Messfehler bei der Strahlungsmessung

[NoLi]

...
Die andere Sache: Beim Automess wird doch die Eichfähigkeit auch dadurch erreicht, dass es im Gerät eine Möglichkeit gibt, mit der man den Konversionsfaktor cpm/(uSv/h) korrigieren kann. D.h.wenn das Zählrohr langsam degradiert, dann kann man das in einem gewissen Rahmen mit dem Kalibrierfaktor wieder kompensieren, wenn das Gerät zum Eichen eingeschickt wird. Dann gibts aber sicher einen Bereich in dem der Kalibrierfaktor ligenen muss, sonst wird das Zählrohr getauscht, oder das Gerät muss sonst wie repariert werden, seh ich das richtig? Und beim Ebay Gerät weiß man halt nicht, wie weit der Kalibrierfaktor vom Austausch-Limit weg ist, oder?

Der Kalibrierfaktor wird bei bestimmten Dosisleistungswerten in der Bauartzulassung des Gerätes festgelegt und bei den Wiederholungsprüfungen mit der Messwertanzeige innerhalb der zugelassenen Toleranzen verglichen. Sollte dieser auf Grund der Zählrohralterung (Zählrohr zieht Luft oder hat die maximale Integralimpulsanzahl überschritten) zu schlecht werden, erfolgte KEINE Korrektur desselben, sondern nur ein Detektoraustausch (weil das Zählrohr eh am Sterben ist).

Norbert

[etalon]

Das stimmt!
Daher wird die sinkende Empfindlichkeit bei höherer Strahlungsintensität auf Grund der sogenannten Totzeit des Zählrohres bis zur max. Nenndosisleistung durch einen "adaptiven Kalibrierfaktor" kompensiert; zumindest bei eichfähigen Geräten.
Dies ist zumindest ein Grund, warum der max. Dosisleistungsmessbereich bei den meisten Consumer-Geräten ohne diese Kompensation auf 999 µSv/h begrenzt ist bzw. der Anzeigefehler bei höherer Dosisleistung zunimmt (je nach Zählrohrtyp).

Norbert

Hmm, das habe ich noch nie gehört. Meines Wissens nach hängt das einfach von der Empfindlichkeit des verbauten Zählrohres ab, und die ist bei den unterschiedlichen AD-Typen unterschiedlich. Daher haben diese auch unterschiedliche Messbereiche. Von 0,5 uSv/h bis 9,99 mSv/h oder von 1uSv/h bis 999,9 mSv/h. Im Teletector ADt sind zwei Zählrohre verbaut, ein empfindliches für den Niederdosisbereich und ein unempfindliches für den Hochdosisbereich. Bei irgend wo um die 3 mSv/h findet intern die Umschaltung von einem Zählrohr auf das Andere statt. Daher hat das Teil einen Messbereich von 0,5 uSv/h bis 9,99 Sv/h. Das hat aber alles nichts mit einem variablen Kalibrierfaktor zu tun. Das Gerät müsste ja wissen, bei welcher Zählrate es welchen KF nehmen muss und das ändert sich ja mit der Degradation des Zählrohrs entsprechend auch...
Man kann quasi am unteren Messbereichsende sehen, wie empfindlich das verbaute Zählrohr ist, denn dieses wird durch die Zählstatistik bei vorgegebener Toleranz bestimmt. Das obere Messbereichsende wird durch die Totzeit bestimmt, bei der die Messwertunterschätzung die Toleranzgrenze unterschreitet. Das ist natürlich bei unempfindlichen Zählrohren später als bei empfindlichen Zählrohren. Die Zählstatistik spielt da quasi keine Rolle mehr. Die ist aufgrund der hohen Zählrate sehr gut. Eigentlich ist das alles keine Raketenwissenschaft, nur technische Parameter bei der Entwicklung sinnvoll abgestimmt. 

[etalon]

Der Kalibrierfaktor wird bei bestimmten Dosisleistungswerten in der Bauartzulassung des Gerätes festgelegt und bei den Wiederholungsprüfungen mit der Messwertanzeige innerhalb der zugelassenen Toleranzen verglichen. Sollte dieser auf Grund der Zählrohralterung (Zählrohr zieht Luft oder hat die maximale Integralimpulsanzahl überschritten) zu schlecht werden, erfolgte KEINE Korrektur desselben, sondern nur ein Detektoraustausch (weil das Zählrohr eh am Sterben ist).

Norbert

Da hat Norbert definitiv recht, das kenne ich auch so...

[opengeiger.de]

Im Prinzip könnte man bei einem zählenden Messgerät auch einen Zähler ganz integral mitlaufen lassen, so wie den Kilometerzähler beim Auto und auch so, dass man das angezeigt bekäme. Für den Gebrauchtkauf wäre das dann ebenso hilfreich wie für den Service. Aber gesehen hab ich das bisher nie. Möglicherweise aber kann man das aber auch über nen Service-Zugang abfragen. Wenn dann die max. Impulszahl erreicht ist, tauscht man einfach unabhängig vom aktuellen Kalibrierfaktor. Warum sonst bekommt man stapelweise gebrauchte 70031A Zählrohre relativ teuer bei Ebay angeboten. Wieviel ODL-Sonden gibt's in Deutschland? 

[DG0MG]

uch einen Zähler ganz integral mitlaufen lassen, [..] Aber gesehen hab ich das bisher nie.

Die "RadPro"-Alternativsoftware für den FS2011 von @Gissio macht das:

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[NoLi]

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Hmm, das habe ich noch nie gehört. Meines Wissens nach hängt das einfach von der Empfindlichkeit des verbauten Zählrohres ab, und die ist bei den unterschiedlichen AD-Typen unterschiedlich. Daher haben diese auch unterschiedliche Messbereiche. Von 0,5 uSv/h bis 9,99 mSv/h oder von 1uSv/h bis 999,9 mSv/h. Im Teletector ADt sind zwei Zählrohre verbaut, ein empfindliches für den Niederdosisbereich und ein unempfindliches für den Hochdosisbereich. Bei irgend wo um die 3 mSv/h findet intern die Umschaltung von einem Zählrohr auf das Andere statt. Daher hat das Teil einen Messbereich von 0,5 uSv/h bis 9,99 Sv/h. Das hat aber alles nichts mit einem variablen Kalibrierfaktor zu tun. Das Gerät müsste ja wissen, bei welcher Zählrate es welchen KF nehmen muss und das ändert sich ja mit der Degradation des Zählrohrs entsprechend auch...
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Die AUTOMESS 6150AD-2/4/6/6E haben einen Messbereich von 0,5 µSv/h bis 9,99 mSv/h, die 6150AD-1/3/5/5E einen Messbereich von 0,2 mSv/h bis 999 mSv/h. Bei letzterem liegt der Anzeigebereich ab 1 µSv/h.
Lediglich die "E"-Typen haben bei der Einführung andere Zählrohre und Energiekompensationsfilter bekommen, um den aktuellen Konformitäts- und Eichbedingungen zu entsprechen.

Beim Teletector bzw. der Telesonde 6150AD-t geht das Niederdosisleistungszählrohr bis 10 mSv/h, dann schaltet das Gerät auf das dahinterliegende Hochdosisleistungszählrohr um.

"Adaptiver Kalibrierfaktor" ist vielleicht nicht richtig ausgedrückt (denn der Kalibrierfaktor bleibt gleich), treffender ist ein zählratenabhängiger adaptiver Totzeitkorrekturfaktor, der bei der Dosis-/Dosisleistungsberechnung mit einfließt.

Norbert

[etalon]

Die AUTOMESS 6150AD-2/4/6/6E haben einen Messbereich von 0,5 µSv/h bis 9,99 mSv/h, die 6150AD-1/3/5/5E einen Messbereich von 0,2 mSv/h bis 999 mSv/h. Bei letzterem liegt der Anzeigebereich ab 1 µSv/h.
Lediglich die "E"-Typen haben bei der Einführung andere Zählrohre und Energiekompensationsfilter bekommen.

Beim Teletector bzw. der Telesonde 6150AD-t geht das Niederdosisleistungszählrohr bis 10 mSv/h, dann schaltet das Gerät auf das dahinterliegende Hochdosisleistungszählrohr um.

"Adaptiver Kalibrierfaktor" ist vielleicht nicht richtig ausgedrückt (denn der Kalibrierfaktor bleibt gleich), treffender ist ein zählratenabhängiger adaptiver Totzeitkorrekturfaktor, der bei der Dosis-/Dosisleistungsberechnung mit einfließt.

Norbert

Ja wie auch immer. Das ändert aber nichts am von mir beschriebenen technischen Vorgehen. Auch dass die Anzeige weit unterhalb des Anzeigebereichs noch Werte ausgibt, oberhalb aber nicht. Ich hab mal zwei Bilder von meinem ollen AD6150 (auch mit Niederdosisleistungssonde) angehängt. Das Tele müsste ich erst mal abstauben, dazu habe ich keine Lust. Da es hier ja um Messfehler geht, wird eben nur dieser Niederdosisleistungsbereich von der Zählstatistik signifikant beeinflusst. Das sollte man wissen, wenn man solch ein Gerät verwendet und mit anderen Messwerten vergleicht. Damit habe ich wohl meinen Punkt ausreichend klar gemacht... 

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[opengeiger.de]

Naja, wie dem auch sei, ich hab mich nun etwas belesen, bei ganz alten Zählrohren hat man noch Methan oder ähnliche Kohlenwasserstaffgase als Löschgas verwendet, das hat sich relativ schnell verbarucht weil die Löschgas Moleküle bei der Entladung kaputtgegangen sind und die Lebensdauer war kurz. Die Moleküle der Halogengase (Brom, Chlor) rekombinieren wieder nach einer Entladung, dadurch halten sie quasi unbegrenzt, aber wohl auch nur in der Theorie. Irgendwie werden sie dann wohl auch final zerstört über Zeit oder sie korridieren das Zählrohr langsam von innen, auch wenn das "446 Stahl" ist. D.h. die Zählcharakteristik verändert sich und damit entsteht ein Messfehler, wenn man das mit der Stellschraube des Konversionsfaktors nicht mehr kompensieren kann. Und da hilft auch kein renommierter Name wie Automess dagegen. Das sollten wir einfach festhalten. Und gut zu wissen, dass nur die E Modelle des Automess ein energiekompensiertes Rohr haben. Aber ja, leuchtet ein bei dem Buchstaben  E     

[NoLi]

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Und gut zu wissen, dass nur die E Modelle des Automess ein energiekompensiertes Rohr haben. Aber ja, leuchtet ein bei dem Buchstaben  E     

ALLE Automess-Geräte, selbst die Alten mit Analoganzeige, haben energiekompensierte Zählrohre!
Nur die "E"-Typen des 6150 besitzen einen Energiekompensationsfilter, der den H*(10)-Vorgaben, also der Energiedeposition in 10 mm Gewebetiefe, entsprechen (bindend gültig ab dem Jahr 2011 für Dosis- und Dosisleistungsmessungen).

Norbert

[etalon]

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Und gut zu wissen, dass nur die E Modelle des Automess ein energiekompensiertes Rohr haben. Aber ja, leuchtet ein bei dem Buchstaben  E   

Hää, wo kommt das denn her?

Meines Wissens nach stimmt das in keinster Weise. Die haben alle energiekompensierte Zählrohre, sonst macht die Angabe eines energetischen Messbereichs gar keinen Sinn. Der Unterschied ist der, dass nur die ,,E"-Modelle auf H*10 umbaubar sind. Die anderen nicht...

EDIT:    Jetzt war Norbert schneller...

[opengeiger.de]

Lediglich die "E"-Typen haben bei der Einführung andere Zählrohre und Energiekompensationsfilter bekommen, um den aktuellen Konformitäts- und Eichbedingungen zu entsprechen.

Gut dass wir reden! Dann habe ich Noli falsch verstanden. Dann wurden die Energiekompensationsfilter also den neuen Zählrohren zusätzlich extern hinzugefügt? Dann steht das E für den zusätzlichen Energiekompensationsfilter und nicht für ein energiekompensierte Zählrohr?

Ob die Angabe eines energetischen Messbereichs sonst gar kein Sinn macht, ich weiß nicht. Wenn ich mir die Energy Response Kurve eines energiekompensierten Automess Teletectors so anschaue, dann hat die schon noch eine ganz schönes "Gewackel" über der Energie. Die Seintl Inc. könnte also für ihr unkompensiertes Pancake Rohr im Inspector einen vergleichbar "glatten" energetischen Messbereich von 200keV-1000keV angeben. Also ich denke das Kriterium "energiekompensierter Messbereich" ist schon noch etwas relativ. Das Problem haben wir ja auch beim Radiacode. Da wird die Energiekompensation gerechnet, aber in welchem Bereich und welche Restwelligkeit ergibt sich danach? Wir wissen es leider nicht. 

Und was verbessert nun das zusätzliche Energiekompensationsfilter bei den E Modellen des Automess, wie verändert das die Energy Response Kurve? Automess hat 2011 mal ein Dokument publiziert (ich hängs mal an), dass gewisse Geräte oberhalb von ein paar MeV ziemlich ungenau werden. Ist das neue Energiekompensationsfilter dafür gedacht?   

[etalon]

Gut dass wir reden! Dann habe ich Noli falsch verstanden. Dann wurden die Energiekompensationsfilter also den neuen Zählrohren zusätzlich extern hinzugefügt? Dann steht das E für den zusätzlichen Energiekompensationsfilter und nicht für ein energiekompensierte Zählrohr?

Ob die Angabe eines energetischen Messbereichs sonst gar kein Sinn macht, ich weiß nicht. Wenn ich mir die Energy Response Kurve eines energiekompensierten Automess Teletectors so anschaue, dann hat die schon noch eine ganz schönes "Gewackel" über der Energie. Die Seintl Inc. könnte also für ihr unkompensiertes Pancake Rohr im Inspector einen vergleichbar "glatten" energetischen Messbereich von 200keV-1000keV angeben. Also ich denke das Kriterium "energiekompensierter Messbereich" ist schon noch etwas relativ. Das Problem haben wir ja auch beim Radiacode. Da wird die Energiekompensation gerechnet, aber in welchem Bereich und welche Restwelligkeit ergibt sich danach? Wir wissen es leider nicht. 

Und was verbessert nun das zusätzliche Energiekompensationsfilter bei den E Modellen des Automess, wie verändert das die Energy Response Kurve? Automess hat 2011 mal ein Dokument publiziert (ich hängs mal an), dass gewisse Geräte oberhalb von ein paar MeV ziemlich ungenau werden. Ist das neue Energiekompensationsfilter dafür gedacht?   

Irgend wie sind wir mittlerweile ziemlich off topic, oder?

Wie sich die neuen Energiekompenstionsfilter genau zu den alten unterscheiden, kann ich dir nicht sagen. Aber grundsätzlich sehen die Kurven für gammaempfindliche Detektoren immer sehr ähnlich aus (müssen sie ja zwangsläufig). Da ist eben nicht der Bereich zu den höheren Energien das Problem, der ist meist sehr linear, sondern der Bereich um die niedrigen Energien. Und diese größere Sensitivität zu den niedrigen Energien versucht man nun mit Filtern quasi auf das Empfindlichkeitsniveau der höheren Energien herunter zu drücken. Dass dies hinterher immer noch eine wellige Kurve ergibt ist doch klar und auch nicht schlimm. Es muss halt nur über einen für den Messzweck sinnvoll großen Energiebereich ausreichend, also innerhalb der zulässigen Toleranz, wenig schwanken, damit der hinterlegte KF für alle Energien gilt.

Wenn ich spektrometrisch messe, wie beim RDC103, dann kann ich das rechnerisch über theoretisch beliebig viele KF lösen. Wie gut das geht, und wieviel Restwelligkeit bleibt hängt davon ab, was für dE ich in welchem Bereich der Kurve wähle und wie gut ich den KF an der Stelle bestimmen kann. Vor allem in den Bereichen der Responsekurve mit großen Steigungen muss das dE recht klein sein, um hinterher wenig Welligkeit zu haben, aber da gibt es nicht so viele Nuklide, um den KF dann entsprechend zu bestimmen (oder man muss den Detektor sehr aufwendig charakterisieren, dann kann man das an beliebiger Stelle rechnen). Man muss also einen Kompromiss zwischen Machbarkeit und Genauigkeit finden, und das machen die Hersteller, indem sie eine Restwelligkeit innerhalb der vorgegebenen Toleranzen erlauben.
Und natürlich kann ich bei jedem Gammadetektor einen Energiebereich finden, in dem er ausreichend linear arbeitet. Die Frage ist doch, ist dieser zielführend und für die Messaufgabe geeignet und entspricht er vor allem den gesetzlichen Vorgaben für eichfähige Geräte zur Dosisbestimmung?

[opengeiger.de]

Bezüglich der Schüler Aufgabe, ja, da sind wir glaub ich schon ziemlich off-topic. Allerdings hat ja die PTB untersuchen lassen inwieweit die Geräte der Citizen Scientists dafür geeignet sind im Notfall brauchbare Gamma-ODL Messungen machen zu können. Wenn ich das Ergebnis richtig interpretiere wurden ziemlich Zweifel geäußert, vor allem weil der Messfehler bezüglich der Energy Response der unkompensierten Geräte relativ groß sei. Das Paper ist unter https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350448721000950 zu finden und ich hänge mal die Energy Responses als Bild hier an, die an den Geräten ermittelt wurden.

Nun haben ja einige Foristen hier aber auch energiekompensierte Geräte und die Frage ist nun, hilft das nun den Messfehler zu reduzieren? Der Automess ist in der Community noch ganz gut verbreitet. Nun hat die Firma Orano eine ähnliche Untersuchung wie die PTB mit den Consumer Geräten eben für die energiekompensierten Profigeräte gemacht: (https://resources.inmm.org/system/files/patram_proceedings/2019/a1373_1.pdf) .

Mal abgesehen was da oberhalb 2MeV Unschönes passiert, sieht man an den Energy Response Kurven auch den Bereich darunter. Und da würd ich sagen, fällt doch schon auf, dass z.B. der Automess AD6/H gegenüber dem FH40 GL-10 doch eine erhebliche und vielleicht unangenehme Energieabhängkeit zeigt, auch wenn das gerade noch in den IEC 60864 Grenzen liegt. Und die erlauben am rechten Rand doch immerhin noch einen Faktor von etwas mehr als 1.5.  Von daher würde ich doch sagen, dass wenn ein Forist nun einen Inspector oder Ranger hat, der auf Cs137 kalibriert ist, dann ist der Messfehler, wenn er Co60 an einem kontaminierten Stück Stahl messen würde, doch auch nicht so viel falsch machen würde. Und der Inspector gilt laut PTB ja noch als ,,MINN". Das Am241, das käme natürlich nicht brauchbar raus auf dem Inspector. Allerdings kann man den Inspector auch auf andere Radionuklide als Cs137 kalibrieren (hab ich aber noch nie gemacht).

Also von daher denke ich, ist die Energieabhängigkeit von sowohl kompensierten wie unkompensierten Geräten hier im Forum doch wichtig um einen Messfehler einschätzen zu können, oder nicht?

[etalon]

...
Also von daher denke ich, ist die Energieabhängigkeit von sowohl kompensierten wie unkompensierten Geräten hier im Forum doch wichtig um einen Messfehler einschätzen zu können, oder nicht?

Ja sicher, aber das ist halt eben nur ein Messfehler von vielen. Und wir reiten hier seit 2/3 des Threads auf einem einzigen Gerät herum, welches auch noch recht weit von ,,Consumergerät" weg ist. Das ist doch nicht repräsentativ und auch nicht zielführend für die initiale Intension, eine allgemeingültige Aufstellung und Fehlerbetrachtung für ODL Messungen zusammen zu stellen:

...
Wie geht's dann weiter?

Wir könnten das doch mal sammeln, so quasi als Best Practices? Wir haben doch auch immer wieder interessierte Neumitglieder, die nicht notwendigerweise bisher im Kontrollbereich eines Kernkraftwerks gearbeitet haben und nun zwangsweise und erstklassig gebildet in den Vorruhestand gehen.

Wer hat denn welche Ideen was ein Ungeübter alles falsch gemacht haben kann, wenn er das erste Mal mit einem Geigerzähler losgezogen ist und nun feststellt, er hat auf einer Halde 10uSv/h gemessen? 

Aber villeicht habe ich auch nur wieder etwas nicht kapiert. Das passiert mir in letzter Zeit hier ja öfters... 

[opengeiger.de]

@etalon : Nee, nee, mach Dir keine Sorgen, Du hast schon recht! Der Automess bekommt meiner Meinung nach viel zu viele Lorbeeren. So toll ist der gar nicht.

Und ja, wechseln wir mal das Thema. Bezogen auf das praktische Beispiel von der Königstrasse in Stuttgart habe ich mir auch Gedanken gemacht, ob ich die Gürteltasche vielleicht zu hoch getragen habe und sich ein Messfehler auf Grund einer falschen Höhe eingeschlichen hat. Also hab ich mal den GUM bemüht und mal ausgerechnet wie viel so eine Höhenabweichung von 100cm Abstand zum Boden ausmacht, wenn wir annehmen, dass der Granitbelag ein Flächenstrahler ist.

Also hab ich mir gesagt, wenn x der Abstand ist, dann haben wir eine 1/x Abhängigkeit:
f(x) = 1/x --> f'(x) = -1/x^2

Wenn wir die Ableitung in Gonadenhöhe nehmen und in cm rechnen, ist der Fehlerbeitrag des Abstands (k ein Konversionsfaktor und R die Zählrate pro Abstand):

ΔE = k*R*δf(x=100cm)/ δx * Δx
δf(x=100cm)/ δx = -1 * 1E4/cm^2

und wenn wir zum Beispiel den Fehler pro cm ausdrücken ist Δx=1cm
also ΔE(100cm)  = -k*R * 1E4/cm^2 *1cm = -1E4/cm

D.h. Messfehler in 1m Höhe trägt mit einem Faktor -1E4 pro cm Abweichung von 1m bei. Bei 10cm also 0.1% . Das wär nicht viel, wenn die Gürteltasche nicht so ganz präzise auf 1m sitzt, oder hab ich mich verrechnet?