Messfehler bei der Strahlungsmessung

[Peter-1]

Liebe Meßgemeinde,

ich kaue noch immer an diesen Werten und finde keine mathematische Erklärung.
Die ODL Sonden in der Nordsee auf FINO 1 oder FINO 3 zeigen Werte um 0,037 µSv/h.
Wenn in den ODL Sonden die Zählrohre von VacuTec 70031A verbaut sind, so ist deren Meßbereich von 0,2 µSv/h bis 3000 µSv/h. Empfindlichkeit 14 CPS / 1µSv/h.
Übliche Meßzeit, bzw. was in der Karte von BfS zu finden ist, sind 1 Stunde.
Das würde 1865 Imp. / h ergeben.
Kann ich damit mit einer gewissen Sicherheit auf 1 nSv/h einen Wert angeben?
Es wird keine Toleranz genannt.

Frage: was sehe ich falsch, oder wo liegt der Fehler?

[NoLi]

Mal ne grundsätzliche Frage:
Was für ein Zählrohr befindet sich in der aktuellen Version des IMIS-Messnetzes? Die Sonden wurden ja m.K. auf den Typ GS07 umgerüstet. Ist da wirklich noch ein "VacuTec 70031A" drin?

Norbert

[Peter-1]

Da gibt es Lit.Stellen welche als ZR das 70031E nennen.

Seite 34
https://energy.ec.europa.eu/system/files/2014-11/tech_report_germany_2012_0.pdf
Der angegebene Meßbereich sieht jetzt etwas anders aus    Ab 10 nSv/h !
Es wird aber ein Wert bis "genau" 1 nSv/h ohne Toleranz angegeben.
Allerdings ist das Papier von 2012 

Schlauer    ich nicht.

[NoLi]

Habe ich auch gerade entdeckt

Zitate
Seite 34:
"Die Gamma-Ortsdosisleistungsmessstationen enthalten in der Mehrheit Messsonden des Typs Techn-
iDATA GS05 mit zwei Geiger-Müller-Detektoren, die zum einen den Niedrig-Dosisleistungsbereich
(GM Zählrohr 70031E; 10 nGy/h bis 2 mGy/h) und zum anderen den Hoch-Dosisleistungsbereich
(GM Zählrohr 70018E; 0,1 mGy/h bis 10 Gy/h) abdecken. Der erfasste Energiebereich liegt bei
35 keV bis 1,25 MeV bzw. bei 45 keV bis 1,25 MeV, der Betriebstemperaturbereich bei -40°C bis
+60°C. Die Gerätekonstruktion bewirkt gute elektromagnetische Verträglichkeit und Sicherheit ge-
genüber elektromagnetischen Impulsen. Die Standrohre der ersten Gerätegeneration sind aus verzink-
tem Stahl, die neueren aus Edelstahl. Der Neuaufbau und Ersatz erfolgen zurzeit mit Sonden des Typs ,,GS07". Diese Sonde enthält die gleichen Zählrohre, jedoch ist die gesamte Elektronik vom BfS selbst entwickelt worden."

Seite 35:
"Diese Sonde hat ein anderes Gehäuse (Saphymo); das Team wurde informiert, dass die Elektronik eine eigene Entwicklung (GS07) des BfS ist. Das Standrohr war vom neuen Typ, aus Edelstahl."

"Die Ortsdosisleistungssonde ist vom Typ Hörmann (Vorgänger von TechniDATA); der Daten-
Übertragungstest (QR) verlief erfolgreich."

Hiermit hat man ein paar Infos zu Typen und Arrangements der Sonden.

Norbert

[opengeiger.de]

Schlauer    ich nicht.

siehe https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,2116.msg27234.html#msg27234 !!!

[opengeiger.de]

Ich bin nun wiederholt im Thread zum Openmess-Projekt (https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,2116.0.html) gefragt worden: Wie genau müssen denn nun die individuellen Zählrohrparameter (Konversionskoeffizient und Eigenrate) des 70031A bestimmt werden um die ODL mit einer gewissen Genauigkeit bestimmen zu können?

Da ich dazu die klassische Fehlerrechnung bemühen würde, die ja auch im Guide to Uncertainty in Measurement (GUM) enthalten ist, poste ich meine Überlegungen dazu jetzt hier mal unter dem Messfehler-Thema. Das können wir auf die Gleichung anwenden, die wir für die Berechnung der ODL anwenden wollen. Diese Gleichung lautet:

ODL = (ZR -b)/a

Darin ist ZR die Zählrate und a der Konversionskoeffizient und b die Eigenrate (bei einem SBM-20 würde man b zu 0 setzten, d.h. einfach wegfallen lassen). Im Datenblatt zum 70031A ist nun angegeben a = 840cpm/(uSv/h) und b = 40cpm, das ist grob gesagt ein Mittelwert um welchen die individuellen Zählrohre, die wir so bei Ebay oder neu kaufen, streuen.

Wir haben durch diese Streuung einen Fehler delta_a und delta_b. Mit diesen Fehlern ergibt sich nun ein Fehler delta_ODL für die ODL, die wir mit obiger Gleichung bestimmen wollen. Wir würden nun gern wissen, wie groß darf delta_a bzw. delta_b werden, damit der Fehler in der ODL nicht mehr als 10% beträgt. Das kann man nun dadurch abschätzen, in dem man für obige Gleichung die partiellen Ableitungen nach a und b bildet und mit den Fehlern delta_a und delta_b multipliziert. Also in Gleichungsform:

delta_ODL = |dODL/da*delta_a| + |dODL/db*delta_b|

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sind die partiellen Ableitungen:
dODL/da = - 1/a^2*(ZR-b)

und:
dODL/db = -1/a

Also ist:
delta_ODL =  |- 1/a^2*(ZR-b) *delta_a| + |-1/a*delta_b|

Das kann man nun etwas umschreiben in:
delta_ODL = |-ODL/a*delta_a|+ |– 1/a*delta_b|

So, nun können wir unsere 10% Fehler Forderung für die ODL formulieren, nämlich:
Delta_ODL = 0.1*ODL

Dann ergibt sich etwas umgeformt die Forderung:
|-1/(0.1*a) *delta_a| + |– 1/(0.1*ODL*a) * delta_b| = 1

Wir können also sagen, der 10% Fehler wird erreicht, wenn z.B. entweder der Fehler |delta_a| bei der Bestimmung von a den Wert 0.1*a erreicht und wir b richtig bestimmt haben, oder wir haben a richtig bestimmt und der Fehler |delta_b| aus der Bestimmung von b beträgt 0.1*ODL*a. Oder eine entsprechende Mischung davon. Aber bleiben wir bei den genannten Extremen.

Wenn wir beispielsweise eine ODL mit 10uSv/h nur auf 10% genau bestimmen können aber wir haben b richtig bestimmt, dann muss der Betrag des Fehler delta_a kleiner als 84cpm/(uSv/h) sein um die 10% gerade nicht zu überschreiten. Haben wir a richtig bestimmt, dann muss der Betrag des Fehler delta_b kleiner als 840cpm sein für die 10% delta_ODL. Und wenn wir beispielsweise eine ODL mit 0.1uSv/h auf 10% genau bestimmen und wir haben b richtig bestimmt, dann muss der Betrag des Fehler delta_a ebenfalls kleiner als 84cpm/(uSv/h) sein. Haben wir a richtig bestimmt, dann muss der Betrag des Fehlers delta_b wiederum kleiner als 8.4cpm sein.

In anderen Worten, wir müssen a unabhängig von der ODL auf 84cpm/(uSv/h) genau bestimmen und b muss umso genauer sein, je kleiner die ODL ist. An sich ist das ja logisch. Bei einer ODL von 10uSv/h spielt die Genauigkeit von b kaum eine Rolle, wir könnten gut mit dem Mittelwert von 40cpm rechnen, bei einer ODL von 0.1uSv/h aber sollten wir b auf etwa 8.4cpm genau kennen.

Das könnte man nun so grob als Abschätzung für die notwendige Genauigkeit, mit den Konversionskoeffizienten a und die Eigenrate b bestimmt werden müssen, verwenden.

Seid ihr einig oder habe ich mich irgendwo verrechnet oder bei den Überlegungen vergaloppiert?