Samarium-147: Reiner Alpha-Strahler?

[Peter-1]

Als reiner Alphastrahler soll Samarium mit einem Anteil von ~ 14% Sm147 möglich sein. Wer hat dazu schon Versuche gemacht?

[DL3HRT]

Als reiner Alphastrahler soll Samarium mit einem Anteil von ~ 14% Sm147 möglich sein. Wer hat dazu schon Versuche gemacht?

Bei einer Halbwertszeit von 100 Milliarden Jahren ist die Aktivität wohl recht gering Bei Samarium-148 und Samarium-149 sieht es mit 10¹⁵ Jahren noch krasser aus.

[Spalter]

Hallo,

ich habe gerade noch mal versucht Samariumoxid Sm2O3 mit dem KRA-1 zu messen, wieder ohne Erfolg. Ich bin nicht sicher ob ich die nur 1,3 MeV überhaupt messen kann, abgesehen von der sehr geringen Menge (Pulveroberfläche von rund 90cm²) bei einer spez. Aktivität von 126000Bq/kg für Samariummetall laut http://anorganik.chemie.vias.org/samarium.html
Ein reiner Alpha-Strahler währe zum Testen dieser Zählrohre schon interessant, sie sind ja auch für die 59 keV beim Am241 und die 46 keV beim Pb/Po210 empfindlich.

Viele Grüße
Spalter

Edit: ich habe mich vertippt, es sind 2,3 MeV

[Na-22]

Hier ein Diagramm, das die Reichweite von Alpha-Teilchen als Funktion ihrer Anfangsenergie darstellt. Das Diagramm stammt aus
Gebrauchsanweisung für die Kontaminationsnachweissonden 6150AD-17, 6150AD-k, 6150AD-19.

Wie bereits geschrieben beträgt das Flächengewicht des Endfensters mindestens 3,4 mg/cm². Aus dem Diagramm lese ich dafür eine für den Nachweis benötigte Anfangsenergie von >4 MeV ab.

[Curium]

Das mit dem Samarium haben wir auch versucht, aber wie Na22 gesagt hat,ist die Alphaenergie mit 2,2MeV einfach zu niedrig. Ein Freund hat es mit einem PIPS im Vacuum versucht und da geht es!

[NoLi]

...Ein Freund hat es mit einem PIPS im Vacuum versucht und da geht es!

Mit welcher Menge Samarium(verbindung), und wie waren Messzeit und Zählrate?

Norbert

[Turbo-Tom]

Interessant - Das Diagramm von Na-22 passt dann ja ganz gut: ²⁴¹Am hat eine Alpha-Energie von 5.49MeV, dann kommt die dünne Goldschicht zur Passivierung, dann etwas Luft und schließlich das Glimmerfenster des SBT-10 mit ~4mg/cm². Und mein Test mit meinem "Konstrukt" zeigt, dass ein Nachweis ab rund 10mm Luftstrecke möglich ist.

...passt irgendwie alles zusammen.

Schade, dass insbesondere die Alphastrahlung des Thoriums mit diesem Zählrohr gerade so nicht mehr nachweisbar sein dürfte...

[Curium]

Mit welcher Menge Samarium(verbindung), und wie waren Messzeit und Zählrate?

Norbert

Es war metallisches Samarium in einem Alphaspektrometer, Zählrate natürlich extrem gering, der Kollege wird sich noch im Forum melden.

[Samarskit]

Hier ist der Kollege

Ja, ich hatte auch lange mit unterschiedlichen Messmethoden vergeblich die Alphas von Sm147 nachzuweisen versucht. Erst mit der Technik einer Vakuumkammer in einem Alphaspektrometer mit
einem hochempfindlichen Sensor (Selbstbau von Freunden) ist es auf folgende Weise gelungen:
Ein dendritisch-metallisches Aggregat von 14g Masse wurde ziemlich dicht unter den Sensor gelegt
und 25 min. lang spektroskopiert mit Hilfe der Theremino-Elektronik. Vorher wurde noch eine
Leeraufnahme angefertigt (nötig wegen schwacher Kontamination von Sensor und Kammer). Die Nettorate
betrug 143 Impulse total, also ca. 0,095 cps! Bei einer Aktivität von ca. 1750 Bq heisst das, dass
nur jedes ca. achtzehntausendvierhundertzwanzigste emittierte Alphateilchen erfasst wurde. Dennoch
war das für mich ein echtes Glückserlebnis im Blick auf die extrem niedrige Emissionsenergie von
2.236 MeV. Wegen der tiefenabhängigen Absorption ergibt sich natürlich kein scharfer Peak, sondern
ein Kontinuum, das nahe der Maximalenergie abbricht, diese aber immerhin fast abstandslos erreicht!
Nach unten scheint es keine Grenze zu geben, der Abbruch bei 600 bzw. 700 keV ist künstlich eingestellt.

Drei Bilder sind angefügt: das erste ohne Glättung zusammen mit der Ra-Kontamination, das zweite mit hoher Glättung und nur bis 4000 keV, das letzte als Gesamtspektrum, in dem man schön auch noch einige Zerfallsstufen von U/Ra und Th sehen kann.

[Samarskit]

Schade, dass insbesondere die Alphastrahlung des Thoriums mit diesem Zählrohr gerade so nicht mehr nachweisbar sein dürfte...

Das mit dem Th-Nachweis ist in der Praxis überhaupt kein Problem, da weder in natürlichen Stoffen noch in künstlich hergestellten Produkten jemals das reine Isotop Th232 vorkommt, sondern immer auch Th228 - idealerweise im Equilibrium mit Th232. Und Th228 hat fast die gleiche Emissionsenergie wie Am241.
Fast immer sind aber auch weitere Alpha-Zerfallsstufen mit noch höheren Energien vorhanden.
 

[Spalter]

Tolle Leistung!
Währe es möglich Samarium 147 mit einem Flüssigszintillator zu detektieren?

[Samarskit]

Wäre es möglich Samarium 147 mit einem Flüssigszintillator zu detektieren?

Damit habe ich noch keine Erfahrung. Theoretisch müsste das möglich sein, da ja durch die abstandslose Technik auch sehr niederenergetische Betas messbar sind. Allerdings könnten zu dicke Fenster auch hier den energiearmen Alphas den Garaus machen. Auch müsste man eine geeignete Lösungssuspension finden mit ausreichendem Massenanteil von Sm. Vielleicht meldet sich jemand, der mit dieser Technik schon Erfahrung hat!?

Im Feststoffbereich hatte ich jedenfalls mit einem großflächigen Alphaszintillator bei geringstmöglichem Abstand zur Folie keinen Erfolg, weder mit dem Metall noch mit dem Oxid (trotz ca. 100 cm^2 Messfläche!).
Die Dicke der Alufolie dürfte für diese geringe Energie einfach zu groß sein: ich konnte keine signifikante Erhöhung der HG-Zählrate feststellen. Ist natürlich auf Grund der oben genannten Zählraten auch völlig klar: wenn schon im Vakuum von einer Fläche mit ca. 5 cm^2 nur weniger als 0,1 cps im Sensor ankommen (und dessen Effizienz ist sehr hoch!), dann hat man mit zusätzlicher Streckenabsorption praktisch überhaupt keine Chance mehr. 

 

[Peter-1]

Ein spannendes Thema. Also habe ich mein SFH521 Instrument geholt. Als erste Kalibrierung mit einem alten Zeiger mit Leuchtfarbe. Dann als nächsten Versuch mit etwas Am241. Ich hoffe es könnte stimmen. Leider hat mein Samarium keine Impuls erzeugt. Könnte im Vakuum gehen, aber an der Kammer bin ich noch dran.
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[Samarskit]

Leider hat mein Samarium keine Impuls erzeugt. Könnte im Vakuum gehen, aber an der Kammer bin ich noch dran.

Mit was für einer Elektronik ist der Sensor SFH521 verbunden? Du schreibst im Text zum Spektrum "40V" - im Datenblatt ist allerdings ein Bereich von 90V...120V für die Betriebsspannung genannt!?

Bei fensterlosem Messen müsste der Chip mit seinen 320 µm Dicke  eigentlich für Sm147 ausreichen, es sei denn, die innere Absorption der Probe oder die Luftstrecke ist zu groß, oder die Aktivität der Probe oder die Effizienz des Sensors ist zu gering. Maximale Luftstrecke ohne weitere Verluste sind nur gut 1cm bei maximaler Emissionsenergie (meist aber deutlich weniger - siehe das Kontinuum in meinem Spektrum).
Ich denke, dass man wirklich Vakuum bzw. Teilvakuum braucht für dieses Nuklid.

Du hast eine Zählrate von 135 cps - teile das mal durch 1400, dann bekommst du die realistische Zählrate einer Sm147-Probe bei besten Bedingungen (Vakuum und auch dort geringster Abstand zum Sensor). Ob die sich aus dem Rauschen deiner Elektronik noch hervorheben würde, müsste man ausprobieren (auch die Sensorfläche spielt natürlich eine große Rolle, mein Sensor ist kreisförmig und hat geschätzt so ca. 2,5 cm^2 aktive Fläche). Also ich würde mal grob schätzen (vergleichbare Sensorqualität vorausgesetzt), dass du mit einem dendritischen Sm-Aggregat, das aus nächster Nähe im Vakuum deine 10x10mm Sensorfläche abdeckt, auf eine
maximale Zählrate von ca. 0,04 cps kommen könntest - bei geringerer Sensoreffizienz eher weniger.

Versuche es trotzdem mal mit einer Vakuummessung, das Ergebnis interessiert mich sehr!
 

[NoLi]

Tolle Leistung!
Währe es möglich Samarium 147 mit einem Flüssigszintillator zu detektieren?

Ja, das geht!

Norbert