DLM1420 Geigerzählermodul des Bundesamts für Strahlenforschung

DG1ROL · 01. Dezember 2020, 20:56

Vielen Dank für Eure hilfreichen Ausführungen, die ich mir garantiert im Detail mehrmals durchlesen werde. Wie Norbert richtig schreibt, möchte ich wissen, ob die hochwertige Sonde für "richtige" Messungen taugt. Später sollte sie in ein (schönes) Gehäuse, das man auch mal mitnehmen kann. Wobei Henri natürlich Recht hat, wenn er die Relevanz von relativ geringen Abweichungen anzweifelt.

Erstmal wie angekündigt meine heutigen Ergebnisse:

Die Werte wurden jeweils 10 min gemittelt. Es diente die Software des AS602 von Karsten, die jeweils die Mittelung in eine Logdatei schrieb. Die ZP1221 Parameter: 60 Nullrate, 840 für 1 Mikrosievert pro Stunde, entsprechend Datenblatt. Die Messungen liefen jeweils mindestens eine Stunde. Die Temperaturen sind direkt an der Sonde gemessen.

1) Mit oder Ohne Alugehäuse
Mit oder ohne Alublech 1 mm bei Zimmertemperatur 18 Grad Celsius im Haus: Kein Unterschied festzustellen. (Messwert 0,06 Mikrosievert pro Stunde).

2) Wärme
Über dem Heizkörper im selben Raum steigt die Zählrate erst bei ca. 42 Grad C an und liefert dann 0,01 Mikrosievert pro Stunde zuviel. Bis weit über 30 Grad ist keine Änderung zu 18 Grad festzustellen.

3) Im Freien
Auf dem Balkon frei schwebend, Abstand 2 m von der Hauswand, 2,5 Grad Celsius, erhalte ich 0,07 Mikrosievert pro Stunde, also nur 0,1 mehr als drin.

4) Zusammenfassung für mich
Ich kann also festhalten, dass Karstens Temperatur-Problem bei meiner Sonde nicht vorliegt. Ein Alugehäuse kann, wie Norbert schon wusste, getrost verwendet werden. Unklar ist noch die genaue Kalibrierung, da die 3 km entfernten ODL Sonden höhere Werte anzeigen. Gemäß Norbert werde ich nach dem Einbau ins Gehäuse eine ODL Sonde aufsuchen und dort am besten längere Zeit verharren müssen.

Es ist doch zulässig, anhand der Parameter (Einstellung Anzahl der Impulse pro 1 Mikrosievert) die Werte an die der ODL anzugleichen? Eine andere Möglichkeit habe ich ja gar nicht.

Dank Eurer Hilfe bin ich einen großen Schritt weiter gekommen! Vielen Dank!

DG0MG · 01. Dezember 2020, 21:02

Du könntest - falls möglich - mit einer fetten Bleiabschirmung versuchen, die Nullrate zu verifizieren. Wenn Du die Nullrate zu hoch angesetzt hast, wird natürlich die ODL zu niedrig, weil zuviele Impulse von der Gesamtimpulszahl subtrahiert werden. Immerhin gibt das Datenblatt [1] die Nullrate mit MAXIMAL 60 ipm an, das muss also nicht absolut so sein.

Das wäre natürlich gleich wieder ein Thema für den "Strahlenschutz"bereich: Was könnte man behelfsweise noch nehmen, wenn eine ordentliche Bleiburg nicht im Budget ist? Das Zählrohr wasserdicht verpacken und in die Mitte eines 1000-Liter-IBC-Behälters hängen, der mit Regenwasser gefüllt ist? Welcher Bleidicke würde das entsprechen?

[1] https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/48310/4723-specification-zp122101-geiger-muller-tube.pdf

DG1ROL · 01. Dezember 2020, 21:33

Die Nullrate runter zu setzten ist ein guter Gedanke. Wenn ich eine Nullrate von, sagen wir mal 40 statt 60 annehme, dann wäre ich schon bei 0,089 Mikrosievert pro Stunde. Typisch für München sind rund um 0,100 Mikrosievert pro Stunde auf Freiflächen, die im Umkreis von 20 m nur Gras haben. Ich "messe" jedoch im oder am Haus.

NoLi · 01. Dezember 2020, 22:23

Zitat von: DG0MG am 01. Dezember 2020, 21:02
Du könntest - falls möglich - mit einer fetten Bleiabschirmung versuchen, die Nullrate zu verifizieren. Wenn Du die Nullrate zu hoch angesetzt hast, wird natürlich die ODL zu niedrig, weil zuviele Impulse von der Gesamtimpulszahl subtrahiert werden. Immerhin gibt das Datenblatt [1] die Nullrate mit MAXIMAL 60 ipm an, das muss also nicht absolut so sein.

Unter dem Begriff "Nullrate" versteht man die durch natürliche Strahlung (kosmische und terrestrische) am Messort verursachte Zählrate (im englischsprachigen Raum spricht man sinnvollerweise von der "Background-Radiation"). Diese Nullrate ist dadurch eine Variable, je nach Gehalt radioaktiver Stoffe im Boden in der Umgebung der Sonde und der Höhe des Sondenstandortes (kosmischer Strahlungseinfluß).
Es ist bei der Messung der Umgebungsstrahlung daher nicht sinnnvoll, diese Zählrate zu unterdrücken oder wegzurechnen, da sie die natürliche Strahlenexposition ausdrückt und es erlaubt, mit eventueller zusätzlicher Strahlenexposition aus künstlichen Quellen (z.B. Reaktorunfall) die Gesamtstrahlenexposition zu beurteilen.
Ferner dient die Nullrate auch einer Funktions- und Konstanzkontrolle der Strahlenmesseinheit. Wenn die Nullrate total wegkompensiert wird, um nur die Steigerung durch einen zusätzlichen künstlichen Anteil darzustellen, bleibt die Messanzeige ohne künstlichen Anteil immer auf "Null" und die Frage taucht auf: ist diese "Null" jetzt ein Messwert, oder hat die Anlage einen Defekt mit der Folge "Anzeige Null", weil keine Impulse registriert werden?

Wenn ihr euch die IMIS-Werte anschaut, werdet ihr je nach Sondenstandort auch unterschiedliche Dosisleistungswerte erkennen; da ist ein Unterschied von einem Faktor 2 durchaus drin, denn bei denen wird die Nullrate nicht wegkompensiert.

Die "fette Bleiabschirmung" dient nur dazu, den tatsächlichen Einfluß von Radioaktivität im Zählrohrmaterial (Metall, Glas) auf einen Messwert zu ermitteln; dieser ist aber im Vergleich zur Zählrate des natürlichen Strahlungsuntergrundes verschwindend gering. Zur Berücksichtigung kommt er erst, wenn man in Proben in Bleiburgen geringste Aktivitätsmengen (mBq, µBq) nachweisen will oder muß.

Es wurde angesprochen, dass seit 2011 die Personendosis H*(10) angezeigt werden muß. Um diese zu ermitteln, waren leicht abgewandelte Energiekompensationsfilter der Zählrohre notwendig, so dass diese Zählrohrsonden bei natürlichem Strahlungsuntergrund jetzt einen gut 10%igen höheren Messwert als die älteren H(x)-Sonden anzeigen. Dies ist kein Fehler der H(x)-Sonden! Die H(x)-Sonden zeigen die Ortsdosisleistung am Sondenstandort an, die H*(10)-Sonden die Dosisleistung in 10 mm Gewebetiefe am Sondenstandort. Warum dann der höhere Messwert? Menschliches Gewebe streut einen Teil der eingefallenen Strahlung zurück, dieser Strahlungsanteil addiert sich zu dem einfallenden Strahlungsanteil in 10mm Gewebetiefe zu einem Maximum. Und dieses Maximum müssen die neueren Sonden jetzt berücksichtigen und signalisieren, die alten Sonden machen dies nicht; daher der etwas niedrigere Messwert der alten Sonden.
Diese Rückstreuungen machen sich aber nur bei sehr niedrigen Photonenenergien wie im med. Röntgenbereich deutlich bemerkbar. Rückstreuung von niederergetischen Photonen an Gewebe ist aber auch das Funktionsprinzip der Röntgen-Nackt-Scanner in Flughafen-Sicherheitsschleusen, um bei zu kontrollierenden Personen recht detailreich die Körperoberfläche unterhalb der Kleidung zu scannen und darzustellen.

Gruß
Norbert

Henri · 01. Dezember 2020, 22:42

Zitat von: DG1ROL am 01. Dezember 2020, 20:56
Vielen Dank für Eure hilfreichen Ausführungen, die ich mir garantiert im Detail mehrmals durchlesen werde. Wie Norbert richtig schreibt, möchte ich wissen, ob die hochwertige Sonde für "richtige" Messungen taugt. Später sollte sie in ein (schönes) Gehäuse, das man auch mal mitnehmen kann. Wobei Henri natürlich Recht hat, wenn er die Relevanz von relativ geringen Abweichungen anzweifelt.

Erstmal wie angekündigt meine heutigen Ergebnisse:

Die Werte wurden jeweils 10 min gemittelt. Es diente die Software des AS602 von Karsten, die jeweils die Mittelung in eine Logdatei schrieb. Die ZP1221 Parameter: 60 Nullrate, 840 für 1 Mikrosievert pro Stunde, entsprechend Datenblatt. Die Messungen liefen jeweils mindestens eine Stunde. Die Temperaturen sind direkt an der Sonde gemessen.

1) Mit oder Ohne Alugehäuse
Mit oder ohne Alublech 1 mm bei Zimmertemperatur 18 Grad Celsius im Haus: Kein Unterschied festzustellen. (Messwert 0,06 Mikrosievert pro Stunde).

2) Wärme
Über dem Heizkörper im selben Raum steigt die Zählrate erst bei ca. 42 Grad C an und liefert dann 0,01 Mikrosievert pro Stunde zuviel. Bis weit über 30 Grad ist keine Änderung zu 18 Grad festzustellen.

3) Im Freien
Auf dem Balkon frei schwebend, Abstand 2 m von der Hauswand, 2,5 Grad Celsius, erhalte ich 0,07 Mikrosievert pro Stunde, also nur 0,1 mehr als drin.

4) Zusammenfassung für mich
Ich kann also festhalten, dass Karstens Temperatur-Problem bei meiner Sonde nicht vorliegt. Ein Alugehäuse kann, wie Norbert schon wusste, getrost verwendet werden. Unklar ist noch die genaue Kalibrierung, da die 3 km entfernten ODL Sonden höhere Werte anzeigen. Gemäß Norbert werde ich nach dem Einbau ins Gehäuse eine ODL Sonde aufsuchen und dort am besten längere Zeit verharren müssen.

Es ist doch zulässig, anhand der Parameter (Einstellung Anzahl der Impulse pro 1 Mikrosievert) die Werte an die der ODL anzugleichen? Eine andere Möglichkeit habe ich ja gar nicht.

Dank Eurer Hilfe bin ich einen großen Schritt weiter gekommen! Vielen Dank!

Mir war gar nicht bewusst, was für eine geniale Fensterdeko diese Sonde ist!

Die anderen hängen ihre Lichterketten auf, und wir --- leise blitzt das Neon über den Lebkuchen

Temperaturmäßig sieht es ja gut aus. Also keinen Ausschuss erwischt, sondern was Anständiges.

Die Elektronik ist bei den Dingern auch ganz schön gemacht. Es werden keine Einzelimpulse nach außen geleitet, sondern der Stromfluss dargestellt, der mit jedem Impuls durch das Zählrohr fließt. Also: hohe Zählrate, hoher Stromfluss. Und der Stromfluss wird dann in eine Rechteckspannung konvertiert. Die erreicht irgendwann, wenn es gegen Sättigung des Zählrohrs geht, einfach eine maximale Frequenz und steigt nicht weiter, egal ob das Zählrohr schon Dauerentladung hat oder nicht. Wenn man genau diese Frequenz ("Zählrate") sieht, weiß man, das Zählrohr ist in Sättigung. "Consumer-Geräte" gehen dann einfach aus, weil die Hochspannung zusammenbricht oder die Elektronik einen einzigen langen Dauerimpuls registriert.
Also, toll sind die Dinger ja schon... halt nur etwas schwer und voluminös.

Viele Grüße (und viel Spaß)!

Henri

Henri · 01. Dezember 2020, 22:44

Zitat von: DG0MG am 01. Dezember 2020, 21:02
Du könntest - falls möglich - mit einer fetten Bleiabschirmung versuchen, die Nullrate zu verifizieren. Wenn Du die Nullrate zu hoch angesetzt hast, wird natürlich die ODL zu niedrig, weil zuviele Impulse von der Gesamtimpulszahl subtrahiert werden. Immerhin gibt das Datenblatt [1] die Nullrate mit MAXIMAL 60 ipm an, das muss also nicht absolut so sein.

Das wäre natürlich gleich wieder ein Thema für den "Strahlenschutz"bereich: Was könnte man behelfsweise noch nehmen, wenn eine ordentliche Bleiburg nicht im Budget ist? Das Zählrohr wasserdicht verpacken und in die Mitte eines 1000-Liter-IBC-Behälters hängen, der mit Regenwasser gefüllt ist? Welcher Bleidicke würde das entsprechen?

[1] https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/48310/4723-specification-zp122101-geiger-muller-tube.pdf

Oder auf den Sommer warten und dann auf einen tieferen See rauspaddeln. Dann ist der terrestrische Anteil der Strahlung komplett weg, und Du misst nur noch den kosmischen.

NoLi · 01. Dezember 2020, 23:08

Zitat von: Henri am 01. Dezember 2020, 22:44
Oder auf den Sommer warten und dann auf einen tieferen See rauspaddeln. Dann ist der terrestrische Anteil der Strahlung komplett weg, und Du misst nur noch den kosmischen.

Wieso nur Sommer?
Warte, bis der See gefroren ist, dann kannste rauslatschen und messen...

Gruß
Norbert

DG1ROL · 01. Dezember 2020, 23:19

Hallo Henri,
in der Tat fand ich den Balkonschmuck auch sehr reizvoll. Weil Du Lebkuchen erwähnst: Während der Geigerzähler über eine Stunde auf dem Balkon vor sich hin schrammelte, war ich nicht untätig. Belegfoto siehe unten...

Die Idee mit einem See, oder auch gefrorenes Gewässer, ist natürlich eine gute Sache. Ich werde mal weiter überlegen, wie ich vorgehe, um das Gerät möglichst genau einzustellen.

DG1ROL · 02. Dezember 2020, 08:13

Hallo Norbert,

danke zur Erklärung bezüglich "Nullrate". Demnach habe ich den Begriff falsch verwendet. Nullrate ist also die Dosisleistung, die der Zähler aufgrund seiner Umgebung anzeigt , bevor die sich ständig ändernde kosmische oder sonstige Einwirkung dazu addiert. Wie lautet der richtige Begriff für die Zählimpulse, die das Zählrohr aufgrund seiner Bauweise ohne jegliche Ausseneineinwirkung (also hinter 5 cm Blei) liefert? Diese müssen ja sehr wohl wegkompensiert werden, denke ich.

NoLi · 02. Dezember 2020, 08:28

Zitat von: DG1ROL am 02. Dezember 2020, 08:13
Hallo Norbert,

danke zur Erklärung bezüglich "Nullrate". Demnach habe ich den Begriff falsch verwendet. Nullrate ist also die Dosisleistung, die der Zähler aufgrund seiner Umgebung anzeigt , bevor die sich ständig ändernde kosmische oder sonstige Einwirkung dazu addiert. Wie lautet der richtige Begriff für die Zählimpulse, die das Zählrohr aufgrund seiner Bauweise ohne jegliche Ausseneineinwirkung (also hinter 5 cm Blei) liefert? Diese müssen ja sehr wohl wegkompensiert werden, denke ich.

Morgen Roland.

Nicht ganz getroffen

Die Nullrate IST die Zählrate aus der kosmischen und terrestrischen Strahlung; und weil diese etwas schwankt (besonders der kosmische Anteil hängt u.a. von der Sonnenaktivität und -intensität ab), glättet man diese Schwankungen bei der Messwertermittlung und -darstellung durch (in unserem Fall der Umgebungsüberwachung) die 2-Stunden-Mittelwertzeigen der BfS-IMIS-Messstellen. Daher auch keine geraden Linien der Dosisleistungsverläufe bei diesen Sonden.

Deswegen finde ich persönlich den Begriff "Nullrate" einen, mit Verlaub, saublöden Ausdruck, denn er suggeriert, dass ein Zählrohr/eine Sonde als Messwert nichts, also Null, anzeigen soll. Ich finde Background Radiation, Hintergrundstrahlung, wesentlich treffender.

Es gibt allerdings Messaufgaben, da ist die reine Darstellung des "Nettowertes", also der um die Nullrate bereinigte Messwert (Nettorate = Bruttorate - Nullrate; die Bruttorate ist die Gesamtzählrate von natürlicher Strahlung und Strahlung aus einer Messprobe) durchaus sinnvoll, z.B. bei der quantitativen Auswertung von Proben mit relativ geringer zusätzlicher künstlicher oder natürlicher Eigenaktivität, oder bei der Freimessung von Gegenständen und/oder Gebäudestrukturen aus einem Strahlenschutzbereich zur Erkennung von zusätzlicher Aktivität/Kontamination; sonst müsste jeder Egebnisprotokollausdruck händisch auf den Nettowert korrigiert werden.

Der Einfluß von radioaktiven Stoffen im Material der Sonden (z.B. Kalium-40 in Glas oder Co-60 Verunreinigung im Metall des Zählrohres) auf eine Zählrate nennt man im deutschen (Fach)Sprachgebrauch "Eigenaktivität".

Gruß
Norbert

DG1ROL · 02. Dezember 2020, 08:53

Vielen Dank für die tolle Erklärung. Immer wenn ich bisher "Nullrate" schrieb, meinte ich in Wirklichkeit "Eigenaktivität". Diese liegt laut Datenblatt beim ZP1221/01 bei max 60 cpm und beim ZP1301 bei 1 cpm. Laut DG0MG könnte mein ZP1221 durchaus unter diesen 60 liegen. Blei müsste man haben ...

NoLi · 02. Dezember 2020, 08:55

Danke! Wurde zwischendurch noch mal "verfeinert"

Gruß
Norbert

NoLi · 02. Dezember 2020, 11:20

Zitat von: DG1ROL am 02. Dezember 2020, 08:53
Vielen Dank für die tolle Erklärung. Immer wenn ich bisher "Nullrate" schrieb, meinte ich in Wirklichkeit "Eigenaktivität". Diese liegt laut Datenblatt beim ZP1221/01 bei max 60 cpm und beim ZP1301 bei 1 cpm. Laut DG0MG könnte mein ZP1221 durchaus unter diesen 60 liegen. Blei müsste man haben ...

Achtung!
Ich weiß in diesem Fall nicht, was der Hersteller mit seiner Angabe meint, denn 60 cpm durch Eigenaktivität wäre entschieden zu viel!
Vernutlich wird gemeint sein, dass beim Betrieb des Zählrohres in einer 5 cm dicken Bleiabschirmung der Zähleffekt aus dem natürlichen Strahlunguntergrund (Background) bei maximal 60 cpm liegt, beim Betrieb ohne dieser Bleiabschirmung aber höher liegen wird. 5 cm Blei schirmt den Background erfahrungsgemäß um etwa 90 % ab; dieser Wert ist aber sehr detektorbauartabhängig.

Ich würde an deiner Stelle die Einstellungen deiner Sonde unverändert lassen, solange die Messwerte plausibel erscheinen, denn sie wurde mal zu ihrem Einsatzzweck professionell kalibriert und regelmäßig im 3-Jahres-Turnus überprüft. Und wie Du gesehen hast, zeigen aus den benannten Gründen funktionsfähige "alte" H(x)-Sonden etwas weniger an als die neueren H*(10)-Sonden, aber sie zeigen deswegen auch nicht falsch an.

Gruß
Norbert

DG1ROL · 02. Dezember 2020, 13:06

Hallo Norbert, danke fürs nachschärfen. In der Tat schreibt das Datenblatt für ZP1221/01:
"Background (shielded with 50 mm Pb with an inner liner of 3 mm Al) max. 60 count/min"

Dank Deiner Erklärung kann ich jetzt besser zuordnen, was mit den Begriffen gemeint ist.

Die DLM1420 Platine liefert nur aufbereitete Impulse. Einstellungen muss ich in der Zähleinheit meiner Wahl selber vornehmen. Ich habe im AS602 zur Einstellung nur zwei Möglichkeiten: Entweder die Summe aus geschätzter Rate Eigenaktivität plus Restimpulse aus geschätzter Zählung hinter Blei (zusammen bis max. 60 ) von den gemessenen Impulsen abziehen, und/oder die Anzahl Impulse die für die Umrechnung auf Mikrosievert pro Stunde nötig sind, verändern. Letztere wird auf unterschiedlichen Datenblättern mit 840 bzw 1080 angegeben ...

In jedem Fall muss dazu mein Gerät erstmal transportabel sein und ich sollte es in die unmittelbare Nähe einer ODL Sonde bringen. Am besten mit Freundin und Picknickkorb, weil zum Vergleichen ein Mittelwert benötigt wird. Dafür sollte ein Nachmittag kalkuliert werden.

Henri · 02. Dezember 2020, 17:10

Zitat von: DG1ROL am 01. Dezember 2020, 23:19
Hallo Henri,
in der Tat fand ich den Balkonschmuck auch sehr reizvoll. Weil Du Lebkuchen erwähnst: Während der Geigerzähler über eine Stunde auf dem Balkon vor sich hin schrammelte, war ich nicht untätig. Belegfoto siehe unten...

Die Idee mit einem See, oder auch gefrorenes Gewässer, ist natürlich eine gute Sache. Ich werde mal weiter überlegen, wie ich vorgehe, um das Gerät möglichst genau einzustellen.

Sehen lecker aus

Ich hoffe, Du hast sie dann auch schön wie es sich gehört mit Pottasche gebacken, wie schon Oma vor 200 Jahren?

https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,232.0.html

Viele Grüße!

Henri