Röntgenstrahlung Bildröhren

[opengeiger.de]

Ich denke mir, wenn die Elektronen mal emittiert sind, werden sie zur positiven Elektrode beschleunigt und wissen dann nichts mehr davon woher sie kamen und ob es Feld- oder Glühemission war. Dann kommt es nur noch auf das Material der positiven Elektrode und die kinetische Energie der Elektronen an, wieviel Röntgenstrahlung dort pro Elektron als Störstrahlung entsteht.

[Kermit]

Müssen diese Gleichrichterröhren für Röntgenexperimente eigentlich geheizt werden,

In den obigen Posts steht ja eigentlich schon alles.  , müssen sie nicht unbedingt.

Hinzufügen kann man noch, das Elektronen aus der Kathode herausgelöst werden, wenn die Feldstärke des elektrischen Feldes höher ist als die Bindungsenergie der Elektronen in den Schalen.
Das ist abhängig vom Kathodenmaterial, der Materialtemperatur etc... Also genau wie bei den üblichen Elektronenröhren.

Die Heizung der Kathode macht das Ganze leichter und sorgt für eine höhere Ausbeute von Elektronen, damit werden Röntgenröhren effizenter.

Die Röhren von Herrn Röntgen hatten ja zuerst auch keine Heizung, alte Demonstrationsröhren, beispielsweise die Röhren, die früher in der Schule bei einfachen Röntgenexperimenten benutzt wurden, waren genauso aufgebaut.

Aud der LEIFIphysik Seite, Abb. 3 ist eine solche historische Röhre abgebildet.

https://www.leifiphysik.de/atomphysik/roentgen-strahlung/grundwissen/erzeugung-von-roentgen-strahlung

[DL8BCN]

Ok, danke für die Info.
Auch wenn es mich eigentlich reizt mal selber damit zu experimentieren, höre ich meine innere Stimme sagen:
Don´t try this at home

[Henri]

Auch wenn es mich eigentlich reizt mal selber damit zu experimentieren, höre ich meine innere Stimme sagen:
Don´t try this at home

Ich habe spaßeshalber mal auf Kleinanzeigen nach Farbfernsehern der ersten Generation geschaut (z.B. "Weltblick Color-Supermatic"). Da gibt es eine ganze Menge Angebote. Man kann nur hoffen, dass die Besitzer diese nur als Deko ins Wohnzimmer stellen und nicht versuchen, sie in Betrieb zu nehmen...

[opengeiger.de]

Der Begeisterung für diesen Thread über Röntgen-Störstrahlung nach zu urteilen, rechne ich nun damit, dass Ebay jetzt demnächst leergekauft wird, was die alten Hochspannungsröhren anbelangt und die Dachdecker werden über Bleimangel klagen, so wie die Apotheker über die Verfügbarkeit von Antibiotika. Und dann könnte die Jagd nach den mGy/h beginnen. Oder? 

Bevor das aber geschieht, will ich nochmal versuchen etwas Abwerbung Richtung UV-Strahlung zu machen, um die Krankenkassen etwas zu entlasten. Mit den modernen Hochleistungs-UV-LEDs hat man doch auch nen guten Thrill und kann vorher ein wenig üben, was die Strahlenverbrennungen der Haut anbelangt oder die strahleninduzierte Linsentrübung. Wir haben in diesem Thread gelernt, dass die Photonenstrahlung bei immer weniger Energie ihren Schaden immer mehr an der Körperoberfläche erzeugt. Das sieht man daran, dass der Dosiskonversionskoeffizient zur Umrechnung von Gray in die Äquivalentdosis bei 10keV in 10mm Gewebetiefe gegen Null geht, während er in 0.07mm Tiefe noch um die 1 beträgt. Und das Sievert beschreibt ja letzten Endes den Schaden, den wir mit der Strahlung anrichten können. 

Nur ists aber so, dass die StrlSchV bei 100eV glücklicherweise endet und die Freiheit des Forschens beginnt. 100eV sind grob 12nm. Das bekommt man aber nicht nur mit der Erzeugung nach Conrad Röntgens Idee hin, sondern schon mit dem EUV-Laser und nem Zinn-Plasma. Wir sind also jetzt im UV-Bereich. Drehen wir nun die Energie der Photonen noch ein wenig weiter runter, kommen wir zum UV-C und schließlich zum UV-B Bereich am Ende der Skala der ionisierenden Strahlung, wo menschliches Gewebe auch spontan leidet, wenn die Dosis zu hoch ist. Das sind jetzt aber nur noch ganz entspannte 4-12eV oder 100-315nm. Da spielt sich der Schaden nur noch in den äußeren Hautschichten ab und geht garantiert auch nicht tiefer. Man kann sich mit diesen sehr nieder-energetischen Photonen aus einer 6 Euro teuren UV-C LED bei vorsichtiger Dosierung ein Strahlentattoo in die Haut bruzzeln, das geht nach etwa einer Woche in ein schönes Melanin-gefärbtes Kunstwerk über, und nach nem Monat ists dann auch wieder ganz weg. Das reicht doch um es zu glauben!

Zum Strahlenschutz bei UV-B und UV-C braucht man kein umweltschädliches Blei mehr, da reichen normale Klamotten und etwas Sonnencreme mit Faktor 50 für die Haut sowie eine UV-Brille aus Kunststoff für die Augen für unter 20Euro. Die Strahlungsquelle darf man auch völlig legal betreiben, solange man den Aufbau nicht kommerzialisiert oder als Solarium für Minderjährige betreibt. Gut, man sollte jetzt auch nicht gerade direkt in den Strahl schauen, sonst kanns auch sein, die Augenlinse trübt sich dauerhaft, wie bei zu intensiver Röntgen- oder Gammastrahlung. Summa Summarum immer noch ordentlich gefährlich, wenn man ohne Verstand rangeht, das macht die Sache doch spannend. 

Der andere Vorteil ist aber auch, wenn man vorsichtig vorgeht und vor dem Betrieb der Strahlungsquelle erstmal ein brauchbares Messgerät baut, dann bekommt man das eben auch leicht kalibriert und man weiß dann wenigstens ungefähr, was man tut. Das BfS und die Umweltämter großer Städte geben den UV-Index an, wobei die UV-Index-Nummer mal 25mW/m^2 die sonnenbrandwirksame Strahlungsleistung bedeutet. Bei UV-Index 10 hat man daher 250mW/m^2 Strahlungsleistung ,,im Strahlstrom" und damit hat die ungeübte Haut in wenigen Minuten eine Strahlenverbrennung. Das Messgerät ist vom Prinzip her ganz das Gleiche wie eine Ionisationskammer. Es gibt heute UV-Photodioden, die einen ,,Ionisationsstrom" im Nanoampere-Bereich liefern, genau wie die luftgefüllte Ionisationskammer, mit welcher man die Luftkermaleistung misst. So eine UV-B Photodiode zum Beispiel liefert bei einem UV-Index von 10 einen Strom von 15nA. Die Beschaltung des Verstärkers, den man dafür braucht, ist ganz die Gleiche wie bei der Ionisationskammer. Es ist auch die Transimpedanz-Verstärkerschaltung, nur der verwendete OP ist etwas mehr der Standard, verglichen mit dem ADA4530 aus DL3HRTs Vorschlag zur Ionisationskammer. Ich werde demnächst noch einen konkreten Vorschlag im UV-Strahlungs-Thread zu einem Messgerätchen mit Arduino posten. Mit dem kann man dann neben eine amtliche Messstation gehen, welche den aktuellen UV-Index im Stundentakt liefert, dann weiß man relativ genau was die UV-LED an Strahlungsleistung abgibt. Meine erste Erfahrung mit diesen Hochleistungs-UV-LEDs ist, in ein paar cm Abstand zur UV-LED bekommt man mindestens das Zehnfache an sonnenbrandwirksamer Strahlungsleistung hin. Ja, und ein guter Sonnenbrand ist zell-biologisch gesehen auch nichts so viel anderes als die Hautrötung durch eine Überdosierung an niederenergetischer Röntgenstrahlung aus einer mit niedriger Hochspannung betriebenen Gleichrichterröhre, die man bei Ebay ersteigert hat. Nur für die Röntgenstrahlung gibt es die ängstigende Umrechnung in mSv/h und den erhobenen Zeigefinger was die Legalität anbelangt, während es für die UV-C-LED mit 275nm und 13.5mW Strahlungsleistung (Oslon UV3636) so etwas noch nicht gibt, auch wenn die Hautrötung dieselbe ist und das Immunsystem genauso die DNS-Defekte in der Epidermis reparieren und mit den reaktiven Sauerstoffspezies im Zellwasser fertig werden muss. Den Organen im Körperinneren passiert dabei aber garantiert nichts, das ist das Gute dran! Man kann daher viel entspannter bruzzeln und mit der Strahlung sogar Kleinst-Lebewesen, wie Bakterien und böse Viren in der Raumluft nach Herzenslust wirksam abtöten. 

Also, wozu den ganzen Heckmeck mit der Hochspannung bei den alten Röhren, wo man nur unangenehm eine gewischt bekommen kann? So ne moderne UV-LED läuft mit überschaubaren 6V. Ehefrau und Kinder merken auch nichts von der bösen Strahlung, denn die kleine LED glimmt nur ganz schwach, so dass man fast nichts erkennen kann. Daher ist der Familienfrieden bei UV-Experimenten viel leichter zu wahren, als man bringt so eine alte große Röhre ans Glühen, immer mal wieder springt ein ordentlicher Funke über und der Geigerzähler prasselt wie wild nebenher, so wie es in den russischen youTubes zu sehen ist. Meint ihr nicht auch?     

(Achtung: Dieser Post enthält deutlichen Sarkasmus!)

[DL3HRT]

Ich hatte mal ein schönes Erlebnis mit UV-Strahlung und meiner Ionisationskammer. Anfangs hatte ich Messingrohr als Fangelektrode genommen. Als ich mit einer 365 nm Taschenlampe in die Kammer geleuchtet habe, reagierte diese plötzlich, aber mit einem Stromfluss in die "falsche" Richtung. 

Es hat eine Weile gedauert, bis der Groschen gefallen ist. Das Messing war oberflächlich oxidiert und es haben sich anscheinend lokale Fotoelemente gebildet  . Seit ich die Fangelektrode aus Edelstahl verwende ist alles in Ordnung.

[DL3HRT]

So, jetzt habe ich auch einmal eine DY86 (Billigangebot von Pollin) kurz ausprobiert. Der Minuspol war an der Anodenkappe und Pluspol an der Kathode, das Ganze ohne Heizung. Anodenspannung war ca. 40-45 kV. Den Anodenstrom habe ich nicht gemessen aber das Netzteil bringt bei der Spannung ca. 500 µA.

Ich habe den RadiaCode-101 5 cm neben die Röhre gelegt und folgende Anzeigen bekommen:
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Die Zählrate ist ganz ordentlich. Ich gehe davon aus, dass die Energiekompensation des RadiaCode-101 bei der niedrigen Energie nicht mehr richtig funktioniert. Die angezeigte Dosisleistung dürfte zu hoch sein.

Auch das Spektrum sieht eigenartig aus, denn oberhalb 45kV sollte sich noch nicht viel tun. Nach unten hin ist es abgeschnitten. Möglich, dass die Energiekalibrierung bei der niedrigen Energie nicht richtig gut passt.

Die Frage ist, inwieweit sich der RadiaCode-101 für Röntgenmessungen eignet. Irgendwann kommt er sicher mit der Zählrate an sein Limit. Ich denke, dass er schon jetzt Probleme mit der Zählrate hatte und die Impulse nicht sauber trennen konnte. Daher vielleicht auch die Zählraten bei >45 keV. Das ist aber nur Spekulation.

Nachtrag:
Die DY86 von Pollin sind nicht bedruckt. Man muss also glauben, dass es eine DY86 ist. Zumindest sieht sie so aus  .

[opengeiger.de]

Da halt ich mal mit den Tritium Gaslichtlein dagegen 

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Allerdings hab ich noch Android Version v1.20.02 ohne Energiekompensation drauf. Ich hab zwei Gaslichter mit Tesa auf die Stirnfläche des RC101 geklebt und bin damit in die Bleikammer. Da seh ich dann zwar nur 0.02uSv/h weil durch das Plastik nicht viel durchkommt, aber Bin 1 von 256 ist doch sehr deutlich gefüllt. Und das ganz ohne Hochspannung    !

Edited:
Hier noch der Background in der Bleikammer:
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[opengeiger.de]

Die Frage ist, inwieweit sich der RadiaCode-101 für Röntgenmessungen eignet. Irgendwann kommt er sicher mit der Zählrate an sein Limit. Ich denke, dass er schon jetzt Probleme mit der Zählrate hatte und die Impulse nicht sauber trennen konnte. Daher vielleicht auch die Zählraten bei >45 keV. Das ist aber nur Spekulation.

Ich denke auch, die Theorie eines ,,Pulse Pile Up" im Radiacode bei Deiner Messung könnte stimmen. Man muss sich einfach vorstellen, so ein Bremsstrahlungs-Photon bei 20keV, hat ja vermutlich eine theoretische zeitliche Ausdehnung von weniger als 1ns "im Flug". Wenn es aber auf den Detektor im RC-101 trifft, erzeugt es am Ausgang der Signalverarbeitung eine Impulsantwort, die mal grob gesagt 0 ist für t<0 und dann mit exp(-t/tau) für t >tau negativ exponentiell abklingt. Die Zeitkonstante tau liegt aber eher im Mikrosekundenbereich für die typischen Ladungsverstärker in so einem Gerät. Davon soll nun der Software-MCA im Mikrocontroller die Impulsfläche bestimmen, die darüber entscheidet in welchem Bin hochgezählt wird.

Nun klemmst Du die 45kV Hochspannung an Deine DY86, fährst den Heizstrom hoch und hältst den RC-101 ins ,,gleißende" Röntgenlicht. Dann kommt da nicht ein Photon nach dem andern an, und auch nicht viele, sondern mehr als viele, also quasi der ,,Strahlstrom". Und jedes Photon in diesem Strahlstrom hat jetzt ne Energie wie es eben die Bremsstrahlungsverteilung sagt. Jedes dieser mehr als vielen Photonen erzeugt jetzt so eine Impulsantwort im Signalpfad des Geräts, und das nicht zum Zeitpunkt t=0, sondern eben ein paar ps später, wobei die Zeitpunkte zu denen die Photonen relativ zum ersten, dessen Impulsfläche der MCA eigentlich bestimmen sollte, um ein paar ps versetzt sind. Der zeitliche Versatz eines Photons zum vorigen ist negativ-exponentiell verteilt, so sagt es die Statistik und der Mittelwert dieser Abstände wird von der Intensität des Röntgenlichts bestimmt.

Damit überlagern sich nun mehr als viele dieser Impulsantworten mit ner Zeitkonstante im Mikrosekundenbereich, aber im ps-Abstand und mit unterschiedlicher Impulshöhe je nach Energie des einzelnen Photons, in zufälliger Weise. Wobei der Mittelwert der Abstandsverteilung bei der Überlagerung nun zur Röntgenlichtintensität proportional ist. Was da nun entsteht am Eingang des MCA als Folge dieser Überlagerungen ist ein Impuls, der eine zufällige Höhe und zufällige Dauer hat, wobei wegen der neg.-ex. Verteilung des Photonenabstands die etwas kleineren Summenpulse mit kürzerer Dauer wahrscheinlicher sind. Und das könnte in etwa Dein Spektrum ergeben.

Wie groß war denn der Abstand des RC-101 von der Röhre bei der Messung?

Ich denke, was helfen könnte, wenn obige Theorie stimmt, Du misst mal in ordentlichem Abstand zu Deiner Röntgenlichtquelle.  Also dort, wo die Intensität Deines Röntgenlichts nicht mehr so hoch ist und wo quasi ein Photon schön nach dem anderen ankommt und nur sehr selten zwei auf einmal kommen, und Du die Photonen noch mit nem Standard Mikrocontroller zählen kannst.  Ich würde da auf die angezeigten cps schauen, dass dieser Wert eben weniger als 100 beträgt und nicht kcps angezeigt werden. Ich persönlich würd da vielleicht in 10m Abstand nen ersten Versuch machen.

Eigentlich sind die Verhältnisse ja so, wie wenn man die Sandkörner einer Sandstrahlanlage zählen soll. Da würde man ja auch etwas Abstand nehmen.  Bei dem Tritium-Gaslicht dagegen, wird man das Problem nicht haben, weil es da ein Photon ja eh nur once-in-a-while durchs Plastik schafft. Das sieht man auch deutlich an der Impulsrate, die der RC-101 in dem Fall zählt. Das ist meine Theorie dazu.   

[Radioquant98]

Hallo Zusammen,

ich habe zwar kein soches Gerät, habe aber trotzdem paar Fragen.

Viele Photonen gleichzeitig bedeuten hohe Frequenz - bis zu welcher Frequenz kann der Vorverstärker und Prozessor überhaupt verarbeiten? Und könnte es sein, daß der Vorverstärker übersteuert wird?

Beides würde dann Fehlanzeigen bringen.

Viele Grüße
Bernd

[Flipflop]

Hallo Leute, was mir erst durch eure Diskussion bewusst wurde: Das einzige was man an einer Tritiumgaslichtquelle von aussen  messen kann ist also nur reine Röntgenstrahlung. Stimmt das so?

Wer nicht so viel Zeit hat kann ja ab Minute 3 schauen:
Messen einer Titiumquelle mit einem Gammascout.

https://m.youtube.com/watch?v=WlCI9clYrFs&pp=ygUWVHJpdGl1bWxpY2h0IHN0cmFobHVuZw%3D%3D
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Tritiumquelle in der cloud chamber ab Minute 5.30 bis 6.30

https://m.youtube.com/watch?v=XGNvAEtYZkw

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Tritiumgaslichtquelle, Video von bionerd23

https://m.youtube.com/watch?v=ulINbYaeClg

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Artikel Tritiumgaslichtquelle.

https://www.mta-r.de/blog/die-tritiumgaslichtquelle-unabhaengig-von-aeusserer-energiezufuhr-aber-nicht-immer-legal/

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Wikipedia: Röntgenstrahlung:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/R%C3%B6ntgenstrahlung

[opengeiger.de]

Weil es mich einfach mal selbst interessiert hat, hab ich mal ein kleines Oktave-Script geschrieben um so einen Pulse-Pile-Up mit der Monte-Carlo-Methode zu simulieren, den ich für ursächlich halte, für die Probleme des RC-101 im Experiment von DL3HRT. Die Antwort vorweg: Ja, die Simulation zeigt auch dieses Verhalten.

Für eine gegebene Impulsantwort des Detektors erzeugt der Detektor je nachdem wie die Pulsrate (hier identisch mit dem mittleren Photonenabstand) aussieht mehr oder weniger das typische Pile-Up-Verhalten. Bei vernünftigem mittlerem Photonenabstand (myA=10) entweder ein vernünftiges Ausgangssignal mit gleichmäßigen Impulshöhen und damit einem monochromatischen Spektrum (eine Linie) oder bei zu kleinem Photonenabstand (myA=1) einen kräftigen Pulse-Pile-Up mit unterschiedlichen Impulshöhen im Ausgangssignal, wobei die kleineren häufiger sind. Damit würde dann ein breites Spektrum erzeugt werden, das zu höheren Energien abnimmt. 

Zur Vorgehensweise im Skript (PileUp1.txt, die letzte Datei im Anhang):
Zunächst werden Zufallszahlen generiert, die auf eine neg.-ex. Verteilung abgebildet werden. Das sind die zeitlichen Abstände der Photonen in einer willkürlichen Zeiteinheit. Daraus werden die Ankunftszeitpunkte der Photonen im Detektor berechnet (durch Summation der Abstände) und das Ankunftssignal der Photonen erzeugt (Einheitspulse auf der Zeitachse in zufälligem Abstand). Unter der Annahme einer Detektoreffizienz von 1 wird dieses Photonensignal mit der Impulsantwort des Detektors (1. Ordnung RC-Tiefpass) gefaltet, was dann das Siganl ergibt, was der ADC im Mikrocontroller bekommt um mit dem Software-MCA das Spektrum auszurechnen. Die Simulation des MCA hab ich mir gespart, weil man ja schon so sieht, was Sache ist.

In Realität ist die Impulsantwort des Detektors natürlich etwas schöner und nicht nur ein einfacher RC-Tiefpass. Man nimmt da eher einen Tiefpass 2.ter oder höherer Ordnung zur Pulsformung, dass das schöne sanft gerundete und möglichst symmetrische Flanken gibt mit endlicher Dauer.

Man nun kann damit etwas rumspielen und sich anschauen was passiert, wenn man die Parameter verdreht vor allem den mittleren Abstand der Photonen, was der Intensität der Röntgenstrahlung entspricht. Man muss aber bedenken, dass das eine Zufallssimulation ist, die natürlich jedesmal was anderes rausbringt an Signal, nur die Statistik würde gleichbleiben, also die mittlere Pulsrate und das Spektrum, wenn man beliebig lange simulieren könnte (so streut die Statistik eben auch ein wenig). Daher bekommt man manchmal auch einzelne schwache Pile-Ups, selbst bei großem mittleren Abstand der Photonen. Dann haben eben zwei Photonen gerade Rennerles gespielt    Viel Spass damit!     

Hallo Leute, was mir erst durch eure Diskussion bewusst wurde: Das einzige was man an einer Tritiumgaslichtquelle von aussen  messen kann ist also nur reine Röntgenstrahlung. Stimmt das so?

Ja, richtig, ein Tritium-Gaslicht emittiert nur Röntgen-Bremsstrahlung, die niedrigenergetischen Elektronen aus dem Tritium-Zerfalls bleiben im Glas stecken. Es wird aber auch ein großer Teil der niederenergetischen Röntgen-Bremsstrahlung vom Glas selbst zurückgehalten.

[DL3HRT]

Ich habe den gestrigen Versuch heute mit dem RadiaCode-101 in größerem Abstand wiederholt:
- Spannung: 45 kV
- Strom: 50 µA
- Abstand: 2 m

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Ein FH40F2 in 30 cm Abstand zeigte ca. 30 µSv/h an.

Da die Zählrate immer noch recht hoch ist, habe ich ein Spektrum bei 35kV aufgezeichnet.
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Beachtet, dass bei allen Spektren die Y-Achse logarithmisch ist. Das Spektrum bei 35 kV sieht in linearer Darstellung wie folgt aus:
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Die Zählrate lag nur noch bei 55 cps, so dass das Spektrum sicher aussagekräftiger ist. Dennoch hätte ich das Maximum bei niedrigeren Energien erwartet. Vermutlich sinkt die Empfindlichkeit des RadiaCode-101 schon zu sehr ab. Letzendlich sind die Lichtblitze im Szintillator so schwach, dass sich das Messssignal immer mehr dem Rauschen nähert.

PS:
Ein Test mit einer DY802 ergab eine deutlich niedrigere Zählrate als bei der DY86. Sollte es nicht umgekehrt sein? Vermutlich ist das auch exemplarabhängig.



 

[Radioquant98]

Die DY802 ist für TV mit großen Bildröhren, also höhere Spannung. Da wird wohl am Aufbau und Glas etwas verbessert worden sein,

Viele Grüße
Bernd

[opengeiger.de]

Ich habe den gestrigen Versuch heute mit dem ...
 

Kannst Du mal Filter auf 0 stellen? Und weisst Du wie Deine Energie-Cal ganz unten aussieht? Möglicherweise stimmt die Zuordnung Energie zu Kanal ganz unten nicht? Der Rauchmelder müsste z.B. genau bei 59keV rauskommen. Was anderes fällt mir sonst nicht ein.