Pottasche: Katastrophenschutz-Kalibrierung

[DL3HRT]

Du warst ein wenig zu spät. Die Pottasche wurde mittlerweile aufgegessen (in Form von Weihnachtsgebäck).  Wir sind mit unserer Anwendung eben nur eine Randgruppe  .

[NoLi]

Hallo Peter.

Tipp: Kaufland. Nicht aber bei den Backzutaten, sondern bei den GEWÜRZEN (??). Preis € 0,49/Stück mit 30 gr.
War vor Weihnachten noch im Regal.

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Hallo Norbert,

du mußt auf einer Trauminsel mit einem super Kauf..d leben.
Ich vermute dass Biontech alle Bestände für den Impfstoff aufgekauft hat.
Kommende Woche gehe ich zu meinem Apotheker meines Vertrauens. Dann klebe ich Tütchen und biete es im Netz als Kalibrier-Standard an. Danach bin ich reich und gehe auf die Trauminsel. 

[Henri]

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

Ich glaube, Peter, Du bis zu spät dran. Vieles vom leckeren Weihnachtsgebäck war schon Ende November ausverkauft 

Bei mir im Supermarkt gab es sonst immer die Tüchen von Fuchs, aber dieses Jahr sind mir die auch nicht aufgefallen. Dabei habe ich gerade vorhin die Backzutaten-Abteilung geplündert 

[Peter-1]

Ein Experiment und eine Milchmädchenrechnung

Versuch:
In einem Mörser wurde 99,5% KCl sehr fein gerieben. Dann durch ein Sieb mit 100µm Maschenweite genau 500mg auf eine Fläche von 5 x 6 cm verteilt. Der Flächengrund ist eine Klebeschicht, so dass die Körner gut fixiert sind. Darauf eine dünne Folie als Schutz. Somit habe ich bei 16,4 Bq/Gramm KCl jetzt eine ges. Aktivität von 8,2 Bq.
Nach jeder Seite also meßbare 4,1 Bq. Das SBT10A hat etwa 35% Empfindlichkeit für Beta. Damit 4,1 Bq * 0,35 = 1,435 CPS.
Gemessen habe ich (netto) 90 CPM = 1,5 CPS.

Es wäre zu schön, wenn das stimmt 

[Henri]

Ein Experiment und eine Milchmädchenrechnung

Versuch:
In einem Mörser wurde 99,5% KCl sehr fein gerieben. Dann durch ein Sieb mit 100µm Maschenweite genau 500mg auf eine Fläche von 5 x 6 cm verteilt. Der Flächengrund ist eine Klebeschicht, so dass die Körner gut fixiert sind. Darauf eine dünne Folie als Schutz. Somit habe ich bei 16,4 Bq/Gramm KCl jetzt eine ges. Aktivität von 8,2 Bq.
Nach jeder Seite also meßbare 4,1 Bq. Das SBT10A hat etwa 35% Empfindlichkeit für Beta. Damit 4,1 Bq * 0,35 = 1,435 CPS.
Gemessen habe ich (netto) 90 CPM = 1,5 CPS.

Es wäre zu schön, wenn das stimmt 

Hallo Peter,

so was ähnliches habe ich auch schon mal gemacht (mit 600mg auf 30cm², also 20mg/cm² Flächenbelegung) und bin auch auf eine Betaempfindlichkeit von ca. 35% gekommen, was sich super mit dem Datenblatt deckt. Das funktioniert schon so 


Wenn man es ganz genau haben möchte, muss das KCl vor dem Wiegen getrocknet werden, da es hygroskopisch ist.

Und dann muss man noch die Selbstabsorption selbst in einer dünnen Schicht berücksichtigen. Da Du aber grade mal eine Flächenbelegung von 17mg/cm² verwendet hast, spielt diese hier keine sehr große Rolle. Sie beträgt im Bereich von 10-50mg/cm² etwa 0,45% pro mg/cm². Bei Dir also ca. 8%.

Was auch noch wichtig ist: dass der Strahler auf einer Unterlage aus Atomen mit möglichst geringer Ordnungszahl liegt. Also z.B. Holz oder Kunststoff, aber nicht Stahl oder sogar Blei. Denn das streut einen gewissen, unbekannten Anteil der Betastrahlung zurück, so dass Du nicht mehr einfach davon ausgehen könntest, dass 50% der emittierten Teilchen in Richtung Deines Zählrohrs flitzen und die andere Hälfte irgendwohin verschwindet.

35% Effizienz ist schon ganz ordentlich, oder? 

Viele Grüße!

Henri

[NoLi]

Leider sind die Betrachtungen nicht ganz richtig, aber auch nicht unrichtig.

Für Kontaminationsbeurteilungen wird in Russland, Belarus und Ukraine (in diesen Ländern werden die meisten osteuropäischen Strahlungsmessgeräte hergestellt) der Teilchenfluss in PARTIKEL/cm²min verwendet, in Westeuropa die ZERFÄLLE/cm²sec (= Bq/cm²).

Für den Teilchenfluß benutzt man die 2-Pi-Methode, d.h. man betrachtet die Anzahl der in Richtung Detektor emittierten Teilchen und lässt die in Richtung Oberfläche ausgesandten außer Betracht (sind für den Menschen zur Bestrahlung auch in erster Linie nicht relevant).

Für die Bewertung in Bq/cm² findet die 4-Pi-Methode statt, d.h. es müssen ALLE von einem radioaktiven Stoff emittierten Partikel bewertet werden, auch die vom Detektor weg in Richtung Oberfläche emittierten.

Im Fall des Versuchs von Peter erfolgte die Bewertung nach der 2-Pi-Methode mit dem Ergebnis von einer Detektor-Efficiency, also Wirkungsgrad, von 35% (dies deckt sich mit der russischen Angabe, weil die ja diesem Schema bewerten). (Aber "Korinthenkacker" sagt:  1,5 cps : 4,1 Bq = 0,366 = 36,6%  ).
Im Fall der 4-Pi-Bewertung in Bq/cm² muß man die gesamte Zerfallsanzahl der 500 mg KCl, in dieser sehr dünnen Flächenbelegung ohne Berücksichtigung der Selbstabsorption, ansetzen. Als Ergebnis erhält man dann   1,5 cps : 8,2 Bq = 0,18 (18%)   ; ein für ein Endfenster-GM-Zählrohr auch sehr guter Wert.

Gruß
Norbert

[Henri]

Leider sind die Betrachtungen nicht ganz richtig, aber auch nicht unrichtig.

Für Kontaminationsbeurteilungen wird in Russland, Belarus und Ukraine (in diesen Ländern werden die meisten osteuropäischen Strahlungsmessgeräte hergestellt) der Teilchenfluss in PARTIKEL/cm²min verwendet, in Westeuropa die ZERFÄLLE/cm²sec (= Bq/cm²).

Für den Teilchenfluß benutzt man die 2-Pi-Methode, d.h. man betrachtet die Anzahl der in Richtung Detektor emittierten Teilchen und lässt die in Richtung Oberfläche ausgesandten außer Betracht (sind für den Menschen zur Bestrahlung auch in erster Linie nicht relevant).

Für die Bewertung in Bq/cm² findet die 4-Pi-Methode statt, d.h. es müssen ALLE von einem radioaktiven Stoff emittierten Partikel bewertet werden, auch die vom Detektor weg in Richtung Oberfläche emittierten.

Im Fall des Versuchs von Peter erfolgte die Bewertung nach der 2-Pi-Methode mit dem Ergebnis von einer Detektor-Efficiency, also Wirkungsgrad, von 35% (dies deckt sich mit der russischen Angabe, weil die ja diesem Schema bewerten). (Aber "Korinthenkacker" sagt:  1,5 cps : 4,1 Bq = 0,366 = 36,6%  ).
Im Fall der 4-Pi-Bewertung in Bq/cm² muß man die gesamte Zerfallsanzahl der 500 mg KCl, in dieser sehr dünnen Flächenbelegung ohne Berücksichtigung der Selbstabsorption, ansetzen. Als Ergebnis erhält man dann   1,5 cps : 8,2 Bq = 0,18 (18%)   ; ein für ein Endfenster-GM-Zählrohr auch sehr guter Wert.

Gruß
Norbert

Hmm verstehe, was Du meinst, aber die Effizienz des Zählrohrs (nicht des Messgeräts!) ist ja eine nur dem Zählrohr eigene physikalische Eigenschaft: wieviele Betateilchen treffen auf, wieviele davon werden registriert?

Das ist ja was anderes als das Verhältnis von der Aktivität einer vorhandenen Kontamination zu den Impulsen des Zählrohrs (was ja eher einem "Kalibrierfaktor" entspricht), denn hier ist Geometrie, Selbstabsorption, gff. auch Abstand, ja ein Thema - nicht alles, was in Richtung Zählrohr fliegt, kommt auch dort an. Und auch Tochternuklide muss man berücksichtigen: man muss ja wissen, was man misst, um eine konkrete Aussage treffen zu können, wie viel Becquerel des Mutternuklids nun auf einer Oberfläche sind.

Wenn ich also ein Zählrohr beschreiben möchte, z.B. in einem Datenblatt, mache ich das ja am besten, wenn ich alle weiteren Faktoren möglichst ausklammere, dh. ich lege die Teilchenflussdichte zugrunde. Dann kann ich das vergleichen.

Wenn ich den so gewonnenen Effizienzwert für die Praxis nutzen möchte, z.B. um zu messen, ob die Freigrenzen der Strahlenschutzverordnung eingehalten werden, ist es gut, nicht erst umrechnen zu müssen: da macht es Sinn, wenn gleich die Aktivität angezeigt wird. Aber dafür braucht es halt diese zusätzlichen Informationen. Kontaminationsmonitore, die in Bq/cm² messen und nicht in ips, haben ja aus genau diesem Grunde umschaltbare Kalibrierfaktoren für verschiedene Nuklide hinterlegt.

Oder sehe ich das falsch?

Viele Grüße,

Henri

[NoLi]

Hallo Henri.

Ein Thema, was nicht so einfach einzeln zu betrachten ist, denn irgendwie hängt alles miteinander zusammen.

Ein Messgerät ist ohne Detektor eigentlich gar nichts, erst der Detektor macht daraus ein Nachweis- oder Messgerät. Was ein Messgerät letztendlich anzeigt, hängt somit von der Bauart und Güte des Detektors ab. Die Güte, also die Effizienz, ist wiederum abhängig von der Strahlungsart und der Strahlungsenergie. Selbst bei einer Strahlungsart, in unserem Beispiel der Betastrahlung, ist die Effizienz sehr abhängig von der Energie der Strahlung; es ist auch bei einem Endfenster-GM-Zählrohr ein großer Unterschied, ob ich jetzt die Effizienz von z.B. Ni-63 (ß-max. ~70 keV), C-14 (ß-max. ~ 160 keV), Co-60 (ß-max. ~ 300 keV), Cs-137 (ß-max. ~ 500 keV) oder Sr-/Y-90 (ß-max. ~500 keV/2300 keV) betrachte. Daher wird normalerweise in dem Begleitschein zum Zählrohr neben der Arbeitsspannung auch bei Angabe der Effizienz das benutzte Radionuklid angegeben.

Bei quantitativen Messungen (also in Bq/cm²) muß dann noch zusätzlich die Messgeometrie der Kalibrierung berücksichtigt werden, sonst werden bei den Kontaminationsmessungen auch hier nur "Hausnummern" angezeigt.

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Dicker Knoten in meinen Hirnwindungen 

Bisher dachte ich dass Bq, die Anzahl der zefallenen Kerne ist. D.h. ein Stück Materie, Mineral, Stoffgemisch hat eine bestimmte Aktivität.
Und nun gibt es die Größe Bq/cm² ?
Welche Geometrie muß ich mir jetzt vorstellen?
Genau so verstehe ich nicht, wieso der Abstand nicht einbezogen wird. Liegt ein Präparat immer im Abstand Null auf dem Detektor?
Es ist schlimm, wenn am immer alles verstehen will  Aber wie kommt man sonst weiter?

[NoLi]

Dicker Knoten in meinen Hirnwindungen 

Bisher dachte ich dass Bq, die Anzahl der zefallenen Kerne ist. D.h. ein Stück Materie, Mineral, Stoffgemisch hat eine bestimmte Aktivität.
Und nun gibt es die Größe Bq/cm² ?
Welche Geometrie muß ich mir jetzt vorstellen?
Genau so verstehe ich nicht, wieso der Abstand nicht einbezogen wird. Liegt ein Präparat immer im Abstand Null auf dem Detektor?
Es ist schlimm, wenn am immer alles verstehen will  Aber wie kommt man sonst weiter?

Peter,

Wissen ist Macht ---> nichts Wissen macht nichts...

Aber ernsthaft:

Bq ist nicht die Anzahl der zerfallenen Kerne, sondern die Anzahl der momentan zerfallenden Kerne pro Sekunde!

Bei Aktivitätsangaben in Bq/cm² versteht man die Anzahl der momentan zerfallenden Kerne pro Sekunde und cm² auf einer Oberfläche mit Kontamination (Verschmutzung) durch radioaktive Stoffe.
Zur Ermittlung dieses Wertes wird der Detektor erst kalibriert, also seine Messempfindlichkeit mit Hilfe eines Referenzstrahlers mit bekannten Werten (Bq; Bq/cm²) bestimmt und dann der Detektor so knapp wie möglich über die Messfläche gehalten/geführt (i.d.R. minimal 1 cm), um eine Detektorkontamination durch Oberflächenkontakt zu verhindern. Folglich muß auch eine Kalibrierung/Effizienzbestimmung im gleichen Abstand wie die spätere Messung erfolgen, sofern man eine quantitative Aussage erhalten will!

Gruß
Norbert

[NoLi]

Hier mal in diesem Vortrag auf den Seiten 18 bis 20 (Folie 35 bis 39) Bilder von der LB-124 Scint-Kalibrierung eines renommierten Herstellers:

https://docplayer.org/5990537-Neue-entwicklungen-in-der-strahlenschutzmesstechnik.html

Eine etwas suboptimale Vorgangsweise. Die aktive Oberfläche des Prüfstrahlers befindet sich genau in der Ebene des Prüfadapters (Folie 38), der Prüfling wird mit seiner Unterseite (kleine 3mm-Stege rechts und links vom Detektor) direkt auf den Prüfadapter abgestellt (Folien 37 + 39). Die somit ermittelten und abgespeicherten Kalibrierfaktoren und Wirkungsgrade gelten nur, wenn das Messgerät jetzt beim Anwender auch auf genau die gleiche Art und Weise auf die mutmaßlich kontaminierte Oberfläche abgestellt wird. Gerätekontamination droht!

Wir benutzen bei uns für die quantitative Kontaminationsermittlung in Bq/cm² daher nicht die vom Herstellen abgespeicherten Gerätefaktoren, sondern bestimmen mit eigengebauten Prüfadaptern, in denen das Kalibrierpräparat 1 cm vertieft eingelassen wird, die Faktoren und Wirkungsgrade und geben diese in frei verfügbare Kalibrierfaktorspeicherplätze ein. Denn wie schon erwähnt, sollten Kontaminationsmessungen zum Schutz des Detektor möglichst in mindestens 1 cm Abstand von der Prüfoberfläche durchgeführt werden.

Aber ich gebe zu, bei der Herstellermethode erhält man deutlich bessere Detektorempfindlichkeiten (böse Zunge: Verkaufsargument?). Mir sind aber etwas schlechtere Faktoren, welche bei Messungen der Realität besser entsprechen, wesentlich lieber.


Peter: welche Werte würden denn rauskommen, wenn Du dein SBT-10A mit dem 500 mg-KCl-Präparat in 1 cm Abstand testen würdest?

Norbert

[Peter-1]

Hallo Norbert,

nun habe ich noch einmal den Versuch mit den 500mg KCl gemacht. Dabei ist anzumerken, dass das Schutzgitter über dem SBT10A eine ges. Transmission von 80% hat und 1,5mm Stärke hat.
a) das Plättchen direkt aufgelegt netto 66,1 CPM
b) das Plättchen in 1cm Abstand netto 46 CPM
c) das Plättchen in 2cm Abstand netto 40 CPM

Ich muß gestehen dass ich mit diesen Werten nicht viel anfangen kann. Sicher hast du eine Erklärung. 

[NoLi]

Das bedeutet, dass der Wirkungsgrad/Effizienz/Efficiency des SBT-10A gegenüber der Kontaktmessung in 1 cm Abstand um 30%, in 2 cm Abstand um 40% abnimmt.
Dies zu wissen ist bei quantitativen Messungen enorm wichtig.

Grund ist   a) die Luftschwächung der Energie eines Teils der Betas;  b) das erhöhte Auftreten sehr niederenergetischer Betas auf Grund von a) und eine vermehrte Absorption dieser sehr niederenergetischen Betas im Zählrohrfenster;  c) der vermehrte "Vorbeiflug" von Betateilchen am Zählrohrfenster.

Gruß
Norbert

[NoLi]

  MÜLLER`S POTTASCHE (Kaliumkarbonat) im 30 Gramm Tütchen ist in den Filialen von K.ufland wieder da: diesmal am Sonderstand mit Weihnachtsbackzutaten zu finden (zumindest bei uns).
Preis 0,59 EUR/Stück für diesen radioaktiven "Prüfstrahler" 

30 Gramm Pottasche: Kalium-40 = 536 Bq = 17,8 Bq/g  ;  89,5 % Beta-Zerfälle / 10,3 % Gamma-Emission ; Halbwertszeit 1,2536 Milliarden Jahre. Beta-max Energie 1,311 MeV ; Gamma-Energie 1,461 MeV

Norbert