Rechenaufgabe

[Na-22]

Ganz neuer Ansatz/Überlegung zur ursprünglichen Fragestellung (mit hypothetischen Zahlen!):

- Ein Cs-137 Strahler von 100 kBq liefert in 10 cm Abstand eine Dosisleistung  von 1 µSv/h (auf Grund seiner Gammastrahlungskonstante).
- Ein Co-60 Strahler von 100 kBq liefert in 10 cm Abstand eine Dosisleistung von 3,99 µSv/h (auf Grund seiner höheren Gammastrahlungskonstante).

- Ein Dosisleistungsmessgerät ist mit Cs-137 kalibriert ("normiert").

- Das DL-Messgerät zeigt mit dem Cs-137 Strahler in 10 cm Abstand eine DL von 1 µSv/h an. Soll auch so sein!
- Das DL-Messgerät soll mit dem Co-60 Strahler 3,99 µSv/h anzeigen, auf Grund von 30% höherer Empfindlichkeit für Co-60 zeigt es aber 3,99 + 30% = 5,19 µSv/h an. Um wieder auf den realen Wert zu kommen, muß diese DL-Anzeige mit Hilfe eines zusätzlichen Korrekturfaktors um die benannten 30% reduziert werden:  100 : 130 = 0,77 .
- 5,19 µSv/h x 0,77 = 3,99 µSv/h (der auf Grund der Co-60 Dosisleistungskonstante errechnete Sollwert).

Ok?

Gruß
Norbert

Alles korrekt

[sh4711]

Ganz neuer Ansatz/Überlegung zur ursprünglichen Fragestellung (mit hypothetischen Zahlen!):

- Ein Cs-137 Strahler von 100 kBq liefert in 10 cm Abstand eine Dosisleistung  von 1 µSv/h (auf Grund seiner Gammastrahlungskonstante).
- Ein Co-60 Strahler von 100 kBq liefert in 10 cm Abstand eine Dosisleistung von 3,99 µSv/h (auf Grund seiner höheren Gammastrahlungskonstante).

- Ein Dosisleistungsmessgerät ist mit Cs-137 kalibriert ("normiert").

- Das DL-Messgerät zeigt mit dem Cs-137 Strahler in 10 cm Abstand eine DL von 1 µSv/h an. Soll auch so sein!
- Das DL-Messgerät soll mit dem Co-60 Strahler 3,99 µSv/h anzeigen, auf Grund von 30% höherer Empfindlichkeit für Co-60 zeigt es aber 3,99 + 30% = 5,19 µSv/h an.

Nun, wo sollen denn die 3,99 uSv/h herkommen? Das ZR "weiss" doch von einer Dosisleistung
nichts. Das ZR kennt nur Photonen und ihre Wechselwirkungswahrscheinlichkeit und daraus
entstehende Pulse. Bei Co60 sieht es doppelt soviele Photonen die obendrein mit 30% hoeherer
Wahrscheinlichkeit wechselwirken. Also 2 * 1,3 = 2,6 fache Pulsrate.

Ich hatte uebrigens beim LND-Heini nochmal nachgefragt und heute Nacht die Antwort bekommen:
Der mir genannte Faktor 1,3 bezieht sich auf Zaehlwahrscheinlichkeit eines 1,25 MeV-Photons
im Vergleich zu der eines 662 keV-Photons.

[NoLi]

Nun, wo sollen denn die 3,99 uSv/h herkommen?

Aus den oben benannten hypothetischen Ausgangszahlen:

- Die Dosisleistungskonstante von Cs-137 ergibt (hier beispielhaft!) den errechneten Wert 1 µSv/h.
- Die Dosisleistungskonstante von Co-60 ergibt (hier beispielhaft!) mit gleicher Aktivität und gleichem Abstand den errechneten Wert 3,99 µSv/h.

Warum? In dieser Dosisleistungskonstante steckt neben der Aktivität und dem Abstand auch die Photonenenergie und die Photonenanzahl pro Zerfall drin!! Daher der 3,99-fache Wert gegenüber Cs-137.
Die Gamma-Dosisleistungskonstanten beschreiben den tatsächlichen Wert der Dosisleistungen der gammastrahlenden Radionuklide.

Gruß
Norbert

Spinnen wir gedanklich den Faden weiter:
Da das Zählrohr bei Co-60 Photonen 30% mehr als Empfindlichkeit aufweist als bei Cs-137 Photonen, würde unser DL-Messgerät, weil auf Cs-137 "normiert", mit Co-60 Photonenenergie jetzt als Ist-Wert 1,3 µSv/h anzeigen, wenn Co-60 wie Cs-137 pro Zerfall ein Photon emittieren würde. Da aber bei Co-60 pro Zerfall zwei Photonen emittiert werden, wird das Zählrohr bei gleicher Aktivität der Strahler die doppelte Anzahl Photonen registrieren als bei Cs-137 (Ursache = doppelte Photonenflußdichte im Zählrohr). Die DL-Anzeige am Gerät wird daher bei Co-60  2 x 1,3 µSv/h = 2,6 µSv/h betragen. Um auf den tatsächlichen Wert von 3,99 µSv/h zu kommen, muß diese DL-Anzeige mit dem Korrekturfaktor 3,99 : 2,6 = 1,53 multipliziert werden; denn 2,6 µSv/h x 1,53 = 3,99 µSv/h.

Ok?

[sh4711]

Um auf den tatsächlichen Wert von 3,99 µSv/h zu kommen, muß diese DL-Anzeige mit dem Korrekturfaktor 3,99 : 2,6 = 1,53 multipliz
iert werden.

Mein Reden :-). Wuerde auch zu den beiden Diagrammen von LND und Centronic passen.

Zusammengefasst:

Das Ganze steht und faellt mit der Annahme, dass sich die 30% Ueberreaktion wirklich
auf die Photonenwechselwirkungswahrscheinlichkeit (was fuer ein Wort!) beziehen. Ich
bin immer davon ausgegangen (und tue es jetzt noch), zumal es auch der LND-Mensch
zweimal gesagt hat.

Wenn es aber tatsaechlich eine dosisleistungsbezogene Ueberreaktion waere, dann waere
der angezeigte Wert zu hoch und muesste, wie Norbert schon anfangs geschrieben hat,
durch 1,3 dividiert (oder mit 0,77 multipliziert) werden. Dabei sind die Dosisleistungs-
konstanten und die Tatsache, dass Co60 zwei Gammas pro Zerfall ausspuckt, natuerlich
irrelevant.

[Na-22]

Wie muss ich dann die Angaben auf Seite 32 des Gammascout Handbuchs
https://www.gamma-scout.com/wp-content/uploads/Handbuch.pdf
interpretieren?
Es scheint sich um reale Messwerte zu handeln.

Da ist ja ein LND712 verbaut, oder nicht?

[sh4711]

Es scheint sich um reale Messwerte zu handeln.

Hehe, gute Frage. Ausser fuer Cs137 glaube ich das eher nicht. Aber
das bekomme ich raus...

Da ist ja ein LND712 verbaut, oder nicht?

Bei den meisten. Am Anfang gabs nur LND. Dann eine "Mischzeit" mit LND und ZP1401.
Dann wurden die ZP1401 durch den unsaeglichen N205-Mist ersetzt (weil das ZP1401
von Centronic abgekuendigt wurde). Das ging aber nicht lange und so flog das N205
wieder raus. Mittlerweile baut Centronic die ZP1401 wieder aber sie haben bislang keinen
Einzug mehr im GS gehalten...

[NoLi]

In der Tabelle Handbuch Gamma-Scout sind gerundete Zahlen angegeben, mit denen man aber in der Praxis durchaus arbeiten kann.

- 1 GBq Cs-137 führt in 1m Abstand rechnerisch zu einer tatsächlichene Dosisleistung von 86 µSv/h.
- 1 GBq Co-60 führt in 1m Abstand rechnerisch zu einer tatsächlichen Dosisleistung von 372 µSv/h.

- Der Gamma-Scout zeigt bei 1 GBq Cs-137 in 1m Abstand 86 µSv/h (1 Photon pro Zerfall) an.
- Der Gamma-Scout wird bei 1 GBq Co-60 in 1m Abstand 86 µSv/h x 2 (doppelter Photonenfluß, da 2 Photonen pro Zerfall) = 172 µSv/h + 30% ("Überempfindlichkeit") = 224 µSv/h anzeigen (Istwert, weil auf Cs-137 kalibriert und das Gerät alle registrierten Photonen darauf berechnet), soll aber (Sollwert) 372 µSv/h (!)anzeigen. Und diese Differenz muß einem Anzeige-Korrekturfaktor > 1 korrigiert werden, um auf die 372 µSv/h zu kommen (in diesem Rechenbeispiel wäre dieser Korrekturfaktor 372 : 224 = 1,67, also Anzeigewert x 1,67).

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Hallo Rechenkünstler,

ich hoffe dass ich mit meiner Frage hier richtig bin.
Frage:
Wie hoch ist der Anteil der Betastrahlung im Vergleich zur Gammastrahlung bei Ra226?

Hintergrund meiner Frage. Mit einem Eigenbaugerät mit 2x SBM20 ohne weitere Filterbleche messe ich bei einem Ra226 Präparat den Wert 10µSv/h. Nun 2mm Alu vor die Zählrohre und ich sehe ~ 5µSv/h. Damit wäre ein Großteil also Betastrahlung. Könnte vom Pb214, Bi214 oder Pb210, Bi210 kommen.
Dass diese 2mm Al überhaupt keinen Einfluß auf die Gammastrahlung haben hat mich etwas gewundert. Siehe Bild. Rein rechnerich sollte es doch eine Reduktion geben.
Wo mache ich nun Denkfehler?

[NoLi]

Die Ra-226 Folgeprodukte haben zum Teil eine relativ hohe Beta-Endenergie; da sind 2mm Alu etwas zu wenig. Besser wären 3mm oder am besten 4mm. Hier findet dann aber schon eine geringe Gammaabsorption im Alu statt, im Netz kannst Du dazu den prozentualen Anteil der Gammaintensitätsschwächung in Tabellen und/oder Diagrammen finden.
Ansonsten hilft die Gammastrahlungskonstante bzw. Dosisleistungskonstante von Ra-226 weiter (hier bleibt der Beta-Anteil unberücksichtigt, da aus gekapselter Quelle in Platinhülle bestimmt).

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Danke Norbert,

wo im Netz kann ich etwas finden? Ich habe schon vergeblich gesucht.

[NoLi]

Googlen und die Artikel durchsuchen. Manche Tabellen und Graphiken sind in den Artikeln "versteckt".
Stichworte "Gammastrahlungskonstante Radium-226" oder "Ra-226", "Abschirmfaktoren", "Betastrahlung Abschirmung", "Betastrahlung Reichweiten", "Betateilchen Materie Reichweiten", "Betateilchen Material Reichweite", Dosisleistungskonstante,...

Gruß
Norbert

[NoLi]

In der Tabelle Handbuch Gamma-Scout sind gerundete Zahlen angegeben, mit denen man aber in der Praxis durchaus arbeiten kann.

- 1 GBq Cs-137 führt in 1m Abstand rechnerisch zu einer tatsächlichene Dosisleistung von 86 µSv/h.
- 1 GBq Co-60 führt in 1m Abstand rechnerisch zu einer tatsächlichen Dosisleistung von 372 µSv/h.

- Der Gamma-Scout zeigt bei 1 GBq Cs-137 in 1m Abstand 86 µSv/h (1 Photon pro Zerfall) an.
- Der Gamma-Scout wird bei 1 GBq Co-60 in 1m Abstand 86 µSv/h x 2 (doppelter Photonenfluß, da 2 Photonen pro Zerfall) = 172 µSv/h + 30% ("Überempfindlichkeit") = 224 µSv/h anzeigen (Istwert, weil auf Cs-137 kalibriert und das Gerät alle registrierten Photonen darauf berechnet), soll aber (Sollwert) 372 µSv/h (!)anzeigen. Und diese Differenz muß einem Anzeige-Korrekturfaktor > 1 korrigiert werden, um auf die 372 µSv/h zu kommen (in diesem Rechenbeispiel wäre dieser Korrekturfaktor 372 : 224 = 1,67; also Anzeigewert x 1,67).

Gruß
Norbert

Wie ich gerade bemerkt habe, gilt der Dosisleistungssollwert 372 µSv/h bei offenen Blende des Gamma-Scout. Setzt man die Werte mit dem Dosisleistungssollwert 339 µSv/h bei geschlossener Blende ein, so erhält man einen Korrekturfaktor 339 : 224 = 1,48, also rund 1,5; also Displaywert x 1,5).

Also um den korrekten Dosisleistungwert für Co-60 zu bekommen
offene Blende         :  Displayanzeige x 1,67
geschlossene Blende:  Displayanzeige x 1,48

Besser wären beim Gamma-Scout gleich die Angaben solche zusätzlichen Multiplikationsfaktoren (oder Konversionsfaktoren) für die aufgeführten Radionuklide direkt im Handbuch, weil damit deutlich leichter umgegangen werden kann.

Gruß
Norbert

[Henri]

Hallo,

nach dieser doch recht ausführlichen Diskussion    ist mir das da wieder eingefallen:



von hier:

https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,6.msg10.html#msg10


Der Radiation Pager ist ja auf Cs-137 kalibriert. Das bedeutet, wenn ich in einem bestimmten Abstand von einem Cs-137 Strahler eine bestimmte Dosisleistung habe mit einer relativen Ansprechwahrscheinlichkeit des Detektors von 1, und ich tausche nun das Cs-137 gegen ein Co-60 Präparat aus, das genau die Aktivität besitzt, um im selben Abstand zum Detektor die genau gleiche Dosisleistung wie das Cs-137 hervorzurufen,  dann wird mein Detektor aufgrund seiner höheren Ansprechwahrscheinlichkeit bei höheren Strahlungsenergien einen zu hohen Wert anzeigen.

Ich hatte heute noch mal nach einer Tabelle für CsI(Tl) gesucht, aber keine gefunden. Wir hatten ja für die relative Ansprechwahrscheinlichkeit für Co-60 mit einem hypothetischen Wert von 30% gerechnet, also von Co-60 Strahlung werden 30% mehr Impulse detektiert als für Cs-137, bei gleicher Dosisleistung.

Das würde für die oben zitierte Korrekturtabelle aber bedeuten, dass der Faktor 3,891 sehr hoch gegriffen ist; außerdem sollte es doch auch eher Faktor 1/3,891 sein, also 0,257. Bei den Werten in der Tabelle würde der Detektor höhere Energien ja unterschätzen, in Wirklichkeit überschätzt er sie aber?

Bzw. wäre die Tabelle richtig, wenn es darum gehen würde, aus der gemessenen Dosisleistung auf die Aktivität der Quelle zu schließen (?) Bei gleicher angezeigter Dosisleistung und selbem Abstand wäre die Co-60 Quelle (1/3,819) Mal aktiver als die Cs-137 Quelle. Worin in den 3,819 einbezogen ist, dass

(1) bei einem Co-60 Zerfall doppelt so viele Gammaquanten entstehen wie bei einem Cs-137 Zerfall, und
(2) dass der Detektor empfindlicher für die Co-60 Quanten ist, als für die Cs-137 Quanten.

???


Und zuletzt noch was:

in meinem Handbuch für den Dosisleistungsmesser Graetz x50 ist ein Diagramm für die Energieabhängigkeit seines Geiger-Müller-Zählrohrs enthalten. Dort ist die höchste Empfindlichkeit bei etwa 150 keV gegeben und fällt bei höheren Energien deutlich ab. Darauf basiert ja auch die Energiekorrektur von Zählrohren, nämlich die niedrigen Energien, für die das Zählrohr definitionsgemäß "überreagiert", abzuschwächen (da das technisch einfacher ist, als die höheren Energien, für die das Zählrohr "unterreagiert", zu verstärken  ).
Ist es nun bei Szintillatoren genau umgekehrt, dh. je höher die Energie, desto höher die Ansprechwahrscheinlichkeit? Je höher die Energie bei begrenztem Kristallvolumen, desto wahrscheinlicher wird es ja, dass nur ein Teil der Energie des Photons im Kristall abgegeben wird und das Photon den Kristall wieder verlässt.

Viele Grüße,

Henri

[Na-22]

...
Ich hatte heute noch mal nach einer Tabelle für CsI(Tl) gesucht, aber keine gefunden. Wir hatten ja für die relative Ansprechwahrscheinlichkeit für Co-60 mit einem hypothetischen Wert von 30% gerechnet, also von Co-60 Strahlung werden 30% mehr Impulse detektiert als für Cs-137, bei gleicher Dosisleistung.
...

Bild 9 auf Seite 8 könnte Dir weiterhelfen.
Nach meiner Interpretation des Diagramms ist Deine Aussage nicht haltbar  .

[Henri]

...
Ich hatte heute noch mal nach einer Tabelle für CsI(Tl) gesucht, aber keine gefunden. Wir hatten ja für die relative Ansprechwahrscheinlichkeit für Co-60 mit einem hypothetischen Wert von 30% gerechnet, also von Co-60 Strahlung werden 30% mehr Impulse detektiert als für Cs-137, bei gleicher Dosisleistung.
...

Bild 9 auf Seite 8 könnte Dir weiterhelfen.
Nach meiner Interpretation des Diagramms ist Deine Aussage nicht haltbar  .

Ah Danke! Schöne Broschüre!!

Im Radiation Pager dürfte der Kristall näherungsweise vielleicht der 1/2" Kurve entsprechen. Für Cs-137 hat man dann ungefähr 35% Absorptionseffizienz, für Co-60 etwa 25%.  Der Faktor ist also ca. 1,4 - man muss das Messergebnis mit 1,4 multiplizieren, um im vorhin beschriebenen Szenario auf die tatsächliche Dosisleistung zu kommen, wenn man statt Cs-137 Co-60 misst.
Bei einem 1" Kristall wäre der Faktor nur noch ca. 1,1.

Interessant finde ich, dass das Minimum bei ca. 4 MeV erreicht wird und es danach wieder leicht nach oben geht.