage treffen kann.

Dabei besteht dann noch das Problem, dass man durch andere Defekte/Effekte (thermisches Rauschen?) und Fehlmessungen in der Zeit sich vielleicht mit einer ernstzunehmenden Wahrscheinlichkeit einen Impuls einfängt, so dass Mitteln nicht hilft. Wobei das noch in einem Bereich liegt, in dem man es fast als Herausforderung für ein Bastelprojekt ansehen könnte.  Eine "Messung" oder eher ein Test würde aber in der Größenordnung von Wochen liegen.
Dann verstehe ich aber diesen Punkt nicht:

Der Trick ist, dass man ein elektrostatisches Feld über den Halbleiter legt, der die Radon-Zerfallsprodukte in seine Richtung lenkt.

Benötigt man das elektrostatische Feld unbedingt? Könnte man Gamma- und Beta-Strahlung nicht über die Spannung des Signals separieren? Meine Vermutung wäre, dass sich das separieren lohnt, damit man weniger überlagernde Impulse hat?

Beim Minicont bleibt dann noch die Frage, warum man nicht länger mitteln kann. Ich nehme an, dass es bei einem normalen Geigerzähler das Problem ist, dass man Alphastrahlung nicht vom rest separiert, das Signal der Alphastrahlen also unter einem größeren Noisefloor and Beta- und Gamma- Hintergrundstrahlung unter geht.

Uranglas ist als Alpha-Strahlenquelle so gut wie nicht verwendbar, weil aus der Oberfläche viel zu wenig Alpha-Teilchen emittiert werden (wegen Absorption im Glas).

Da ist das Problem, dass ein besserer Strahler nicht genau so ungefährlich wäre, oder? Gibt es Strahlenquellen, die man auch fallen lassen und ablecken darf?
Zwar leben meine Klassenkameraden alle noch, die an den Strahlern in der Schule geleckt haben, aber da hätte ich schon Bedenken, dass die vielleicht nur mit Aluminiumfolie abgeschirmt sind, die nicht dafür gedacht ist, dass jemand daran leckt.
Persönlich habe ich nicht vor, sowas abzulecken, aber ich möchte auch nicht die Verantwortung dafür haben. Wenn Schüler in der Oberstufe davon nicht abzuhalten sind, obwohl es ordnungsgemäß gekennzeichnet ist, gibt es bestimmt noch mehr Leute, die sowas machen. Am Ende knabbern Tiere daran oder verteilen das blöd im Keller.
Gibt es da Tipps für ganz faule Bastler, die sich keien Kopf über Sicherheit machen wollen?