Uran-Radium-Zerfall

[Peter-1]

Liebe Wissende,
ich suche Hilfe und Erklärung! Bei einigen Messungen des Spektrums von Uranglas, Uranverbindungen und der Bodenprobe von Gottow, habe ich eine für mich nicht erklärbare Beobachtung gemacht. Die Linie bei 63,3 keV für Th234 variiert stark. Sowohl in der Bodenprobe, als auch in einem Uranglas von Schott (altes Farbglas GG17) ist das Verhältnis zu 92,4 keV Th234 etwa 1:1,15, wogegen bei den anderen Proben von UO2 und Uranylnitrat (Merck) das Verhältnis 1:1,96 ist.
Welche Erklärung gibt es dafür?  Ich bin sehr gespannt !

[NoLi]

Ich vermute Natur-Uran (Glas) und abgereichertes Uran (Uranylnitrat).
Liegt bei den 63 keV auch eine Linie aus der Aktinium (Uran-235)-Zerfallsreihe (hab`s gerade nicht im Kopf... )?

Evtl. auch Fluoreszenzstrahlung vom Glas.

Gruß
Norbert

[Lutathera-177]

Mhmm keine Ahnung aber ich versuche mal mit zu rätseln. Norbert hat gute Vorschläge gemacht.

Die Gottow Schlacke enthält angereichertes, separiertes Uran.
Das Glas von Schott ist ebenfalls separiertes Uran, von wann ist es? Natururan oder abgereichert?

Uranylnitrat ist ist von seinen Töchtern getrenntes Uran im natürlichen Verhältnis, oder abgereichert?
Und das Uranoxid? Ist das ein Mineral oder ein Industrieprodukt ohne Tochternuklide?

In ,,Practical Gamma Ray Spectroscopy" werden ein paar Interferenzen für diese Peaks genannt:

Eine Überlappung des 234Th Peak bei 63keV mit dem 64keV Peak von 232Th aus der Thorium Reihe von unter 2%. Der 93 keV Peak überlappt sich mit 228Ac. Sollte aber beides nicht in den Proben enthalten sein (Thorium-Reihe)

Thorium selbst hat außerdem seinen Ka1 Peak bei 93keV. Könnte es mit der Menge an 234Th zusammenhängen? Unterschiedliches Alter der Proben?

In der 235U Reihe sind, wenn ich nichts übersehen habe, ein paar Y um 63 keV mit Emissionswahrscheinlichkeiten aber jeweils unter 0.2%
Die Röntgenpeaks von Sand und Blei liegen nicht in dem Bereich, denke ich.

[NoLi]

Das Uran in den Diebner- und Heisenberg-Versuchen war ausschliesslich Natur-Uran(0,72% U-235). Anreicherungen fanden, wenn überhaupt im Deutschen Reich, nur in sehr kleinem Umfang mit sehr geringen Mengen (mg-Bereich) statt; die deutsche Technik war noch nicht soweit.

Glas (und auch Uranglasur) vor 1945 enthielt ausschliesslich Natur-Uran, Glas nach 1945 hauptsächlich abgereichertes (Abfall)Uran (ca. 0,3% U-235). Gleiches gilt auch für die Uran-Salze Uranylacetat und Urannitrat.

Sand besteht aus Siliziumoxid, also Silizium und Sauerstoff.

Gruß
Norbert

[Na-22]

Ich würde Selbstabsorption der 63 keV Linie in der jeweiligen Probe in die Diskussionsrunde werfen.

Schlacke und Glas besitzen eine geringe Konzentration von Uran pro Volumen. Hier werden niederenergetische Photonen nicht so stark gedämpft.
Bei UO2 und Uranylnitrat ist die Urankonzentration viel größer, so dass eine höhere Selbstabsorption der 63 keV Linie auftritt.

[NoLi]

Ich würde Selbstabsorption der 63 keV Linie in der jeweiligen Probe in die Diskussionsrunde werfen.

Schlacke und Glas besitzen eine geringe Konzentration von Uran pro Volumen. Hier werden niederenergetische Photonen nicht so stark gedämpft.
Bei UO2 und Uranylnitrat ist die Urankonzentration viel größer, so dass eine höhere Selbstabsorption der 63 keV Linie auftritt.

Hmmm, dann müsste auch die rund 90 keV Linie geschwächt auftreten, wenn auch nicht so stark wie die 63 keV Linie.
Konzentration ist etwas irreführend, besser wäre die Bezeichnung DICHTE der Materialien.

Gruß
Norbert

[Na-22]

@Peter-1:
Kannst Du die UO2 und/oder Uranylnitrat Proben so präparieren, dass sie nur eine ganz dünne Schicht ergeben? Je dünner desto besser. Wenn mit dieser Probengeometrie die 63 keV Linie dann besser rauskommt, liegt es tatsächlich an der Selbstabsorption.

[Peter-1]

@Na-22

ich könnte Uranylnitrat in Wasser lösen und auf ein Filterpapier aufbringen. Das wäre eine sehr dünne Schicht. Mit UO2 habe ich jetzt keine Idee wie ich das Pulver sicher  in eine dünne Schicht bringen kann. Es muß ja fest gebunden sein.

[NoLi]

@Na-22

ich könnte Uranylnitrat in Wasser lösen und auf ein Filterpapier aufbringen. Das wäre eine sehr dünne Schicht. Mit UO2 habe ich jetzt keine Idee wie ich das Pulver sicher  in eine dünne Schicht bringen kann. Es muß ja fest gebunden sein.

Laminieren! Oder zwischen zwei Selbstklebefolien ("Tesa-Film") einschliessen.

Gruß
Norbert

[Peter-1]

Hallo Norbert,

das Rätsel ist vermutlich gelöst. Ich habe eine kleine Menge UO2 in Acrylharz eingerührt und so ein Papier bestrichen. War nicht ganz einfach und mit viel Sicherheitsaspekten verbunden. Nun sieht das Spektrum etwas klarer aus! Bei den 63 keV liegt es also an der Selbstabsorption. Der Hinweis war gut 
Was noch < 20 keV strahlt kann ich nicht erklären, aber unterhalb dieser 20 keV bin ich auch sehr vorsichtig.

[DL3HRT]

Was noch < 20 keV strahlt kann ich nicht erklären, aber unterhalb dieser 20 keV bin ich auch sehr vorsichtig.

Röntgenfluoreszenz von Uran bei ca. 13,6 keV (Lapha). Das Uran wird durch die anderen Zerfälle in der Substanz angeregt.

[Na-22]

...
Nun sieht das Spektrum etwas klarer aus! Bei den 63 keV liegt es also an der Selbstabsorption. Der Hinweis war gut 
...

Danke, dass Du so schnell zur Aufklärung beigetragen hast. 

[NoLi]

Hier eine Messanleitung des BMU für die gammaspektrometrische Untersuchung natürlich radioaktiver Stoffe mit Diagrammen, Spektren und Tabellen:

https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Strahlenschutz/strlsch_messungen_gamma_natrad_bf.pdf

Gruß
Norbert