Smartphone als Geigerzähler: Die App "radioactivity counter"

[Henri]

Ob der Herr Klein immer noch die gleiche Frisur hat? 

Ein gewisser Verlust an Substanz ist zu erkennen, trotzdem kann man die Frage bejahen.

Er ist sich treu geblieben 

Und für das Entwickeln seiner App hat er das richtige Equipment genutzt:



Und er geht dabei auch noch sehr präzise vor:

Here we have a test setup using a so called water dummy, to simulate backscatter of the human body which increases the counts  measured by the  mobile device wearing in the pocket - now we can  provide more accurate data for the aquivalent dose measurement later on.

 

[Henri]

Hintergrund: GammaScout 18,60 cpm (0,310 cps), App 37,27 (ab 11:50) bzw. 12,81 cpm (ab 13:30)
Pottasche: GammaScout 28,02 cpm (0,453 cps), App 42,09 cpm
Quantum: GammaScout 43,86 cpm (0,731 cps) (Filterstellung: β + γ), App 20,46 cpm

Die Pottasche ist für die App also aktiver als der Quantum Teststrahler?!

Usually the background radiation is around 0.05 - 0.15  Mikrosievert/h. And a Granite Stone has a value of around 0.4  Mikrosievert/h,  which should be very hard to detect with most phones, you  really need a higher radiation or wait very long. Mobile phones can  detect radiation starting around 1 Mikrogray/h for our for the best of them up to several hundered Mikrogray/hour for the worst.

Von https://www.rdklein.de/html/radioa_help.html ; hier und auf den anderen Unterseiten zur App finden sich noch viele weitere hilfreiche Tips.

[ABel]

Hallo

Wegen der Vermutung, die App könnte mit einem alten Smartphone besser funktionieren habe ich mein altes (Kauf 2013) mobistel Cynus T1 herausgekramt (Android 4.4.2, CMOS-Kamara 8MP).

Ergebnisse mit den Einstellungen der automatischen Kalibrierung (noise=35, border=+2, backgrnd 70 μSv/h, CPM-Noise 3.62):

Hintergrund 243 Messungen a 61 Sekunden(?!) Mittelwert mit Abweichungen (Min/Max) für
cpm 4,41 (0/27); cpm n+1 4,04 (0/26); cpm n+2 3,28 (0/25)
zur selben Zeit (12:51 bis 16:58) misst das GammaScout 0,314 (0,117/0,517) cps

Pottasche 67 Messungen a 61 Sekunden
cpm 4,16 (0/20); cpm n+1 3,88 (0/20); cpm n+2 3,10 (0/17)
zur selben Zeit (17:00 bis 18:08) misst das GammaScout an Hintergrund 0,319 (0,15/0,517) cps

Hintergrund 58 Messungen a 61 Sekunden
cpm 3,76 (0/10); cpm n+1 3,53 (0/9); cpm n+2 2,90 (0/9)
zur selben Zeit (18:09 bis 19:08) misst das GammaScout 0,325 (0,15/0,5) cps

Das sieht für die App nun doch ziemlich schlecht aus!

Wobei ich noch nicht wirklich weiß, was die Rubriken ,,n+1" und ,,n+2" bedeuten?!

Ein Xiaomi Poco F1 liefert schon bei der Hintergrundmessung völlig unplausible Werte. Mit n=3 gibt es einen Mittelwert 483,23 cpm, (Min. 0 cpm, Max. 16015,6) und bei n=4 ist schon fast alles bei 0 cpm.

Gruß Andreas

[Henri]

Das sieht für die App nun doch ziemlich schlecht aus!

Vergleichst Du Äpfel mit Birnen? 

Natürlich hat so ein Bildsensor viel kleinere Impulsraten als der GammaScout. Dafür kann er diese über einen viel längeren Zeitraum zusammenzählen (wegen entspr. Programmierung).

Problem ist der Signal-Rauschabstand bei geringen Dosisleistungen. Beim Geigerzähler ist dieser sehr groß, beim Kamerasensor vermutlich eher klein, wegen elektromagnetischer Einstreuungen, Restlicht, thermischem Rauschen... Das heißt, niedrige Dosisleistungen gehen einfach im "Rauschen" unter.

https://de.wikipedia.org/wiki/CCD-Sensor#Statistische_Fehler_und_Rauschen

Und nicht jedes alte Telefon geht besser. Es macht nur Sinn, eines aus der Liste der getesteten Geräte zu nehmen, das gut abgeschnitten hat! 


Ach so, von der Hilfeseite:

The counter per minut values are stored automatically for three different noise level, the one you set but also +1 and +2. This is in case the camera sensor starts getting noisy you will see it and have still usable information.

Und von der FAQ-Seite:

We call it the zero count. It is the background noise. But with our sensor (CMOS) it a sum of the background radiation and the CMOS sensor noise. The noise level (n=...) determines where we cut off the camera noise. But some sensors are excellent and above a certain level only radiation impacts are counted, some other sensor have counts even for  very high n values. Try to keep it low by increasing then value for n.

[ABel]

Hallo,

das die Absolutwerte zwischen App und GammaScout nicht übereinstimmen ist mir klar.

Wenn aber die von der App gemessene Aktivitäte in den 3 Zeiträumen von 4,41 über 4,16 auf 3,76 sinkt, während das danebenstehende GammaScout in den selben Zeiträumen mit 0,314, 0,319 und 0,325 einigermaßen gleichbleibende Werte misst, finde ich das für die App doch recht schlecht.

Gruß Andreas

[Raddet]

finde ich das für die App doch recht schlecht.

Nur ist die Videokamera noch nicht dafür ausgelegt, ionisierende Strahlung zu erkennen. Durch die Aufzeichnung der physikalischen Eigenschaften einer bestimmten Videokamera ist es möglich, ein ideales Registrierungsprogramm dafür zu erstellen, aber es ist unmöglich, mit diesem Programm die gesamte Bandbreite massenproduzierter Videokameras abzudecken.

[wrdmstr inc.]

was wollt ihr denn mit Pottasche,Pilzen da ausrichten ? Die Wechselwirkung ist mit gamma sehr niedrig, aus eigenen Versuchen mit de-glastem CMOS /ohne Linsenstapel einer webcam passiert da nicht viel.

Anders sieht es mit beta Teilchen aus, aber eben nur ohne Glas vorm chip., schwarzer Lackstift direkt auf dem CMOS blockt schon sehr viel,deshalb hatte ich alles in einer lichtdichten box.

Die App funktioniert sehr gut aber man braucht schon starke Pechblende und eine Kamera mit wenig Glas/Plastik vor dem chip.

wenn ihr ein altes Handy habt, legt doch mal die Kamera frei und das handy in einer dunkelkammer was dann passiert 

[Henri]

Wenn aber die von der App gemessene Aktivitäte in den 3 Zeiträumen von 4,41 über 4,16 auf 3,76 sinkt, während das danebenstehende GammaScout in den selben Zeiträumen mit 0,314, 0,319 und 0,325 einigermaßen gleichbleibende Werte misst, finde ich das für die App doch recht schlecht.

Hallo Andreas,

das ist ganz einfach Meßstatistik!  Vermutlich fängt die App (im Gegensatz zum GammaScout) nicht jede Minute von vorne an zu zählen, sondern zählt so lange, bis eine bestimmte Genauigkeit erreicht ist. Das heißt, der Wert sinkt möglicherweise, weil er sich immer mehr an den tatsächlichen Wert annähert, und der liegt nun mal niedriger als der durch die statistischen Schwankungen zufällig zu hoch geschätzte Wert in der ersten Messminute.

Du musst, um überhaupt auf eine Genauigkeit von +/- 20% zu kommen, 100 einzelne Impulse registrieren! Und selbst dann kommt es bei 5% der Messungen noch zu Ausreißern.

Wenn ein Kamerasensor nun pro Minute 30 zufällige (nicht durch Radioaktivität ausgelöste) "Pixelflimmer" sieht und dann noch 3 durch Strahlung hinzukommen, wie soll man das trennen? In der nächste Minute sind es vielleicht nur 12 Pixelflimmer und dafür 7 Strahlungsimpulse, in der Minute drauf 65 Mal Flimmern aber kein einziger Strahlungsimpuls.

Es ist ein Kamerasensor, optimiert für sichtbares Licht und mit einer im Vergleich zu Halbleiter-Strahlungsdetektoren extrem dünnen Schicht, die überhaupt Radioaktivität registrieren kann.

Für mich macht es den Eindruck, dass diese App das Optimum herausholt, was mit dieser Messmethode zu machen ist. Wenn es Dir nicht reicht, weil Du Low-Level-Messungen machen möchtest, musst Du Dir halt ein "echtes" Strahlenmessgerät kaufen.  Du kannst ja auch nicht von der Plastik-Küchenwaage für 3,49 erwarten, dass Du damit Milligramm messen kannst.

Viele Grüße!

Henri

[ABel]

Hallo,

hab Mal ein paar längere Messungen mit meinem Poco F1 gemacht. Die Ergebnisse der Haupt-back-Kamera liefern in der Spitze 266603 counts in 61 Sekunden. Die Frontkamera sieht da besser aus, hat aber ein paar ziemlich große Ausreißer nach oben.

In der selben Zeit hat mein GammaScout, das daneben stand zwischen 5 und 37 counts in 60 Sekunden gemessen (Mittewert über 4884 Messungen: 18,732 cpm).

Gruß Andreas

[wrdmstr inc.]

Also erstmal alles in CPM angeben,die counts sind so niedrig das CPS keinen Sinn macht.

Dann kannst du nicht die cpm vom gammascout damit vergleichen,beim gs ist ein count ein event, bei der kamera KÖNNTE es eins sein (oder eben rauschen/artefakt).

Border wert (ausblenden der kamerapixel am rand des sensors) macht sinn eher mehr rand auszublenden (border wert hoeher ..20 und mehr)

Wenn deine Kamera in deinem ersten posting 3 cpm backround hat (hat meine uebrigens auf einem sony auch) dann macht das sinn.

200kcpm macht keinen sinn...entweder zu wenig border (+2 ist viel randnutzung wo es mehr rauscht, nimm circle -2 dann blendet es den rand und die ecken vom sensor aus wo es zu rauschen scheint
(Mit border 2 hab ich auch zu hohe werte von 13 cpm,grad getestet)


oder nicht lichtdicht -hier ist besonders bei frontkameras das problem das die kamera hinter der glasscheibe streulicht vom bildschirm einfaengt (bei alten handys noch von der hintergrundbeleuchtung)

Und die umrechnungskurve hab ich mir so hingebogen wie auf dem bild im anhang, noisewert hab ich 11, auf jeden fall darf da nicht ueberall 0 stehen

Die cpm n+2 in deiner Tabelle sind iwie statistische werte..standartfehler oder so

[ABel]

Hallo wrdmstr inc.

das das Smartphone mit der App einem Geigerzähler nicht entsprechen kann, ist mir klar.

Frage an Dich: Hast Du das Gefühl, mit den Optimierungen der Parameter, ein brauchbares Ergebnis erreicht zu haben? Lohnt der Aufwand des ausprobierens?

Und wenn ja: Wie erklärst Du Dir die Struktur und Funktion der Umrechnungskurve?

Gruß Andreas

[wrdmstr inc.]

Hallo wrdmstr inc.

das das Smartphone mit der App einem Geigerzähler nicht entsprechen kann, ist mir klar.

Frage an Dich: Hast Du das Gefühl, mit den Optimierungen der Parameter, ein brauchbares Ergebnis erreicht zu haben? Lohnt der Aufwand des ausprobierens?

Und wenn ja: Wie erklärst Du Dir die Struktur und Funktion der Umrechnungskurve?

Gruß Andreas

Die Automatik die man am anfang laufen lässt misst ja nur das Rauschen und stellt evtl den "ISO" wert der Kamera ein (so niedrig wie möglich), das andere wie circle statt border war reine notwendigkeit weil mein sensor eben am rand rauscht, das war auch in dem bild zu sehen.

die Umrechungskurve ist nur für den µGy/h Wert, der ist eben draussen meist 0,06-0,12.
die frei wählbaren Punkte habe ich durch testen mit mehreren Geigerzählern rausgefunden, da jede Kamera evtl anders empfindlich auf Pechblende reagiert (beta+Gamma) ist das mehr ein Schätzwert weil der cpm wert ja auch nur einer ist, deshalb kann die App nur dazu dienen ob etwas mehr als der HIntergrund strahlt oder nicht. Mehr nicht.