Röntgenstrahlung Bildröhren

[DL3HRT]

Gerade reicht mir Tante Google dieses Dokument zu:
NVA-Rundblickstation (RBS) P-15, Kapitel 3 (Übersetzung aus dem Russischen)  Röntgenstrahlung von Elektrovakuumgeräten

http://www.nva-radar.de/infos/030512-Kenntnis%20der%20Strahlenexposition%20an%20P-15%20mindestens%20ab%202002.pdf

Kennt ihr das? Da schießen sogar mir die Tränen in die Augen.   

Es ist übrigens interessant, dass in der russischen Radartechnik vorwiegend Impulstetroden wie die GMI-90 zum Schalten der Magnetrons verwendet wurden. Die GMI-90 werden bei Ebay zu stolzen Preisen angeboten.

In der NATO kamen vorwiegend Wasserstoff-Thyratrons zum Einsatz. Eines der bekanntesten für höhere Leistung ist das 5949, welches von verschiedenen Herstellern produziert wurde. Thyratrons dieses Typs dürften auch heute noch in vielen nicht mehr ganz neuen Anlagen ihren Dienst verrichten.

Da mir vor kurzem ein JAN 5949A zugeflogen ist, könnt ihr euch aus nachstehendem Foto eine Größenvorstellung von der Röhre machen. Sie ist ca. 30 cm hoch. Die Heizleistung liegt bei 6,3 V Heizspannung deutlich über 100 W! Links danaben ist die ITT 8264 mit Uranglas abgebildet, welche ich vor kurzen im Röhren-Thread vorgestellt habe.

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.
Im Impulsbetrieb kann die Röhre bei 25 kV, einer Impulslänge von 2 µs und einer Impulsfolge von 500 Hz bis zu 5,9 MW Leistung schalten! Einfach nur krass...
http://www.r-type.org/pdfs/5949.pdf

Im Bericht der Radarkomission wurde angegeben, dass für die 5949A insgesamt 46 Messwerte zwischen 1 µSv/h und 600 µSv/h vorlagen. Gemessen wurde in 5 cm Abstand vor dem geöffneten Sendergehäuse. Die große Schwankungsbreite der Messwerte liegt darin begründet, dass der konstruktive Aufbau der Röhre eine winkelabhängige Abstrahlung der Röntgenstrahlung bewirkt. Außerdem wurde mit zunehmendem Alter der Röhren und des Magnetrons häufig die Anodenspannung erhöht, um den HF_output konstant zu halten.
 

[DL8BCN]

@ Peter: Hast du die DY802 auch geheizt, oder kalt betrieben?

[NoLi]

...
Gab es H*10 2002 schon? Ich weiß es nicht, glaube aber eher nicht, oder? Das weiß bestimmt Norbert... 

Jup!
Die Messgröße H*(10) wurde mit der Strahlenschutzverordnung 2001 in das deutsche Strahlenschutzrecht eingeführt. Die Übergangszeit für neu produzierte Dosisleistungsmessgeräte und Dosimeter wurde mit 10 Jahren bis 2011 festgelegt. Zur Zeit der Einführung gab es keine kommerziellen handgetragenen Dosisleistungsmeßgeräte/elektronische Dosimeter, die diese Messgröße besaßen...die ersten PTB-zugelassenen eichfähigen H*(10)-Geräte kamen ab 2007/2008 auf den Markt.
Die älteren eichfähige Hx-Geräte mit noch gültiger Eichung dürfen bis heute noch im strahlenschutzrechtlichen Verkehr benutzt werden...zukünftig wird aber für diese keine wiederkehrende Eichung durch die Eichbehörde mehr erfolgen!

Norbert

[opengeiger.de]

Da mir vor kurzem ein JAN 5949A zugeflogen ist, könnt ihr euch aus nachstehendem Foto eine Größenvorstellung von der Röhre machen. Sie ist ca. 30 cm hoch. Die Heizleistung liegt bei 6,3 V Heizspannung deutlich über 100 W! Links danaben ist die ITT 8264 mit Uranglas abgebildet, welche ich vor kurzen im Röhren-Thread vorgestellt habe.

Da kommen ja Schätze zum Vorschein ... 

Ich werde auch die Schaltung mit dem ADA4531-1 vorstellen. Der ist allerdings recht teuer.  

Das wär super! Das müsste vermutlich heißen ADA4530-1. Der ist von Analog und kostet bei Mouser 31Euros. Das ist jetzt nicht die Welt im Vergleich zu nem kommerziellen Instrument  !

hast Glück ich konnte noch mit einem Endfensterrohr messen.
Abstand ~7cm Anzeige 2mR/h mit einem LB1200 mit externer Sonde LB6511.
Paßt doch ins Bild.
Ein uralt >20 Jahre Schaltbild habe ich noch gefunden. Immerhin läuft das Kästchen noch gut. 

2mR/h sind doch etwa 20uSv/h, richtig? Bis zu welcher Energie runter kann der offiziell messen?

Und ja, sehr schöne Arbeit. Mit Bereichswahl, Nullabgleich und analogem Zeigerinstrument! Das hat Vintage-Charme!

Da ist jetzt ein ICL8500A drin, 2fA pp Rauschen das ist wirklich gut! 

[etalon]

Da E-Technik jetzt nicht unbedingt zu meinen Kernkompetenzen    gehört hätte ich mal folgende (vllt doofe) Frage, auf die mir bislang nichts sinnvolles eingefallen ist. Vllt kann mir ja einer der E-Experten hier für mein Verständnis weiterhelfen?

Wenn ich jetzt den Röhrenstrom von so einer Röhre messen will, dann habe ich doch das Problem, dass Kathodenseitig ein viel höherer Heizstrom additiv dazu kommt, Anodenseitig je nach Röhre bis zu 150 kV Potentialdifferenz anliegt. Wie misst man den Röhrenstrom? Wie macht man das in professionellen Röntgenanlagen?

[opengeiger.de]

Ich arbeite auch lieber mit Halbleitern  aber Frage an die Röhrenexperten, könnte man den "Strahlstrom" über den Spannungsabfall an einem kathodenseitigen Shunt messen? 

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[etalon]

Ich arbeite auch lieber mit Halbleitern  aber Frage an die Röhrenexperten, könnte man den "Strahlstrom" über den Spannungsabfall an einem kathodenseitigen Shunt messen? 

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Ja, das hatte ich auch schon überlegt, aber man hat doch in diesem Teil keine Potentialdifferenz, oder? Die entsteht doch erst in deiner HV-Quelle... 

Wobei, wenn ein Strom fließt, dann müsste an nem Widerstand auch eine Spannung abfallen... hmm. Bin gespannt, was die Experten sagen... 

[opengeiger.de]

Wir haben in diesem Thread zwischenzeitlich nun Einiges gelernt. Ich versuch mal zusammenzufassen:

Wenn Elektronenröhren mit mehr als 10kV betrieben werden, entsteht Röntgenstörstrahlung. Die setzt sich zusammen aus Bremsstrahlung und ggf. charakteristischen Linien. Bei Oszis, Bildschirmgeräten und Fernsehern ist sie meist so gut abgeschirmt, dass man sie außen am Gerät fast nicht mehr nachweisen kann (siehe Bericht vom KfK).

Wenn bestimmte Röhren freistehend ohne Gehäuse betrieben werden, entsteht selbst bei bestimmungsgemäßem Betrieb meist deutlich mehr Röntgenstörstrahlung als erlaubt. Ganz schlimm sind Röhren für Radaranwendungen und Hochspannungsgleichrichterröhren (z.B. DY86). Deutliche Rö-Störstrahlung sieht man bei Röhren für die Hochspannungserzeugung von Bildröhren wie die DY802 oder vergleichbare.

Laut StrlSchV ist eine Anlage nur dann genehmigungsfrei, wenn sie weniger als 30kV Hochspannung hat und die Dosisleistung in 0,1 m Abstand zu zugänglichen Oberflächen 1 uSv/h nicht überschreitet.

Die Dosisleistung im Nutzstrahl von Röntgenröhren kann aus dem Strahlstrom und dem Abstand unter Verwendung von Dosisleistungskonstanten abgeschätzt werden. Dabei wird auch die Filterung des Nutzstrahls berücksichtigt, welche die für die Bildgebung unbrauchbare niederenergetische Strahlung unterdrückt.

Die meisten Photonen des Bremsstrahlungsspektrums haben eine Energie zwischen 1/3 und 1/2 der maximalen Energie.

Die Dämpfung niederenergetischer Röntgenstrahlung in Fenstermaterial nimmt mit abnehmender Energie und mit zunehmender Dichte und Dicke des Materials stark zu. Das führt dazu, dass sehr weiche Röntgenstrahlung das Fenstermaterial vor der Strahlungsquelle bzw. vor dem Detektor nicht mehr durchdringen kann. Bei sehr niederenergetischer Röntgenstrahlung dämpft selbst feuchte Luft sehr stark.

Die Dosisleistung wird häufig auch durch eine Messung der Luftkermaleistung mit einem Ionisationskammer-Messgerät unter Anwendung von Dosiskonversionsfaktoren bestimmt.

Der Verlauf der Dosisleistungskonstanten bzw. Dosiskonversionsfaktoren spiegelt wider, dass mit abnehmender Energie der Photonen die Eindringtiefe ins Gewebe stark abnimmt. Daher nimmt H*(10) bei konstantem Luftkerma unter 50keV stark ab, H'(0.07) geht dagegen gegen die Luftkerma. 

Unter 20keV sollte man wohl besser dH'(0.07)/dt als Dosisleistung verwenden, das H*(10) Modell könnte zu ungenau werden.

Als legaler Prüfstrahler für niederenergetische Bremsstrahlung eignet sich unter Umständen ein Tritium-Gaslicht mit <=1GBq Tritium. Die mittlere Betaenergie ist 5.7keV, die Beta's kommen nicht durchs Glas, erzeugen aber Bremsstrahlung, die zum Teil durchkommt. Pancake und Endfenster-Zählrohr sprechen darauf an. Grobe Dosisdaten gibt es von der IAEA.

Bei klassischen Röntgenröhren entstehen auch bei Hochspannungen zwischen 10-30keV Dosisleistungen, die ungleich größer sind als die Störstrahlung von HV-Gleichrichterröhren oder ähnlichem. Das sind dann eher mSv/s. Beim bestimmungsgemäßen Betrieb wird für ein Bild nur ein kurzer Strahlpuls erzeugt. Abgesehen davon, dass der Betrieb illegal ist, sollte man solche Röhren schon zum eigenen Schutz nicht in Gang setzen und erst recht nicht kontinuierlich laufen lassen, so wie das in einigen youTube Videos zu sehen ist.

Ionisationskammern, die auf die Röntgen-Störstrahlung von Röhren ansprechen, kann man gut selbst bauen. Gemessen werden nicht wie bei Radonkammern Impulse, sondern der DC-Ionisationsstrom im Femtoampere-Bereich. Wenn man auf die Isolation achtet und die passenden OPs benutzt, kommt man damit runter auf einige fA. Das reicht, um die Störstrahlung einer DY802 nachzuweisen.

Peters Versuch ergab für die Störstrahlung bei 34 kV an der DY802 und einem Strom von 1 µA in seiner 120ccm Ionisationskammer in 5cm Entfernung einem Strom von etwa 40 fA, das entspricht seiner Rechnung nach 36µSv/h (1µR/s). Peter hat auch mit dem Endfensterrohr gemessen (LB1200 mit externer Sonde LB6511), das ergab in einem Abstand von etwa 7cm eine Anzeige von 2mR/h (20µSv/h).

Beim Fachverband Strahlenschutz eV hat man die Einweg Gleichrichter-Röhre 8020 untersucht und typische Werte bei 30kV für H'(0.07) von 706uSv/h nachgewiesen, allerdings mit großer Streuung über verschiedene Exemplare. Auch das Röntgenspektrum wurde gemessen, der spektrale Verlauf der Bremsstrahlung zeigte ein Maximum bei etwa 20keV.

Stimmt diese Zusammenfassung so? Hab ich was vergessen? 



Nun wissen wir in etwa die Größenordnung der Röntgen-Störstrahlung von solchen alten Röhren, können als Hobbyisten ein Ionisationskammer-Messinstrument bauen, welches den Ionisationsstrom liefert, und haben vielleicht noch das Endfenster-Zählrohr als Messmöglichkeit. Aber wie kommen wir nun zu einer Kalibration? Wäre ein Tritium-Gaslicht zum Beispiel im Rahmen eines Ringversuchs als Prüfstrahler geeignet? Könnte jemand so ein Gaslicht mit einem professionellen und kalibrierten Ionisationskammer-Messinstrument messen? Wäre so eine Kalibriermethode dann brauchbar für eine Abschätzung der Dosisleistung an einer HV-Gleichrichterröhre? Was ist die Meinung der Experten? 

[opengeiger.de]

Ich arbeite auch lieber mit Halbleitern  aber Frage an die Röhrenexperten, könnte man den "Strahlstrom" über den Spannungsabfall an einem kathodenseitigen Shunt messen? 

 Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Ja, das hatte ich auch schon überlegt, aber man hat doch in diesem Teil keine Potentialdifferenz, oder? Die entsteht doch erst in deiner HV-Quelle... 

Wobei, wenn ein Strom fließt, dann müsste an nem Widerstand auch eine Spannung abfallen... hmm. Bin gespannt, was die Experten sagen... 

Naja, der Strom im Heizstromkreis und der Strom durch die Hochspannungquelle überlagern sich ja nicht, auch wenn beide Maschen an einem Punkt (Masse) galvanisch verbunden sind.

[etalon]

...
Naja, der Strom im Heizstromkreis und der Strom durch die Hochspannungquelle überlagern sich ja nicht, auch wenn beide Maschen an einem Punkt (Masse) galvanisch verbunden sind.

Ja, schon klar. Das hatte ich auch nicht behauptet. Meine Überlegung war, dass ohne deinen Shuntwiderstand bis zu der HV-Quelle ja das selbe Potential anliegt (Masse, Leitungswiderstand vernachlässigt). Jetzt klemmt man einen Widerstand dazwischen und hat aufgrund des Röhrenstroms auf einmal eine Potentialdifferenz. Ich glaube, das war mein Knoten im Hirn... 

Heißt das, man könnte an Stelle des Shuntwiderstandes auch einfach ein Amperemeter setzen?

[opengeiger.de]

...
Naja, der Strom im Heizstromkreis und der Strom durch die Hochspannungquelle überlagern sich ja nicht, auch wenn beide Maschen an einem Punkt (Masse) galvanisch verbunden sind.

Ja, schon klar. Das hatte ich auch nicht behauptet. Meine Überlegung war, dass ohne deinen Shuntwiderstand bis zu der HV-Quelle ja das selbe Potential anliegt (Masse, Leitungswiderstand vernachlässigt). Jetzt klemmt man einen Widerstand dazwischen und hat aufgrund des Röhrenstroms auf einmal eine Potentialdifferenz. Ich glaube, das war mein Knoten im Hirn... 

Heißt das, man könnte an Stelle des Shuntwiderstandes auch einfach ein Amperemeter setzen?

Ok jetzt verstehe ich! Aber das ist normalerweise der Sinn eines Shunt Widerstands er muss so klein sein, dass der Einfluss auf die Messung vernachlässigbar ist. Wenn der Spannungsabfall nun 300V wäre, dann ist er gegen die 30kV meiner Meinung nach klein genug, dass er keinen Einfluß hat.

[Peter-1]

Genau so wie Bernd es gezeichnet hat habe ich mein Gerät aufgebaut.
Was soll an dem Schaltbild falsch sein?
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[etalon]

Genau so wie Bernd es gezeichnet hat habe ich mein Gerät aufgebaut.
Was soll an dem Schaltbild falsch sein?

Ich versteh die Frage nicht... 

Aber wiederhole gerne meine nochmal:

...
Heißt das, man könnte an Stelle des Shuntwiderstandes auch einfach ein Amperemeter setzen?

[Peter-1]

_{JA !}

[etalon]

_{JA !}

Hui, danke und sorry für meine offenbar unangebrachte Frage...