Röntgenstrahlung Bildröhren

[Kermit]

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

Naja, wenn man nicht in einer Tour "Drähte zusammen knüppert" oder den Elektronen bei "huschen" zusieht ist das Ganze eben nicht selbstverständlich  Ich finde ja gut, das hier im Forum ganz unterschiedlich interessierte Leute zusammenkommen und natürlich auch unterschiedliche Sichtweisen mit einbringen. Man kann hier in einer Tour lernen, was ich gut finde.

Das mit dem Strom kann nämlich auch ganz schön "undurchsichtig" werden: Die ganz alten Rö-Geräte wurden mit Wechselspannung betrieben, die Rö-Röhre war praktisch gleich der Gleichrichter. Bis zu den Mehrpulsgeräten war da ein weiter Weg und die Stromverhältnisse an modernen gepulsten Rö-Röhren sind auch nicht so einfach...

Aber das nur als Einschub, sonst ufert der Faden völlig aus  , ich möchte jetzt nicht eine "Strom-Mess-Kampangne" lostreten 

[Radioquant98]

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 geht so. Du kannst aber den Strommesser auch direkt anstatt des Widerstandes einfügen.
Mit der Heizspannung kannst Du dann den Anodenstrom regulieren. Da der Anodenstrom auch mit durch die Heizung fließt, kann bei zu hohem Anodenstrom die Heizung überlastet werden.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Die kleine Rö-Röhre welche ich schon beschrieben habe zeigt folgendes Verhalten.
Gemessen mit einer 120ccm Ionisationskammer, kalibriert / überprüft an einer Rö-Meßanlage, leider schon viele Jahre zurück  Es war keine Zusatzfilterung im Strahlengang, also nur die Eigenfilterung durch das Glas, entsprechend 0,4mmAl.
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[Henri]

Noch etwas Lesestoff mit Dosisleistungsdaten einer Vielzahl von Störstrahlern:

Bericht der ,,Expertenkommission zur Frage der Gefährdung durch Strahlung in früheren Radareinrichtungen der Bundeswehr und der NVA" (Radarkommission, Bundesministerium für Verteidigung, PDF, 8,9 MB)


Besonders interessant für so manchen von euch dürfte Seite 98 (Dokument-Seite 113) sein: da steht nämlich, dass (zumindest US-amerikanische) Funkamateure ein deutlich geringeres Risiko haben, an Krebs zu sterben, als die übrige Bevölkerung    

Vielleicht sollte ich auch mal meine Lizenz machen? 

[DG0MG]

da steht nämlich, dass (zumindest US-amerikanische) Funkamateure ein deutlich geringeres Risiko haben, an Krebs zu sterben, als die übrige Bevölkerung    

Tatsächlich ein interessanter Zusammenhang. Aber so richtig erklärt wird er nicht? Es könnte ja auch durch den erhöhten naturwissenschaftlichen Bildungsgrad und technisches Interesse eine größere Vorsicht vor beliebigen Gefahrenquellen der Grund dafür sein?

[opengeiger.de]

Die kleine Rö-Röhre welche ich schon beschrieben habe zeigt folgendes Verhalten.
Gemessen mit einer 120ccm Ionisationskammer, kalibriert / überprüft an einer Rö-Meßanlage, leider schon viele Jahre zurück  Es war keine Zusatzfilterung im Strahlengang, also nur die Eigenfilterung durch das Glas, entsprechend 0,4mmAl.

Das ist jetzt natürlich eine ganz spannende Messung aus dem eher professionellen Bereich! 

Ich hab nun mal nach der SR60/7 gegoogelt. Die habt ihr Heathineers in Zahnröntgenanlagen verbaut, wie beispielsweise in die Heliodent, richtig? Die Röhre wird mit 70kV und 7mA Strahlstrom angegeben. Ich geh jetzt also davon aus, Deine Messung bezieht sich nicht auf eine ungewollte Störstrahlung in der Umgebung, sondern auf den Nutzstrahl, nur dass Du eben bei 20kV bis zu einem Heizstrom von 1.1A gemessen hast und da siehst Du nun 100mGy/h. Das ist jetzt also die stolze Luftkermaleistung einer kleinen Röntgenröhre, die wir da vor uns haben.

Nun machen wir doch nochmal die offizielle Rechnung, die wir gelernt haben um daraus z.B. die Dosisleistung dH'(0.07)/dt zu berechnen, mit der wir rechnen müssten, wenn wir ganz ohne Verstand in den Strahl gucken um z.B. sicherzustellen, dass die Heizwendel noch glüht. Wenn wir davon ausgehen, dass die Dosiskonversionsfaktoren auf die maximale Energie bezogen sind, bekommen wir bei 20keV einen Faktor von 1,05Sv/Gy für H'(0.07). Das wären also 105mSv/h an Richtungs-Äquivalentdosisleistung, in die man da blicken würde.

Der Grenzwert der Organ-Äquivalentdosis für die Augenlinse beträgt 15 Millisievert im Kalenderjahr und 50 Millisievert im Kalenderjahr für die Haut. Oder in anderen Worten, wir wären in so grob nach 10 Minuten in den Strahl gucken am Limit für die Augenlinse. Wann es zu den strahleninduzierten Katarakten (Linsentrübung) kommt, hat die SSK mal untersucht, da heißt es in einem speziellen Dokument (SSK0907, Strahleniduzierte Katarakte), Zitat:
>> ,,Neuere epidemiologische Untersuchungen wurden vor allem an Überlebenden der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki [Nak 06, Ner 07], an Liquidatoren des havarierten Reaktors in Tschernobyl [Wor 07] sowie an ,,radiologic technologists" in den USA [Cho 08] durchgeführt. Dabei bewegten sich die niedrigsten gemessenen bzw. rekonstruierten Strahlendosen im Bereich von 5 - 100 mGy.<<
Das also mal so zur Abschreckung von Leuten ohne Verstand.

Jetzt wär's aber noch sehr hilfreich zu wissen, mit welcher unteren Grenze des Bremsstrahlungsspektrums hat Dein Ionisationskammer-Messgerät die Luftkerma bestimmt? Nach Etalon's Hinweis liegt ja das Maximum der Energieverteilung der Photonen mit Emax=20keV eher so bei 6keV. Damit das Ionisationskammer-Messgerät noch sinnvoll arbeitet, müsste es doch bis wenigstens 3keV empfindlich sein, richtig? Dann würde es doch theoretisch auch die Bremsstrahlung eines Tritium Gaslichts einigermaßen richtig sehen können, oder?

[Peter-1]

Die kleine DY802 habe ich vermutlich überlastet, aber es war der Versuch wert.
Nun ist mir die PD500 zugelaufen. Mal sehen 
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[Henri]

Die kleine DY802 habe ich vermutlich überlastet, aber es war der Versuch wert.
Nun ist mir die PD500 zugelaufen. Mal sehen 

Interessanterweise scheint es von der PD500 verschiedene Bauformen zu geben: mit durchgehender Abschirmung, und ohne.

https://patric-sokoll.de/R%C3%B6hrenmuseum/Datenbank/R%C3%B6hrenTypen/PD500.html

Auf einem der Fotos sieht man ein Modell, das sogar mit "Caution X-Rays" beschriftet ist. Eine ohne durchgehende Abschirmung. Vielleicht ist die irgendwann dazugekommen bzw. vergrößert worden wie bei dem Modell, das Peter hat, weil man die Röntgenstrahlen bei niedrigen Spannungen loswerden wollte? Oder dient die größere Anodenfläche nur der besseren Wäremeabfuhr?
Herr Rapp hat seine Versuche mit dem gleichen Modell wie dem von Peter gemacht und brauchte ja mindestens 35 kV, bis er etwas messen konnte.

Laut Wikipedia gibt es einen Nachfolger PD510 mit erhöhtem Bleianteil im Glas, um die Röntgenemission zu reduzieren.

https://de.wikipedia.org/wiki/Ballasttriode

[Radioquant98]

Das sind schon Abschirmungen wegen der Strahlung.

Eigentlich dürfte schon, wegen dem Glockenform der Anode,kaum noch Strahlung austreten können. Nun gut , normalerweiße tritt die Verlustleistung in der Bildröhre auf und in der Gleichrichterröhre nu ein geringer Anteil. Hier wird sie völlig überlastet.

Viele Grüße
Bernd

[opengeiger.de]

Ich habe versucht noch etwas weiterzukommen mit der Kalibrierung und hab ein schönes Dokument von der IAEA gefunden, wo nochmal viel über Ionisationskammern für Röntgenstrahlung drin steht  :

https://humanhealth.iaea.org/HHW/MedicalPhysics/TheMedicalPhysicist/Studentscorner/HandbookforTeachersandStudents/Chapter_21.pdf

Allerdings denke ich nach dem Studium dieses Dokuments, wäre die Kalibrierung eines Hobbywerks doch ein gewaltiger Aufwand. Ich fürchte auch, dass man zum Beispiel für ein oder mehrere Tritium Gaslichter eine spezielle Kammer bauen müsste, denn der Ionisationsstrom wird nochmal eine Größenordnung kleiner sein als bei der Störstrahlung alter Gleichrichterröhren. Wäre das anders, müssten die Gaslichter mit 1GBq Tritium-Füllung ja auch verboten sein. 

Es ist in dem Dokument auch eine Bemerkung zu den GM-Detektoren drin: Starke Energieabhängigkeit und ungeeignet für die kurzen Pulse von Röntgengeräten. Letzteres wäre nicht so tragisch bei einer alten Gleichrichterröhre, die kontinuierlich läuft, aber dass so ein Mica-Fenster ne gewaltige Energieabhängigkeit bei Photonen mit weniger als 10keV mit sich bringt, kann man sich gut vorstellen. Also die Idee ein Endfensterrohr zu verwenden, würde dann nur bei einer festen Energie passen und da die Bremsstrahlung eines Gaslichts vielleicht doch etwas anders liegt, könnte man recht schnell deutlich vom korrekten Ergebnis abliegen. 

Aber vielleicht sind Halbleiter-Dosimeter ein Hoffnungsträger für die Kalibrierung, die sind in dem Dokument auch erwähnt. Die Frage ist nur, wie weit gehen die in der Energie runter? Im Prinzip müssten die bis wenige eV noch funktionieren, denn ne Photodiode gibts ja bis in den Infrarotbereich. Und die betagteren Forum-Mitglieder mit E-Technik Background kennen sie vielleicht noch, die EPROMS- die man sogar noch mit UV-Licht löschen konnte.

Apropos UV- und Röntgenstrahlung: Die Besitzer ganz modernen 5G Handys werden wohl mitbekommen haben, dass die neuesten Apple, Qualcomm und Samsung Halbleiter-Chips in ihrem Handy mit sogenannter EUV-Lithographie hergestellt werden und deswegen auch so teuer sind. Der neueste Snapdragon 8 von Qualcomm wird beispielsweise im 4nm Technology-Node von TSMC hergestellt, wo eine 13.5nm EUV-Anlage von ASML die Litho macht. Die 13.5nm-Strahlung stammt dabei aus einem Laser-erzeugten Zinn-Plasma und hat, wenn man es umrechnet, eine Photonenenergie von 91,8eV. Bei 100eV fängt offiziell der Röntgenstrahlungsbereich an. D.h die EUV-Photonen und die Röntgenphotonen sind bei der Energie dann in ihrer Wirkung nicht mehr zu unterscheiden. Aber ich könnt mir denken, dass man da auch irgendwie die Dosisleistung des Strahls recht genau bestimmen und laufend überwachen muss, wenn jeder der grob 1 Mrd MOSFETs auf dem Chip am Ende korrekt funktionieren soll. Ich frag mich wie die das machen. Aber das wird wohl ein ziemlich gut gehütetes Geheimnis sein, denn das Handy-Business ist bekanntlich ein echt lukratives und der Wirtschaftskrieg um die Halbleiterchips zwischen China und USA nimmt ja laufend an Heftigkeit zu.    

[DL8BCN]

Ich hatte weiter oben schon mal gefragt:
Müssen diese Gleichrichterröhren für Röntgenexperimente eigentlich geheizt werden, oder entsteht die Röntgenstrahlung auch an einer kalten Röhre?
Die Heizung der Kathode ist ja normalerweise nur für die Elektronenemission nötig, die ja bekanntermaßen dann zu einem Anoden-, bzw. Kathodenstrom führt.
Diesen Strom benötigt man ja aber wohl eher nur beim bestimmungsgemäßen Betrieb als Gleichrichterröhre, oder?

[opengeiger.de]

Ich bin zwar kein Physiker, aber wenn ich die Idee von Thomas Rapp, der die "kalte Emission" ausprobiert hat, richtig verstehe, dann dreht er die Hochspannung um, und nutzt die Feldemission von Elektronen an den Kanten oder Spitzen der ursprünglichen Anode, die so zur kalten Kathode wird. Beim normalen Betrieb hat man dagegen die Glühemission von Elektronen an der beheizten "echten" Kathode.

Ob und wie gut die Feldemission an anderen Röhren geht, hängt vermutlich stark davon ab, ob es an der kalten Kathode spitze oder scharfkantige Stellen gibt, wo tatsächlich auch bei der angelegten Hochspannung schon eine Feldemission eintritt. Aber er hat ja schon recht hohe "Anodenspannungen" dafür verwendet. So hab ich es jedenfalls verstanden.   

[Peter-1]

Also mein Experiment mit einer DY802 war eine ungeheizte Röhre. Hochspannungs PLUS an der Röhrenkathode (Heizung) und MINUS am Anodenanschluß. Der Betrieb ist sehr unstabil und es gab zwischenzeitlich kräftige Entladungen. Ich kann also vor dem Versuch nur abraten. Die Röhre zeigt nun, ganz gleich in welcher Polarität keine nennenswerte Strahlung, selbst bei 35 kV.
Bei richtigen Rö-Röhren kann ich mit dem Heizstrom den Anodenstrom und somit die Emission steuern. Genau so geht es auch mit der Ballasttriode PD500.

[stoppi]

Ja, das stimmt mit der umgekehrten Polung der missbrauchten Röhren. Ich verwendete 2x2A Röhren für meine Röntgenversuche. Als HV-Quelle kam ein AC-Zeilentrafo + Kaskade zum Einsatz. Die Spannung habe ich eigentlich nie genau gemessen, dürften so um die 40-50 kV gewesen sein.

Alles war natürlich reichlich mit Bleiplatten abgesichert und während der Aufnahme befand ich mich im Nebenraum. 

[opengeiger.de]

Ich denk mir, wenn die Elektronen mal emittiert sind, werden sie zur poitiven Elektrode beschleunigt und wissen dort nicht mehr woher sie kommen. Dann wirds nur noch auf das Material der positiven Elektrode ankommen, wieviel Rö-Bremsstrahlung dann als Störstrahlung emittiert wird.