DLM1420 Geigerzählermodul des Bundesamts für Strahlenforschung

[DG1ROL]

Hallo zusammen,

ich stelle hier mein Bastelvorhaben vor:
Seit Jahren schlummert eine DLM 1420-2200-4 Platine mit ZP1221 und ZP1301 Zählrohren in meiner Bastelkiste. Die gebrauchte Platine stammt aus einer ODL Messstation des Bundesamtes für Strahlenschutz und dürfte aus den 90er Jahren kommen. Versorgungsspannung 12 V  ( 8 ... 18 V).

Die beiden Gammazählrohre:
ZP1221  rechts auf dem Foto für Niedrigdosis (ND) Messung, Nullrate 60 Impulse pro Minute, im Zimmer ca. 110 Impulse pro Minute inkl. Nullrate
ZP1301  links auf dem Foto für Hochdosis (HD) Messung, Nullrate 2 Impulse pro Minute, noch nicht ausprobiert, da sehr unempfindlich

Am ZP1221-Ausgang kommen saubere Signale mit ca. 100 𝜇s Breite und ca. 4,8 Volt Amplitude raus.

Die Auswertung:
Ich konnte bei AATIS einen wunderbaren Bausatz von Karsten DL3HRT bestellen. Die AS602 Platine mit LCD Anzeige ist mit einem vorprogrammierten PIC ausgestattet, kann per RS232 mit Nullrate etc. parametriert werden und kann per Taster zwischen 3 Modi umgeschaltet werden:
- Minütliche Zählung
- cps (Impulse pro Minute)
- Mikrosievert auf zwei Nachkommastellen
  (Genaueres im AATIS Heft Nr. 29. www.aatis.de)

Für die Betrachter, die in das Foto der Platine reinzoomen und sich über die "matschige" Bildqualität wundern: Die Platine mitsamt Zählrohren ist sehr dick mit einem durchsichtigen Lack bedeckt und dadurch freilufttauglich. Sie war im vorgesehenen Einsatz nur mit einem Kunststoffrohr bedeckt. Zur Zirkulation war dieses natürlich gut belüftet und somit der Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Vermutlich sollte der Lack unter anderem die Hochspannung von ungewollten Überschlägen abhalten. Die Schaltung ist übrigens für einen längeren Weg bis zur Auswerteschaltung ausgelegt und hat daher allen Anschlüssen gasgefüllte Überspannungsschutzbauteile.

Ich habe vor, das ganze transportabel  in ein Gehäuse einzubauen und natürlich eine Befestigung für Stativ oder Freiluftmessung vorzusehen.

Meine erste Frage:
Da ich, bedingt durch die Zählrohre, ausschließlich Gammastrahlung messen werde: Kann ich ein geschlossenes Aluminiumgehäuse verwenden? Wie seht Ihr das?

Ich freue mich auf Eure Meinung!

Roland, DG1ROL

[NoLi]

Meine erste Frage:
Da ich, bedingt durch die Zählrohre, ausschließlich Gammastrahlung messen werde: Kann ich ein geschlossenes Aluminiumgehäuse verwenden? Wie seht Ihr das?

Hallo Roland,

willkommen im Forum!

Zu Deiner Frage: die Dosisleistungskalibrierung ist auf das ursprüngliche Kunststoffrohrgehäuse abgestimmt; bei der Verwendung von Aluminium stimmt diese dann nicht mehr ganz genau im niederenergetischen Photonenenergiebereich. Wie hoch diese Diskrepanz ist, kann ich leider nicht beurteilen...wenn Du aber ein dünnwandiges Alu-Rohr verwendest, dürfte sie allzu sehr ins Gewicht fallen. Geht nicht ein, von der Wandstärke her, ähnliches Kunststoffrohr, zum Beispiel aus dem Baumarkt?

Die Überprüfung der Kalibrierung der IMIS-Bundesmessstellensonden erfolgt im 3-Jahres-Rhythmus mit einer ringförmigen Cs-137 Strahlenquelle (662 keV) aus Aluminium.

Gruß
Norbert

[Henri]

Hallo Roland,

herzlich willkommen!

Jetzt stellt sich noch die Frage, ob die Platine ausgebaut und entsorgt wurde, weil einfach auf die nächste Generation umgerüstet wurde, oder ob sie fehlerhaft war. Immerhin stand sie jahrzehntelang draußen, im Winter mit Eiszapfen und Hagel, und im Sommer knallt die Sonne drauf (und ab und zu mal ein Fußball dagegen). Durch die dicke Kúnststoffschicht ist sie ja kaum mehr reparabel. Und da die Sonden ja nur im Behördenumfeld vertrieben wurden, müssen sie zwangsläufig einer Gitterbox entstammen, die auf ihrem Weg zur ordnungsgemäßen Entsorgung (zu unserer großen Freude) umgeleitet wurde 

Wenn Du die Möglichkeit hast, würde ich mal auf "Echocounts" testen, also zwei kleine statt einem großen Impuls, sowie auf Temperaturgang.
Echocounts zeigen, dass das Zählrohr am Ende ist, Temperaturgang deutet eher auf in die Jahre gekommene Elektronik hin. Zum Glück kann man das bei diesem Wetter super testen 

Auf http://80.153.15.213/ gibt es eine Demoinstallation des Messwertsenders, auf die mein Kinderschutzfilter mich leider nicht mehr zugreifen lässt :-) Ich glaube, da gab es  eine Info-Seite, wo die ganzen möglichen Fehlerquellen erklärt wurden.

Im Zweifelsfall könntest Du dann immer noch versuchen, das Zählrohr mit einer eigenen Elektronik anzusteuern.

Jedenfalls wünsche ich Dir aber, dass Du ein "gutes" Exemplar erwischt hast 

Viele Grüße!

Henri

[DG1ROL]

Hallo Norbert,

danke für die Infos. Ich dachte daran, ein formschönes Gehäuse aus Aluprofil zu bauen, eventuell auch mit Schlitzen. Dann hätte ich das Teil in die Nähe einer ODL Sonde des Bundesamtes gebracht und danach die Parameter so eingestellt, dass der Wert mit dem im Internet übereinstimmt.

Trotzdem werde ich nochmal über eine Alternative aus Kunststoff nachdenken. Die Sache mit dem niederenergetischen Bereich und Abschirmung durch Alu hatte ich nicht bedacht.

Vielen Dank dafür!
Roland

[DG1ROL]

Hallo Henri,
natürlich hoffe auch ich, dass die Sonde nicht wegen Defekt ausgebaut wurde. Bisher arbeitet sie zuverlässig, was Temperaturunterschiede von ca. 15 Grad betrifft. Ich werde sie zusätzlich noch auf dem winterlichen Balkon testen.

Kannst Du bitte die Echocounts erläutern? Wie werden die vom defekten Zählrohr erzeugt und wie kann ich sie feststellen?

Danke für den interessanten Link. Wird meine Nachtlektüre ...

Gruß
Roland

[DL3HRT]

Kannst Du bitte die Echocounts erläutern? Wie werden die vom defekten Zählrohr erzeugt und wie kann ich sie feststellen?

Verschiedene Fehlerbilder der Sonde sind hier beschrieben: LINK

Meine DLM1420-Sonde macht bei höherer Außentemperatur Probleme. Da treten dann oft zusätzliche Impulse auf und die berechnete ODL steigt auf 0,3 - 0,5 µSv/h an. Das beginnt ab ca. 30°C im Sondengehäuse, also meist um die Mittagszeit. Im Herbst und Winter arbeitet sie dagegen einwandfrei.

Der Effekt hat mit der Alterung der Zählrohre zu tun. Die haben sicher schon einige Jahre auf dem Buckel. Als die DLM1420 seinerzeit bei Ebay für ca. 70 Euro verkauft wurden, hatte der Verkäufer so viele davon, dass es sich sicherlich um einen turnusmäßigen Austausch der Sonden gehandelt hat.
Wenn der Effekt auftritt, so hilft nur ein Austausch des Zählrohrs.

[NoLi]

Meine DLM1420-Sonde macht bei höherer Außentemperatur Probleme. Da treten dann oft zusätzliche Impulse auf und die berechnete ODL steigt auf 0,3 - 0,5 µSv/h an. Das beginnt ab ca. 30°C im Sondengehäuse, also meist um die Mittagszeit. Im Herbst und Winter arbeitet sie dagegen einwandfrei.

Der Effekt hat mit der Alterung der Zählrohre zu tun. Die haben sicher schon einige Jahre auf dem Buckel. Als die DLM1420 seinerzeit bei Ebay für ca. 70 Euro verkauft wurden, hatte der Verkäufer so viele davon, dass es sich sicherlich um einen turnusmäßigen Austausch der Sonden gehandelt hat.
Wenn der Effekt auftritt, so hilft nur ein Austausch des Zählrohrs.

Das IMIS wurde vor nicht allzu langer Zeit einer Modernisierung unterzogen (ich glaube, von der Münchner Firma ENVINET), weil das System ursprünglich aus der ersten Hälfte der 1980er Jahre stammt. Die erste Ausbaustufe war gerade im Jahr 1986 in Betrieb gegangen und lieferte wertvolle Ergebnisse zu den Tschernobyl-Kontaminationen in der BRD.
Vorher gab es nur Umgebungsmessanlagen um kerntechnische Anlagen und Atomforschungszentren als Eigenüberwachung (und später auf Grund des Harrisburg-Unfalls 1979 deren Ausbau und die Anbindung an das Kernreaktor-Fernüberwachungssystem der Aufsichtsbehörden) und die relativ unempfindlichen  Zivilschutz/Katastrophenschutz-Messsonden auf bestimmten öffentlichen Gebäuden (letztere sollten aber nur im Bedarfsfall "Atombömbchen" aktiviert werden, da der Betrieb händisch und nicht autonom vorgesehen war).

Gruß
Norbert

[DL3HRT]

Ich habe meine DLM1420 in einem Abflussrohr installiert:
Hier die aktuellen Messwerte:

[DG1ROL]

Vielen Dank für Eure Hinweise.

Gemäß Karstens Hinweis auf eventuelle Temperaturprobleme werde ich heute die Sonde mitsamt Zählerplatine auf einem Brettchen befestigen und dann auf einem Heizkörper langsam auf über 30 Grad Celsius erwärmen. Mal sehen ob die minütliche Rate abweicht.

Danach werde ich die Platine rundum mit Alublechen bedecken und ebenso die Abweichung der minütlichen Impulsanzahl untersuchen. Danke nochmal an Norbert für seine Einschätzung.

Ich hoffe, dass ich in den nächsten Stunden Ergebnisse liefern kann ...

[DG1ROL]

Für Karsten: Gemäß Deines Vorschlags in der Software der AS602 Zählerplatine habe ich 60 pro Min Nullrate und 840 pro Min für 1 Mikrosievert pro Stunde eingegeben. Ich erhalte als Anzeige (im geschlossenen Raum) 0,06 Mikrosievert pro Stunde. Die nächsten beiden Messstellen im München sind je ca. 4 km entfernt und zeigen im Netz 0.08 bzw. 0,10 Mikrosievert pro Stunde an. Kann der Unterschied zu meiner Messung in der Abschirmung durch Hausmauern liegen? Vermutlich lässt sich nur eine vergleichende Aussage treffen, wenn ich mein Rohr direkt neben eine Messstation stelle.

Interessant ist, dass die Messwerte auf der Demoinstallation unter  http://80.153.15.213/ den Rückschluss auf die Einstellung 1080 Impulse pro Minute für ein Mikrosievert pro Stunde  zu lassen. Wir hatten in unserem Mailverkehr schon festgestellt, dass unterschiedliche Datenangaben für die ZP1221 im Umlauf sind.

[DL3HRT]

Es kann durchaus lokale Unterschiede geben, auch kurzfristig. Die Messwerte der ODL-Stationen sind gemittelte Werte. Wenn man seine eigene Sonde daneben stellt, so kann es auch da kleinere Abweichungen geben aber im Allgemeinen passt es.

Gerade bei Wetterlagen wie heute (leichter Schneefall, Nieselregen) kann es auch kurze Spitzen durch aus der Atmosphäre ausgewaschen Nuklide geben.

Ich würde an deiner Stelle die Sonde bei dir zu Hause an der geplanten Stelle installieren und die Messwerte über mehrere Tage beoachten.

[NoLi]

Ich erhalte als Anzeige (im geschlossenen Raum) 0,06 Mikrosievert pro Stunde. Die nächsten beiden Messstellen im München sind je ca. 4 km entfernt und zeigen im Netz 0.08 bzw. 0,10 Mikrosievert pro Stunde an. Kann der Unterschied zu meiner Messung in der Abschirmung durch Hausmauern liegen? Vermutlich lässt sich nur eine vergleichende Aussage treffen, wenn ich mein Rohr direkt neben eine Messstation stelle.

Es kommt darauf an, woraus deine Hausbaumaterial besteht:

- ist es Holz, ist die Dosisleistung niedriger als draussen, insbesondere wenn deine Messstelle sich im Obergeschoß befindet (größerer Abstand zum Erdboden).
- ist es Beton, dann gilt das gleiche wie bei Holz.
- ist es aus Ziegel, insbesondere Rotschlammziegel, ist die Dosisleistung höher als draussen (Stichwort Radium-Gehalt).
- ist es ein Fachwerkhaus mit Lehm/Stroh-Wänden, kommt es darauf an, woher der Lehm stammt (Stichwort Thorium-Gehalt).
- hat es einen dicht gegossenen Betonkeller mit abgedichteten Rohrdurchführungen, dann kaum Radon.
- hat es einen gestampften Naturbodenkeller oder einen Keller mit Steinplatten, ist Radon da.

Letztendlich kann nur ein unmittelbarer Sondenkontakt mit der BfS-Sonde Klarheit bringen (denn die sind entsprechend geeicht/kalibriert und regelmäßig überprüft).

Gruß
Norbert

[Henri]

Vielen Dank für Eure Hinweise.

Gemäß Karstens Hinweis auf eventuelle Temperaturprobleme werde ich heute die Sonde mitsamt Zählerplatine auf einem Brettchen befestigen und dann auf einem Heizkörper langsam auf über 30 Grad Celsius erwärmen. Mal sehen ob die minütliche Rate abweicht.

Danach werde ich die Platine rundum mit Alublechen bedecken und ebenso die Abweichung der minütlichen Impulsanzahl untersuchen. Danke nochmal an Norbert für seine Einschätzung.

Ich hoffe, dass ich dass in den nächsten Stunden Ergebnisse liefern kann ...

Leg sie doch auf die nicht zu warme Heizung für eine Stunde (max. 40°) und stell sie danach raus, und logge die Daten. Dann siehst Du ggf. schon was.

Ob Du nun etwas dünnes Alulech  nimmst oder nicht, wirst Du erst mal nicht merken. Erstens misst Du ja mangels Kalibrierung "relativ", zweitens wird das erst dann spannend, wenn es tatsächlich mal zu Freisetzungen kommt. Und selbst dann... Du schaust Dir ja im Moment ein "Naturprodukt" Umgebungsstrahlung an, mit seinen natürlichen Schwankungen. Ob das nun auf ein paar % mehr oder weniger genau gemessen wird, ist eigentlich gar nicht so wichtig, denn um es wirklich präzise bzw. "amtlich" hinzubekommen, müsstest Du ein Zählrohr mit geändertem Energiefilter nehmen. Die Messgröße für die Ortsdosisleistung wurde ja vor ein paar Jahren umgestellt, und die Filter mussten entsprechend auf die neue Energieverteilung angepasst werden. Sprich: neue Zählrohre, da auch an den "Innereien" Änderungen vorgenommen werden mussten, nicht nur am außen gelegenen Filter. Deine Sonde hat aber 100% sicher noch das alte Filter. Deshalb würde ich sagen: wurscht. Genau so wie die Kalibrierung in der Nähe einer BfS-Sonde. Leg Dir einfach einen realistischen "Startwert" für Deine Ecke Deutschlands fest, also das, was gerade die nächste BfS-Sonde anzeigt, und von da aus bildest Du Schwankungen relativ ab. Das reicht vollkommen, und Dank energiekompensiertem Zählrohr bist Du damit, trotz "altem" Filter, immer noch wesentlich genauer als bei einem Consumer-Gerät ohne Energiekompensation oder mit kürzerer Integrationszeit. Vielleicht stimmt dann der "Offset" nicht, aber den könntest Du später immer noch rausrechnen, wenn Du mal die Chance haben solltest, Deinen Aufstellungsort präzise zu vermessen.

Die Messwerte vom BfS werden ja auch nicht bis auf die letzte Nachkommastelle genau gemessen. Sie sollen nur eine Orientierung für die Abwägung einer Evakuierung im Störfall geben. Und da kommt es auf ein paar 10 µSv/h nicht drauf an. Kalibriert wird halt, weil es Vorschriften gibt, dass das Ergebnis mit einer bestimmten Genauigkeit vorliegen muss, um offiziell verwertet werden zu dürfen.  +/- 10% oder so. Für alles, was genauer sein muss, gibt es Filtersammler und Labore - wenn man liest, dass irgendwelche radioaktiven Iodwolken aus Osteuropa über uns rübergezogen sind, waren das nicht die ODL-Sonden, die das bemerkt haben. Die sind nur fürs "Grobe".

Viele Grüße,

Henri

[Henri]

Kleine Ergänzung noch zu dem, was ich gerade geschrieben hatte:

Wenn man sich stationär die Umweltradioaktivität anschaut, ohne dass ein akuter kerntechnischer Störfall eintritt, ist das in etwa vergleichbar mit dem Unterschied zwischen "Wetter" und "Klima". Ob es heute 13° draußen sind oder 13,5°, ist ziemlich irrelevant. Aber wenn man sieht, dass die Jahresdurchschnittstemperatur vor 30 Jahren im Schnitt 0,5° niedriger lag als heute, ist das vielleicht schon eine Aussage.

Wenn man sieht, dass sich bei Langzeitmessungen was ändert, ist das Forschen nach den Ursachen interessant. Man muss dann aber ausschließen können, dass es sich bloß um die Alterung der Messelektronik handelt. Dafür sind die regelmäßigen Kalibrierungen dann wichtig, und auch, seine Elektronik gut zu kennen. Z.B. indem man sie mal in den Klimaschrank stellt und eine Temperaturkurve fährt, denn Temperaturgang haben ja so einige Messgeräte.

Ich habe jetzt übrigens seit mehr als 10 Jahren ein großes Zählrohr draußen laufen (allerdings kein energiekompensiertes, war damals nicht aufzutreiben) und kann bislang noch keinen Trend feststellen. Da ich aber nicht regelmäßig kalibriere, könnte das auch bedeuten, dass mein Zählrohr langsam immer unempfindlicher wird, während die Umweltradioaktivität in gleichem Maße immer weiter ansteigt 

[NoLi]

Hallo Henri.

Na ja, wenn man nur "relativ" messen möchte, reicht auch ein x-beliebiges Zählrohr mit einer Anzeige-/Aufzeichnungseinheit in der Messeinheit Imp/Min oder Imp/Sek aus.

Hier hat man es aber mit einer Sonde aus einem offiziellen Messnetz zu tun, und der Ansporn ist groß, damit auch entsprechend anspruchsvolle Dosisleistungswerte zu generieren. In erster Linie geht es jetzt um: ist meine Sonde voll funktionsfähig, oder habe ich vielleicht eine Krücke erwischt, dessen Werte ich bei bestimmten Betriebsparametern, wie z.B. Temperatur, nicht trauen kann.

Ob diese Sonde noch H(x) (also die Ortsdosisleistung) oder H*(10) (also die "neue" Personendosis in 10 mm Gewebetiefe) anzeigt, spielt tatsächlich eine nur untergeordnete Rolle, weil die Unterschiede nicht sehr gravierend und für unsere Verhältnisse hier vernachlässigbar sind (wenn man damit nicht gerade die Dosisleistung an einer diagnostischen Röntgenröhre oder Am-241 Strahlenquelle bestimmen möchte). Im Übrigen sind geeichte Geräte mit der alten H(x) Maßeinheit immer noch im strahlenschutzrechtlichen Verkehr zulässig, solange sich die Anzeige im zulässigen Fehler-Toleranzbereich bewegt. Und da ist eine Vergleichsmessung dieser H(x)-Sonde mit einer in Betrieb befindlichen H*(10)-Sonde zur Anzeigebeurteilung nicht schlecht, zumal dies außer etwas Zeit nichts kostet.

Gruß
Norbert