STEP SM 5D

[DG0MG]

Ich bin hier an ein Dosisleistungsmessgerät SM 5D der Firma STEP gekommen:

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Es besitzt ein unkompensiertes,  großes Pancakezählrohr (LND 7317) und ist damit gut für Kontaminationsmessungen in Industrie und Medizin geeignet:

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SM heisst "Survey Meter", im Deutschen wird von "Taschenradiometer" gesprochen. Nun gut, wenn man eine größere Umhängetasche hat, mag das stimmen, für eine Hosentasche (wie beim RadiaScan-701) ist das Gerät etwas zu groß.

Es misst entweder in µSv/h oder Bq/cm² - eine dementsprechende Auswahl muss direkt nach dem einschalten getroffen werden. Im Betrieb kann die Messgröße nicht mehr gewechselt werden, dazu ist Aus- und wiedereinschalten nötig.

Technische Merkmale (Angaben des Herstellers):

• Einfache Bedienung
• Leicht, handlich und robust
• Weiter Dosisleistungsmessbereich: 0.1 μSv/h ... 300 μSv/h
• Großer Energiebereich für Photonen (20 keV ... 2 MeV)
• Qualitativer Nachweis von Betastrahlung ab 35 keV
• Messung der Flächenaktivität von Alpha- sowie Betastrahlung
• Mittelwertbildung der Dosisleistung über 60 s
• Akustischer Impulsnachweis (Ticker)
• Signalisierung Zählrohrüberlauf
• Hintergrundbeleuchtung des Displays
• Messgrößen: Äquivalentdosisleistung [μSv/h], Flächenaktivität [Bq/cm²]
• Messbereich
  
  • Ortsdosisleistung Gammastrahlung 0.1 μSv/h ... 300 μSv/h (kalibriert auf Co-60) (Signalisierung Zählrohrüberlauf)
  • Flächenaktivität (kalibriert auf Am-241 und Sr-90) 0,1 .. 199,9 Bq/cm2 · ka (ka = 6 für Am-241) 0,1 .. 199,9 Bq/cm2 · kb (kb = 2 für Sr-90)
• Stromversorgung 2 x 1.5 V (Batterien Typ AA)
• Betriebsdauer typisch >100 h mit Alkalizellen
  (bei Nulleffektmessungen und ausgeschalteter Hintergrundbeleuchtung)
• Gewicht 250 g
• Abmessungen (L x W x H) 145 mm x 80 mm x 40 mm

Das SM 5D wird nicht mehr hergestellt, ein Nachfolgemodell ist das SM 8D: https://www.step-sensor.de/navigation-deutsch/strahlenmess-technik/taschen-radiometer/

Der Verkäufer hat das Gerät als "in sehr gutem Zustand befindlich" beschrieben, umso enttäuschter war ich, als ich das Batteriefach geöffnet habe:

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Aber das liess sich beheben, der bleibende Schaden ist gering. Die Vernickelung auf den Kontaktfedern ist teilweise oder vollständig nicht mehr vorhanden. Um die Elektrolytreste vollständig zu entfernen, musste ich das Gerät komplett zerlegen:

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Das ergab die Gelegenheit für ein paar Detailfotos:

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[NoLi]

Schönes Gerät, Glückwunsch.
Auch der Kalibrierfaktor für die Kont.Messung schient (bezogen auf Sr-90/Y-90) gut hinzuhauen, wie die Messung an der Pottasche zeigt.
Aber was bedeutet in der ersten Zeile das M-Oberstrich in Bq/cm², ist dies der Mittelwert der Kontaminationen seit dem Gerätestart?
Gibt es für die Dosisleistungsmessung noch einen aufschiebbaren Edelstahlabsorber a la INSPECTOR und RANGER oder SM 8 D?

Norbert

[Floppyk]

als ich das Batteriefach geöffnet habe

Tja, irgendwann wird mal jede Batterie undicht, auch die "Auslaufsicheren". Dann ist der Schaden meist groß, bzw. sogar unreparabel.
Ich bin schon seit Jahren dazu übergegangen, bei jedem Batteriewechsel einen Aufkleber mit Datum anzubringen. Dann hat man eine Chance die Batterien rechtzeitig zu wechseln. Das mache ich spätestens nach 3 Jahren des letzten Wechsels.
Dazu benutze ich diese Aufkleber:
https://www.ebay.de/itm/324958074195?var=513930136309

Man kann das Datum zwar mit Permanent-Edding markieren, aber gerade bei Fernbedienungen greift sich das auch wieder ab. Daher empfiehlt sich die Zange und man kneift das Datum einfach aus.

Ach ja, wenn man kein anderes "Opfergerät" für die Batteriefedern findet, mag auch eine anderer Tipp hilfreich sein. Kontakte gründlich reinigen (Glaspinsel) und mit Silberleitlack vollflächig einpinseln.

[DG0MG]

Ich bin schon seit Jahren dazu übergegangen, bei jedem Batteriewechsel einen Aufkleber mit Datum anzubringen. Dann hat man eine Chance die Batterien rechtzeitig zu wechseln. Das mache ich spätestens nach 3 Jahren des letzten Wechsels.

Ich löse das pragmatischer: Zumindest bei Geräten mit AA-Batterien verwende ich die Lithium-Variante (Energizer), wie oben im Bild zu sehen. Die laufen wirklich nicht aus und können drinbleiben. In Geräten, die ich gelegentlich oder häufig verwende und in denen eine 9V-Blockbatterie drin ist (wie z.B. dem Digitalmultimeter) kommen wiederaufladbare 9V-Blöcke. Das hat sich seit Jahren gut bewährt.

Aber was bedeutet in der ersten Zeile das M-Oberstrich in Bq/cm², ist dies der Mittelwert der Kontaminationen seit dem Gerätestart?

Ja, das ist eine zuschaltbare Mittelung über 60 Sekunden. Also der Messwert unten bewegt sich, der oben erscheint nach 1 Minute und bleibt dann stehen. Zu einer neuen Mittelung muss man die zweite Taste zweimal drücken.

Gibt es für die Dosisleistungsmessung noch einen aufschiebbaren Edelstahlabsorber a la INSPECTOR und RANGER oder SM 8 D?

Ja, das gibt es, zumindest beim SM 8D, siehe den Link. Dort ist er im Lieferumfang dabei.
Hier beim SM 5D ist im Handbuch beim Lieferumfang nicht die Rede davon. Ich habe jedenfalls keinen.

Die Gamma-Dosisleistungsanzeige in µSv/h ist auf Co-60 kalibriert. Wie sehr das jetzt abweicht, wenn ich U-nat messe, werde ich noch ermitteln.

Für die Messung der Oberflächenaktivität erscheint mir das Handbuch etwas wenig erklärend:

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Man beachte die Schreibweise des Kalibrierfaktors: "k_alpha" und "k_beta" (in griechischen Buchstaben).
Okay, man muss offenbar mit "fest eingestellten" Faktoren multiplizieren?
Oder macht das das Gerät selbst?
Dazu müsste man ihm ja das Leitnuklid mitteilen können, kann man aber nicht. Womit muss man also multiplizieren? Da schweigt sich das Kapitel 6 "Ermittlung von Messergebnissen" höflich aus. Hauptsache, es wird erklärt, wie man Batterien einlegt. 

Zum Batterien einlegen (2xAA) braucht man übrigens einen Kreuzschraubenzieher - man muss zwei Schrauben herausdrehen. Irgendwo im "Feld" (Anwendung in der Industrie!) Batterien wechseln ist also nicht. Das haben FAG und AUTOMESS besser gelöst, da kann man eine Münze oder den Autoschlüssel zum Öffnen des Batteriefaches nehmen und weder die Schraube noch der Deckel können herunterfallen.

Beim nochmaligen Durchblättern des Handbuches fallen in den Technischen Daten zwei Faktoren K_a und K_b (lateinische Buchstaben) auf. Sollen das die gesuchten K_alpha und K_beta für die Umrechnung sein?

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Demnach müsste mal bei Alpha und Am-241 den Anzeigewert mit 6 multiplizieren,
bei Beta und Sr-90 mit 2.

Aber bei welchem Nuklid stimmt denn die Anzeige sofort? Das wird nicht angegeben.
Der Sinn dahinter erschließt sich mir nicht - hätte man dann nicht gleich die Anzeige auf Sr-90 kalibrieren können und dann bei Alpha/Am-241 nur noch mit 3 multiplizieren müssen?

[NoLi]

Man beachte die Schreibweise des Kalibrierfaktors: "k_alpha" und "k_beta" (in griechischen Buchstaben).
Okay, man muss offenbar mit "fest eingestellten" Faktoren multiplizieren?
Oder macht das das Gerät selbst?
Dazu müsste man ihm ja das Leitnuklid mitteilen können, kann man aber nicht. Womit muss man also multiplizieren? Da schweigt sich das Kapitel 6 "Ermittlung von Messergebnissen" höflich aus. Hauptsache, es wird erklärt, wie man Batterien einlegt. 

Das Zählrohr kann nicht zwischen Alpha- und Betastrahlung unterscheiden, daher die manuelle Umrechnung der Flächenaktivitätsanzeige mit dem Alpha- und Betafaktor (von selbst kann das Gerät dies nicht). Dazu muß das Nuklid und/oder Strahlenart bekannt sein (bei "unbekannt" mit der Papier-Absorptionsmethode ermitteln).

In diesem Faktor steckt auch der Wirkungsgrad (Efficiency) drin.
Alpha-Faktor Ka  x 6 bedeutet 17 %.
Beta-Faktor  Kß  x 2 bedeutet 50 %.

Also wie beschrieben, (gemittelter) Anzeigewert x Kal.Faktor = Messergebnis Bq/cm².

Etwas irreführend ist auch die Bezeichnung "Sr-90" für Kß, denn in diesem Faktor ist auch die Tochter Y-90 enthalten; somit müsste es "Sr-90/Y-90" heißen.

Norbert

[DG0MG]

Dann dürfte das Messgerät aber eigentlich gar nicht in der Endmessgröße mit Einheit anzeigen, sondern nur in cps, oder?
Allerdings steckt hier ja schon die Zählrohr-Fläche mit drin.

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[NoLi]

Dann dürfte das Messgerät aber eigentlich gar nicht in der Endmessgröße mit Einheit anzeigen, sondern nur in cps, oder?
...

Eigentlich ja, besser wäre cps/cm². Denn cps x Kal.Faktor = Bq/cm².
Aber wie Du schon vermutest, ohne Maßeinheitsanzeige wüßte man nicht die Einstellungs- und damit Messart (µSv/h oder Bq/cm²).

Es ist hier so ähnlich wie bei russischen Geräten mit Kontaminationsanzeigen in Partikel/cm² x min. Auch hier muß man letztendlich zur Ermittlung von Zerfälle/Sek x cm², also Bq/cm², einen entsprechenden Kal.Faktor einsetzen und sogar noch die Zeiteinheit Minute berücksichtigen (Bq = 1/Sekunde).

Norbert

[NoLi]

Im Nachfolgemodell SM 8D wurde die gleiche Anzeigemodalität für Oberflächenkontamination wie beim SM 5D verwirklicht:

Zitat aus dem Handbuch:
"STEP-SM8D–BD-DE-20240411
- 15 - Stand 11-04-2024
...
5.10 Messmodus: Flächenaktivität in [Bq/cm²]
Der Wechsel zum Messmodus ,,Flächenaktivität" erfolgt durch Betätigen der Taste 3
,,Unit / Reset" (siehe Abb. 1). Auf dem Display erscheint nachfolgende Anzeige.

Nach DIN ISO 7503 Teil 1 wurden die Kalibrierfaktoren der α- und β-Flächenaktivität
vorgewählt und auf die Nuklide Am 241 (α) und Sr(Y) 90 (β) fest eingestellt.
Die Flächenaktivität kann ermittelt werden, indem der Anzeigewert
mit den im Kalibrierschein angegebenen Kalibrierfaktoren multiplizieren wird:
Messergebnis für Betastrahlung (Flächenaktivität in Bq/cm²):
Anzeigewert ablesen
Messwert M = Anzeigewert x Kalibrierfaktor kβ
Messergebnis für Alphastrahlung (Flächenaktivität in Bq/cm²):
Anzeigewert ablesen
Messwert M = Anzeigewert x Kalibrierfaktor kα

STEP-SM8D–BD-DE-20240411
- 16 - Stand 11-04-2024
Die Kalibrierfaktoren kα und kβ für die Bestimmung der Flächenaktivitäten wurden mit
geeichten Großflächenreferenzstrahlern mit bekannter Oberflächenemissionsrate
ermittelt.
Bei praktischen Messungen ist die mögliche Selbstabsorption der Alpha- bzw. Beta-
Strahlung in der kontaminierten Schicht zu beachten. Um eine maximale Empfindlichkeit
bei Alpha- und Beta-Messungen zu erreichen, sollten die Messungen stets ohne
Energiekompensationsfilter durchgeführt werden."

Warum dies jetzt hier nicht, wie beispielsweise beim RadEye B-20 oder MiniTRACE CDSF, gleich mit dem Kalibrierfaktor in richtigen Bq/cm² als Anzeige verrechnet wird...

Merkwürdig auch hier der Satz: "Nach DIN ISO 7503 Teil 1 wurden die Kalibrierfaktoren der α- und β-Flächenaktivität vorgewählt und auf die Nuklide Am 241 (α) und Sr(Y) 90 (β) fest eingestellt.".
Ja was nun: ist der Kal.Faktor jetzt fest eingestellt? Und wenn ja, warum muß man ihn dann mit dem Anzeigewert verrechnen, um auf die Flächenaktivität zu kommen??

@DG0MG
Hast Du die Mittelwertanzeige bei der abgebildeten Pottaschemessung nach 1 Minute so bekommen? Wenn ja, wären dies etwa 50 % des tatsächlichen SOLL-Wertes von 1,2 Bq/cm² desTütchens. Wenn der abgebildete Mittelwert 0,69 Bq/cm² den Beta-Anzeigewert darstellt, der gemäß Handbuch mit dem Faktor 2 multipliziert werden soll, würde das Ergebnis 0,69 x 2 = 1,38 Bq/cm² dem SOLL-Wert deutlich näher kommen.

Norbert

[Casi]

Ich löse das pragmatischer: Zumindest bei Geräten mit AA-Batterien verwende ich die Lithium-Variante (Energizer), wie oben im Bild zu sehen. Die laufen wirklich nicht aus und können drinbleiben. In Geräten, die ich gelegentlich oder häufig verwende und in denen eine 9V-Blockbatterie drin ist (wie z.B. dem Digitalmultimeter) kommen wiederaufladbare 9V-Blöcke. Das hat sich seit Jahren gut bewährt.

Das kann ich nur unterschreiben. Mache ich auch schon einige Jahre und bin Auslauffrei. Ich habe die Vartas im Einsatz, auch als 9V-Block. Der Mehrpreis sind mir meine Geräte mehr als wert
Ein weiterer Vorteil, gerade für Taschengeräte, ist das geringere Gewicht 

[DG0MG]

Ja was nun:ist der Kal.Faktor jetzt fest eingestellt? Und wenn ja, warum muß man ihn dann mit dem Anzeigewert verrechnen, um auf die Flächenaktivität zu kommen

Ja siehste, das meine ich. Das ist schon sehr verwirrend geschrieben. Einen "fest eingestellten" Faktor muss ich selbst berücksichtigen.

Hast Du die Mittelwertanzeige bei der Pottaschemessung nach 1 Minute so bekommen?

Ja, habe ich, allerdings war das ohne Augenmerk auf den Messwert, nur fürs Foto schnell so hindrapiert. Vielleicht nicht von ganz zu Beginn der Mittelungsperiode.

Eine "echte" Messreihe hab ich soeben mal durchgeführt: Jedesmal das Gerät wieder vom Pottasche-Tütchen runtergenommen, das Pulver in der Tüte zusammengeschüttelt und wieder möglichst gleichmäßig darin verteilt, dann wieder eine über 60 Sek. gemittelte Messung. Das, was das Gerät im Display anzeigt:

• 0,91 Bq/cm²
• 0,90 Bq/cm²
• 0,88 Bq/cm²
• 0,88 Bq/cm²
• 0,88 Bq/cm²
• 0,91 Bq/cm²
• 0,91 Bq/cm²
• 0,88 Bq/cm²
• 0,92 Bq/cm²
• 0,93 Bq/cm²

Die Wiederholgenauigkeit bei diesem Vorgang ist schon erstaunlich hoch.

[NoLi]

Mir dämmert da was:

"Nach DIN ISO 7503 Teil 1 wurden die Kalibrierfaktoren der α- und β-Flächenaktivität
vorgewählt und auf die Nuklide Am 241 (α) und Sr(Y) 90 (β) fest eingestellt."
Man hat den Alpha-Kalibrierfaktor (Am-241) und Beta-Kalibrierfaktor (Sr-90) nach DIN 7503 Teil 1 ("Ermittlung von Oberflächenaktivitäten") bestimmt und als festen Verrechnungswert im Gerät eingegeben.

"Die Flächenaktivität kann ermittelt werden, indem der Anzeigewert
mit den im Kalibrierschein angegebenen Kalibrierfaktoren multiplizieren wird:
..."
Wenn andere Nuklide als Am-241 oder Sr-90 vorliegen, muß das auf Am-241/Sr-90 bezogene Ergebnis mit einem weiteren Korrekturfaktor ("neuer Kalibrierfaktor") aus dem beiliegenden Kalibrierschein multipliziert werden, um auf das richtige Ergebnis Bq/cm² für das gemessene Nuklid zu kommen. Das SM 5D bezieht daher alle Beta-Messungen und -Anzeigen somit auf Sr-90.

Hier mit der Pottasche werden die Messergebnisanzeigen auch wie von Sr-90 bewertet. Da Kalium-40 aber eine andere Betaenergie hat, kommen Differenzen zustande; man müsste das angezeigte Ergebnis also mit einem K-40 Korrekturfaktor multiplizieren.

Norbert

[DG0MG]

Man hat den Alpha-Kalibrierfaktor (Am-241) und Beta-Kalibrierfaktor (Sr-90) nach DIN 7503 Teil 1 ("Ermittlung von Oberflächenaktivitäten") bestimmt und als festen Verrechnungswert im Gerät eingegeben.

Wenn das so wäre (was man ja durchaus machen könnte), dann müsste es ja eine Möglichkeit geben, den jeweiligen Kalibrierfaktor (für Alpha oder Beta) im Gerät auszuwählen. Kann man aber nicht. Jedenfalls nicht im SM 5D, um den es hier geht. Kann ja in späteren Modellen anders gelöst worden sein.

Wenn Du stattdessen meinst, dass nur der Faktor für Beta (konkret Sr-90/Y-90) schon eingerechnet ist und der auch angezeigt wird und man nur bei Alpha (Am-241) manuell eingreifen müsste, dann bräuchte man im Handbuch nicht beide Faktoren angeben. So ist es auch nicht beschrieben. Es sind sowohl für Beta wie auch für Alpha Formeln angegeben. Siehe oben den Handbuchscan.

Meine Theorie ist, dass der Anzeigewert in Bq/cm² der CPS-Wert geteilt durch die Fläche des ZR in cm² ist. Man also erstmal von 100% Ansprechwahrscheinlichkeit ausgeht. Dagegen spricht allerdings die Formulierung "fest eingestellt". Mal sehen, ob man das irgendwie verifizieren kann.

[NoLi]

Ich denke, im Gerät gibt es keine Nuklidauswahl mit entsprechenden Kalibrierfaktoren, sondern nur eine Eingabemöglichkeit, und diese wird für Sr-90 genutzt.

Messwert M = Anzeigewert (bezogen auf Sr-90) x Kalibrierfaktor Kß (bezogen auf anderes Nuklid)

Vielleicht ist hier auch die Bezeichnung "Kalibrier"faktor unglücklich gewählt, Korrekturfaktor würde es vielleicht besser treffen.
Man müsste die anderen Kalibrierfaktoren Ka und Kß aus dem Kalibierschein mal sehen.

Norbert

[DG0MG]

Messwert M = Anzeigewert (bezogen auf Sr-90) x Kalibrierfaktor Kß (bezogen auf anderes Nuklid)

Das würde bedeuten, dass die Geräteanzeige bei Sr-90 ohne weitere manuelle Rechnung stimmt.
Das wäre sinnvoll, ja - aber ich glaube nicht, dass das so ist. Denn es steht ja da, dass die Kalibrier- (oder Korrektur-)faktoren(!) für k_alpha und k_beta mit Großflächenreferenzstrahlern ermittelt wurden. Sie spielen also beide eine Rolle für den Benutzer.

Selbst, wenn dem so wäre, dass die Anzeige schon auf Sr-90 korrigiert ist, bliebe beim Lesen des Handbuchs trotzdem die Verwirrung, ob die Anzeige nun nochmal mit irgendetwas zu multiplizieren ist, oder nicht.

Und ganz besonders schlimm finde ich, dass man über die Interpretation(!) einer Bedienungsanleitung diskutieren muss.

[NoLi]

Das würde bedeuten, dass die Geräteanzeige bei Sr-90 ohne weitere manuelle Rechnung stimmt.
...

Genau so sehe ich es.

...
Das wäre sinnvoll, ja - aber ich glaube nicht, dass das so ist. Denn es steht ja da, dass die Kalibrier- (oder Korrektur-)faktoren(!) für k_alpha und k_beta mit Großflächenreferenzstrahlern ermittelt wurden. Sie spielen also beide eine Rolle für den Benutzer.

Wenn für andere Radionuklide deren Kalibrierfaktoren bestimmt wurden, würde der Quotient aus beiden den Korrekturfaktor ergeben.

...
Selbst, wenn dem so wäre, dass die Anzeige schon auf Sr-90 korrigiert ist, bliebe beim Lesen des Handbuchs trotzdem die Verwirrung, ob die Anzeige nun nochmal mit irgendetwas zu multiplizieren ist, oder nicht.

Und ganz besonders schlimm finde ich, dass man über die Interpretation(!) einer Bedienungsanleitung diskutieren muss.

DAS sehe ich 100%-ig auch so!

Am besten mal bei der STEP Sensortechnik und Elektronik Pockau GmbH Telefon: 037367 9791 nachfragen.

Norbert