Pottasche: Katastrophenschutz-Kalibrierung

[NoLi]

Auch die neueren RADEX RD1503 Plus zeigen nur bis 9,99 µSv/h an.
Hier hilft es, mit Hilfe eines ca. 1 mm dickem Kupfer-/Messingblech (z.B. U-förmig gebogen der Geräte-Gehäuseform angepasst und um die untere Gerätehälfte gelegt) die Beta-Strahlung abzuschirmen und die Kontamination über die Gamma-Dosisleistung zu bestimmen (Werte siehe Beitrag vom 31.12.2019).

Gruß
Norbert

[NoLi]

Eine Blechabschirmung kann man sich sparen.

Ich habe heute das Peli 1010 Micro Case mit RADEX und SOEKS und den Beta-Strahlern Cl-36 und Sr-90/Y-90 ausprobiert und keinerlei Einflüsse der Betas auf die Anzeige festgestellt; das Case schirmt also ausreichend ß-Strahlung ab.

Das Case ist in der oberen Hälfte durchsichtig und verschliesst wasserdicht, so dass Messungen auch im Regen, in spritzwassergefährdeten Bereichen und in geringer Wassertiefe durchgeführt werden können

Und es gibt das Ding in vielen Größen, auch für Gamma-Scout und Co. Das Typenschild besteht aus einer dickeren Alu-Klebefolie und lässt sich problemlos anziehen.

Gruß
Norbert

[Henri]

Hallo,

bei mir im Supermarkt gibt es leider nur Pottasche-Tütchen von "Fuchs", auch mit 30g... "aktive Fläche" 79x127 mm.

Ich habe das mal mit einem SBT10A Zählrohr gemessen (Abstand Zählrohrfenster-Tüte: ca. 9mm). Vor dem Zählrohrfenster ist ein dünnes Drahtgitter, durch das geschätzt 10% Fläche verlorengehen. Allerdings ist das Gitter etwa 5mm vom Zählrohrfenster entfernt, so dass nicht genau 90° aus dem Tütchen austretende ß-Teilchen das Fenster immer noch erreichen. Die Gitterstäbe sind breiter als deren Materialstärke.
Gemessen habe ich auf einer Holz-Schreibtischplatte (niedriges Z), damit es möglichst wenig Rückstreuung gibt.

Gezählt habe ich jeweils 400 Impulse.

Leermessung ohne Tütchen: 2,0 cps (0.16 cts/cm2*s, basierend auf Zählrohrfensterfläche, ohne Abdeckgitter)

Messung mit Tütchen: 15 cps (1,22 cts/cm2*s)

Differenz: 13 cps bzw. 1,06 cts/cm²*s

Das wären dann 12% unter Norberts Wert, was recht gut mit der angenommenen Abschirmung durch das Schutzgitter übereinstimmt :-)




-------------------

Dann habe ich noch eine Frage. Ich möchte für dieses Zählrohr eine Effizienzbestimmung durchführen. Das wollte ich mit einem noch zu bauenden Kaliumcarbonat-Flächenstrahler machen, der keine nennenswerte Selbstabsorption aufweist. Nun finde ich hier allerdings kaum Literatur zur Selbstabsorption in Kaliumsalzen: beim BMU gibt es eine Messanleitung, wonach für KCl "ab 15 mg/cm" bereits Selbstabsorption berücksichtigt werden müsse. In einer anderen Quelle (habe mir leider nicht notiert, welche...) wurde 0,8mm geschrieben; bei einer angenommenen Schüttdichte für KCl von 1,19g/cm3 wären das ca. 95mg/cm2.

Kann vielleicht jemand ein hübsches Diagramm hierzu aus dem Hut zaubern? Könnte man sich natürlich auch selber machen, aber ich habe leider keine ausreichend genaue Analysenwaage. Ich habe schon überlegt, ob ich einfach eine größere Menge definierte Lösung in Aqua dest. herstelle und davon steigende Volumina auf einem Kunststoffschälchen eindampfe, aber das ist ganz schön Arbeit (1ml drauf, eindampfen und messen, dann noch einen ml drauf, eindampfen und messen, dann noch einen ml drauf, eindampfen und messen, usw.) und erhöht nicht nur die Stromrechnung, sondern auch die sommerlichen Temperaturen in der Wohnung...

Vielen Dank,

Henri

[NoLi]

Hallo Henri.

Wie groß ist denn die aktive Zählerfläche?

Gruß
Norbert

Ah, habe was gefunden: http://pripyat.de/geigertubesbt10.htm , also etwa 45 cm².

Kaliumchlorid KCl: 15 mg/cm² x 45 cm² = 675 mg
1 g KCl = 16,4 Bq (Beta/Gamma) -->  675 mg = 11,07 Bq (Beta/Gamma)

Das KCl im Mörser fein zerstampfen und 675 mg auf einer festen Papierunterlage auf die 45 cm² möglichst gleichmäßig verteilen. Dieser "Strahler" hat nun die Aktivität von rund 11 Bq, Selbstabsorption braucht (noch) nicht berücksichtigt werden.

Guckst Du mal hier auf Seite 13 dieser Messanleitung des "Deutsch/Schweizerischen Fachverbandes für Strahlenschutz"   https://www.fs-ev.org/fileadmin/user_upload/04_Arbeitsgruppen/13_Umweltueberwachung/02_Dokumente/Loseblattsammlung/Loseblattsammlung/LB3_1_14.pdf  ; vielleicht kannst Du was damit anfangen.

Oder hier, Seite 3 + 4:  https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Strahlenschutz/leitstelle_a-beta-gesamt-niede-01.pdf

Hab noch was gefunden für das Pancake-Zählrohr des INSPECTOR:  https://www.nagra.ch/display.cfm/id/102354/disp_type/display/filename/Philion-Experiment-Set.pdf  (Seiten 9 + 10).

Gruß
Norbert

[Henri]

Hallo Norbert,

Danke für die schnelle Antwort! Die letzten beiden links hatte ich auch schon gefunden, den ersten nicht. Seite 13, perfekt!!

Viele Grüße,

Henri

[Henri]

Hallo Norbert,

ach je, ich bin immer noch dabei, bzw. mal wieder, und rechne schon die ganze Nacht rum :-)

Leider gibt es in der Literatur einige Angaben zur spezifischen Aktivität, die sich z.T. widersprechen.

Zu Deiner Beispielrechnung ist mir noch aufgefallen, dass das SBT10A tatsächlich nur 34,5 cm² aktive Fläche hat und nicht 45 cm². Nicht die gesamte Unterseite ist vom Glimmerfenster belegt, es gibt einen kleinen Rand. Außerdem  ist im Bereich der Stege, die die zehn einzelnen Zählkammern trennen, sicherlich auch keine Empfindlichkeit vorhanden. Das vernachlässige ich jetzt aber mal, da die doch recht schmal sind.

Du schreibst, 1g KCl hat 16,4 Bq Gesamtaktivität. Allerdings sind davon doch 2 Bq Gammaaktivität, wofür mein Zählrohr vielleicht 1-2% Ansprechwahrscheinlichkeit hat, im Gegensatz zu mutmaßlichen 35% für Beta. Ich würde also eher mit den 14,49 Bq/g Gesamt-Beta rechnen, die das BMU angibt, und die Gammakomponente vernachlässigen.

Dann das Diagramm zur Selbstabsorption aus der FS Loseblattsammlung: in der BMU Messanleitung wird gesagt, Selbstabsorption spielt bis 15 mg/cm² keine Rolle. Im Diagramm sieht man allerdings ab ca. 5 mg/cm² einen linearen Verlauf, also spielt das doch eine Rolle und muss rausgerechnet werden, genau wie bei höheren Flächenbelegungen. Dann kann ich die ja auch gleich nehmen. Außerdem wundere ich mich über den linearen Verlauf, da doch irgendwann ein Maximum erreicht wird, bei dem ich die Schichtdicke beliebig erhöhen kann, ohne dass die Oberflächen-Betaaktivität weiter ansteigt. Weißt Du zufällig, ab wann das der Fall ist? Ich glaube zu erinnern, das das erstaunlich wenig war, aber ich finde die Quelle nicht mehr. Ich hätte gerne eine Flächenbelegung von 128mg/cm², das wären dann 100 Bq/cm², die beim Detektor ankommen. Das ist dann schon weit außerhalb des Diagramms, welches bis 50mg/cm² geht, und da verläuft es möglicherweise bereits schon nicht mehr linear, lässt sich also nicht extrapolieren. Bei 50mg/cm² bleiben aber immerhin schon 22% der Betas stecken, extrapoliert wären es bei 128 mg/cm² schon 58%. Aber vielleicht ist es ja auch weniger.

Und dann zuletzt, Du hattest ja geschrieben, dass der Prüfstrahler kleiner oder maximal genau so groß sein sollte wie die aktive Zählrohrfläche. Deutlich kleiner ist aber ungünstig, da ich dann bei geringer Flächenbelegung eine sehr kleine Aktivität bekomme und entsprechend lange zählen muss. Also idealerweise genauso groß. Dann muss ich ihn aber sehr genau positionieren. Da das Zählrohr im Gehäuse meines Geräts etwas Abstand hat, ist das nicht ganz einfach reproduzierbar hinzubekommen.
Was passiert aber, wenn ich meinen Prüfstrahler größer mache? 10x10cm mit 200 Bq (also erreichen 1 Bq/cm² mein Zählrohr) wäre z.B. sehr praktisch, da das ja gewissermaßen die Standardabmessungen sind und man damit elegant beliebige Geräte kalibrieren könnte, ohne dass man genau auf die Ausrichtung achten müsste. Bei Gammastrahlung ist das sicherlich ein Problem, weil diese dann auch seitlich durch das Gehäuse dringt und somit die außerhalb der Zählrohrfläche befindlichen Teile des Strahlers zum Messergebnis beitragen würden. Aber von den Betas sollten ja tatsächlich nur diejenigen ankommen, die tatsächlich direkt von unten kommen?

Viele Grüße,

Henri

Viele Grüße!

Henri

[Henri]

Ich bin mit meinem Topic mal umgezogen, da es ja doch nicht genau den Kern dieses Threads traf:

https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,432.msg3571/topicseen.html#msg3571

[NoLi]

Hallo Henri.

Nun auch auf dier Seite:

- 128 mg/cm² KCl haben eine Beta-/Gamma-Aktivität von 2,1 Bq/cm², nicht 100 Bq/cm². Leider weiß ich auch nicht mehr, wann die Sättigungsdicke erreicht ist...daher ausprobieren.

- Wenn Du MIT Selbstabsorption eine Detektorwirkungsgradbestimmung durchführen möchtest, dann kannst Du ein Zählraten - Massenbelegung  Diagramm aufnehmen und daraus den Wirkungsgrad errechnen. Daraus wirst Du auch die Sättigungsmenge erkennen.

- Nun, in der Regel nimmt man das Gehäusefenster, nicht das Zählrohrfenster, als Bezugspunkt zur Wirkungsgradbestimmung. Es sei denn, das Zählrohrfenster ist quasi das Gehäusefenster.

- Wenn die Selbstabsorption im KCl vernachlässigt werden kann, rechnet man nur mit den aus der Oberfläche emittierten Teilchen und betrachtet sie als "relative Flächenaktivität". Wenn man diese Angabe in "Bq/cm²" hat und sie weitgehend gleichmäßig ist, kann man die Teilchenquelle auch größer als den Detektor machen; bei der Wirkungsgradbestimmung muß dann als Detektorfläche die tatsächliche Detektorfläche (MIT Stützgitter/Stützstege) eingesetzt und diese Fläche mit der "relativen Flächenaktivität" multipliziert werden, um die "relative Gesamtaktivität" unterhalb des Detektors zu bekommen.
Bei Kaliumchlorid können die Gammas bei der Messung auf Grund der geringen Menge und Wechselwirkungswahrscheinlichkeit mit dem Detektormedium vernachlässigt bleiben, es spielen nur die Betas-von-unten eine Rolle.

Gruß
Norbert

[Henri]

Hallo Norbert,

- 128 mg/cm² KCl haben eine Beta-/Gamma-Aktivität von 2,1 Bq/cm², nicht 100 Bq/cm².

ja, stimmt, ich hatte mich verschrieben. Ich wollte sagen, wenn ich eine Flächenbelegung von 128 mg/cm² habe bei einer Fläche von 100cm², hat mein Strahler eine Beta-Aktivität von 200 Bq, und dadurch beträgt die Beta-Teilchenflußdichte in Richtung auf meinen Detektor 100 pro Sekunde.

- Nun, in der Regel nimmt man das Gehäusefenster, nicht das Zählrohrfenster, als Bezugspunkt zur Wirkungsgradbestimmung. Es sei denn, das Zählrohrfenster ist quasi das Gehäusefenster.

Da muss ich noch mal genau drüber nachdenken...   


Viele Grüße,

Henri

[NoLi]

Da muss ich noch mal genau drüber nachdenken...   

Du wirst doch nicht etwa bei jeder Messung den Detektor aus dem Gehäuse nehmen...

Gruß
Norbert

[DG0MG]

Wie wurden die 1,2 "Bq/cm²" ermittelt:
Professionelle Kontaminationsmonitore (Herfurth Minicont + FAG FHT111M) mit Propan-Butan-Detektor nehmen

Wieviel ips (nicht Bq oder Bq/cm²) produziert "ein Müller" denn eigentlich so an verschiedenen hochwertigen Flächenzählern?

[Henri]

Da muss ich noch mal genau drüber nachdenken...   

Du wirst doch nicht etwa bei jeder Messung den Detektor aus dem Gehäuse nehmen...

Gruß
Norbert

Nee, das stimmt natürlich  Aber wenn jetzt die Gehäuseöffnung deutlich größer ist als die aktive Fläche des Zählrohrs, verfälscht das dann doch das Ergebnis. Habe ich eine punktförmige Kontamination und messe in der Mitte der aktiven Fläche, wird ein Großteil der Strahlung erfasst. Messe ich aber am Rand von meinem Gehäuseausschnitt, geht ein großer Teil "verloren". Das Problem habe ich dann auch bei einer großflächigen Kontamination, dass der Anteil am Zählrohrrand unterbewertet wird. Wenn ich aber die Effizienz ausrechne, soll die ja für Kontaminationen beliebiger Größe gelten. Also macht es doch Sinn, entweder mit Kalibrierstrahlern zu messen, die deutlich kleiner als die Zählrohrfläche sind, oder zumindest nur die aktive Fläche des Zählrohrs zu betrachten und nicht noch den unempfindlichen Rand einzubeziehen. Jedenfalls ist der "Randfehler" um so kleiner, je größer die Zählrohrfläche ist. Da spielt das SBT10 ja eher im unteren Mittelfeld.

Bei meinem Gehäuse, in das ich das SBT10A eingebaut habe, ist der Ausschnitt rundum tatsächlich ca. 10mm größer als der empfindliche Teil des Zählrohrs, und dieses ist ca. 6mm hinter dem Schutzgitter montiert. Natürlich bestimme ich die Effizienz mit Schutzgitter, aber ich habe meinen KCl-Strahler tatsächlich nur so groß gemacht wie die aktive Zählrohrfläche, nicht wie den Gehäuseausschnitt, um die "Randeffekte" zu minimieren.

Ich glaube, man muss da zwei Sachen auseinanderhalten: einmal die Messgeometrie, also die Abschattungen durch das Schutzgitter und das Gehäuse und die Einwirkung von nicht senkrecht, sondern in einem Winkel in das Zählrohr eintretenden Betateilchen, und einmal die reine Wahrscheinlichkeit, dass ein in das Zählrohr eintretendes Betateilchen auch tatsächlich einen Zählimpuls auslöst. Ersteres ist variabel, je nachdem wie flächig die Kontamination ist und in welchem Bereich des Zählrohrs sie detektiert wird; und letzteres ist relativ konstant.

Und dann letztendlich noch, ob man "Bq" oder "Bq/cm²" messen möchte. Denn wenn ich "Bq/cm² haben möchte, kann ich das ja nur auf die gesamte Zählrohrfläche beziehen. Ob ich eine großflächige schwache Kontamination oder eine punktförmige starke habe, kann mein Zählrohr ja erst mal nicht unterscheiden und mittelt immer über seine gesamte Fläche.
Will ich aber "Bq" messen, ist für mich die Fläche nicht wichtig, sondern ich muss wissen, wieviele der unter der gegebenen Geometrie (2-Pi) auf das Zählrohr auftreffenden Betateilchen tatsächlich einen Impuls auslösen. Dies bedingt natürlich, dass mein Strahler kleiner ist als das Zählrohrfenster.

Die "Bq" zu messen ist dann relativ leicht, bei den "cm²" spielt die Geometrie aber stärker mit rein, und sie tut es um so weniger, je kleiner mein unempfindlicher Rand im Verhältnis zur aktiven Zählrohrfläche ist.

Also, wenn man es etwas genauer haben möchte, alles gar nicht so simpel (?). 
Jedenfalls habe ich mir nun doch ein kleines Experimentierset bestellt, bestehend aus einer präzisen Waage (wirklich erstaunlich günstig!!) und einer brauchbaren Menge sehr reinem KCl, und sobald das da ist, mache ich mir noch mal einen präziseren Flächenstrahler und auch mal eine Messreihe zur Selbstabsorption.

Viele Grüße!

Henri

[NoLi]

Wieviel ips (nicht Bq oder Bq/cm²) produziert "ein Müller" denn eigentlich so an verschiedenen hochwertigen Flächenzählern?

Je nach Detektortyp ca. 30 bis 40 ips netto.

Gruß
Norbert

[NoLi]

Nee, das stimmt natürlich  Aber wenn jetzt die Gehäuseöffnung deutlich größer ist als die aktive Fläche des Zählrohrs...

Hallo Henri.

Du hast bei den Überlegungen vollkommen recht, wenn der Kontrollstrahler größer als die Messfensterfläche des Detektors ist, sollte idealerweise für die Effizienzermittlung auch nur die Aktivität von der  Detektorfensterflächengröße genommen werden (1,2 Bq/cm² wären somit bei 50 cm² Fensterfläche für den Zähler 60 Bq. Gilt analog auch für Aktivitätsangaben in Bq/g).
Eben weil die Detektoren nicht zwischen Punkt- und Flächenstrahler unterscheiden können, dürfen Aktivitätsbestimmungen laut Strahlenschutzverordnung über maximal 300 cm² gemittelt werden. Bei automatischer Flächenaktivitätsbestimmung des Gerätes in Bq/cm² mittelt dieses die gemessene Aktivität über seine Detektorfläche, bewertet also einen tatsächlichen Punktstrahler wie einen Flächenstrahler. Im ungünstigsten Fall würde hier ein Strahler von 1 cm² Größe als Flächenaktivität bis um den Faktor 300 zu wenig angezeigt werden.

Die Aussage "Strahler größer als Detektor" bezieht sich auf einen Kalibrierstrahler, mit dem unterschiedliche Detektorgrößen kalibriert werden können, mit weitestgehender Minimierung der oben angegebenen möglichen Fehlerquellen.

Übrigens: für die Effizienzkalibrierung für Kontaminationsmessgeräte und -sonden gibt es eindeutige Vorgaben. Nach der alten deutschen DIN-7503 (ungültig) betrug die aktive Fläche eines Prüfstrahlers 10cm x 10cm = 100cm², die gültige neue europäische DIN-ISO-7503 schreibt eine aktive Fläche von 10cm x 15cm = 150cm² vor.

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Das Jahr ist in wenigen Stunden zu ende und meine Suche nach Müllers Pottasche auch. Es muß auf einem anderen Planet oder in einem anderen Jahrtausend gewesen sein, als es diese verdammte Pottasche noch gab. Und selbst wenn es nicht Müllers sein muß, es gibt auch in Großstädten keine Pottasche.

Vermutlich hat das Umweltamt oder eine Klimakonferenz das Zeug verboten. Jetzt müssen wir zur nächsten ODL-Sonde und uns unverdächtig daneben stellen, mit einem Zollstock in der Hand für genau 1 Meter über dem Boden zu messen.

Vielleicht gibt es in 2021 wieder Kaliumcarbonat. Guten Rutsch