RadiaCode-101 (радиакод-101, RadiaCode-102, RadiaCode-103)

[DG0MG]

Die Punktgeometrie nützt Dir bei Deinem Problem tatsächlich nichts. Sie ist für einen unendlich kleinen Cs-137 Strahler gedacht, der sich in 5 cm Abstand befindet. Aus der gemessenen Dosisleistung kann die Aktivität ermittelt werden. z.B. von einer dieser gelben Scheibenprüfstrahler.

10 Gramm getrocknetes Fleisch ist jetzt wirklich nicht sehr viel. Wenn Du die angebotenen Marinellis mit 500 ml oder 200 ml nicht voll bekommst, kannst Du ja noch die Container mit 60 oder 100 ml ausprobieren. Irgendwo in diesem Thread hatte ich Salbenkruken gefunden, die in ihren Maßen der Geometrievorgabe glichen.
Siehe hier: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=12265

[NoLi]

Hallo Harald.

Bei der Lebensmittelmessung spielt neben der Probenmenge auch die Probenmasse und die Geometrie eine wesentliche Rolle. Vorab: 10 Gramm sind viel zu wenig!

Die Probe muß als Frischprobe (also feucht) püriert und damit gut durchmischt werden und möglichst eine Dichte um die 1 g/cm³ aufweisen. Die Menge beträgt üblicherweise 500 ml bis 1.000 ml (je nach Kalibrierung). Als Messgeometrie verwendet man sogenannte Marinelli-Becher, bei denen sich der Detektor im Mittelpunkt der Probe befindet, um die größtmögliche Zählausbeute und damit Nachweisempfindlichkeit zu bekommen. Je nach Radionuklid muß eine Effizienzkalibrierung des Detektors vorliegen (die Effizienz kann sehr unterschiedlich sein) und/oder z.B. ein Leitnuklid (Nuklid mit der größten Aktivität) festgelegt sein. Die Auswertung mit einem Leitnuklid kann sinnvoll nur gemacht werden, falls die Summe der eventuell vorhandenen anderen Radionuklide 10 % des Gesamtaktivitätsanteils nicht überschreitet.

Gruß
Norbert

[Harald der Strahler]

Die Punktgeometrie nützt Dir bei Deinem Problem tatsächlich nichts. Sie ist für einen unendlich kleinen Cs-137 Strahler gedacht, der sich in 5 cm Abstand befindet. Aus der gemessenen Dosisleistung kann die Aktivität ermittelt werden. z.B. von einer dieser gelben Scheibenprüfstrahler.

10 Gramm getrocknetes Fleisch ist jetzt wirklich nicht sehr viel. Wenn Du die angebotenen Marinellis mit 500 ml oder 200 ml nicht voll bekommst, kannst Du ja noch die Container mit 60 oder 100 ml ausprobieren. Irgendwo in diesem Thread hatte ich Salbenkruken gefunden, die in ihren Maßen der Geometrievorgabe glichen.
Siehe hier: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=12265

Vielen Dank für die Erklärung. Ich habe einen Kunststoffbecher mit Deckel gefunden, der ca. 55ml fasst. Damit werde ich es mal probieren. Mir ist natürlich klar, dass das Ergebnis hinsichtlich der quantitativen Bestimmung fehlerbehaftet sein muss. Aber wenn ich qualitativ einen kleinen Peak um 662keV sehe, bin ich ja schon zufrieden... 

[Harald der Strahler]

Hallo Harald.

Bei der Lebensmittelmessung spielt neben der Probenmenge auch die Probenmasse und die Geometrie eine wesentliche Rolle. Vorab: 10 Gramm sind viel zu wenig!

Die Probe muß als Frischprobe (also feucht) püriert und damit gut durchmischt werden und möglichst eine Dichte um die 1 g/cm³ aufweisen. Die Menge beträgt üblicherweise 500 ml bis 1.000 ml (je nach Kalibrierung). Als Messgeometrie verwendet man sogenannte Marinelli-Becher, bei denen sich der Detektor im Mittelpunkt der Probe befindet, um die größtmögliche Zählausbeute und damit Nachweisempfindlichkeit zu bekommen. Je nach Radionuklid muß eine Effizienzkalibrierung des Detektors vorliegen (die Effizienz kann sehr unterschiedlich sein) und/oder z.B. ein Leitnuklid (Nuklid mit der größten Aktivität) festgelegt sein. Die Auswertung mit einem Leitnuklid kann sinnvoll nur gemacht werden, falls die Summe der eventuell vorhandenen anderen Radionuklide 10 % des Gesamtaktivitätsanteils nicht überschreitet.

Gruß
Norbert

Vielen Dank Norbert,
für die Erklärung bezüglich der Probenvorbereitung. Das nützt mir schon mal bei meinen nächsten Bestimmungen. Bald ist ja wieder Pilz-Zeit...
Momentan habe ich nur einen 500ml-Marinellibecher, der von der Messgeometrie auf den RC abgestimmt ist. Mir ist auch klar, dass der RC nur brauchbare Werte liefert, wenn man diese Becher nutzt und Cs 137 bestimmen möchte.
Gibt es Wertetabellen für die Effizienz anderer Isotope, speziell für den Radiacode 102 und wenn ja, kann man dann wenigstens näherungsweise die spezifische Aktivität anderer Stoffe messen? Das einzige was in diese Richtung geht habe ich im RC-Manuel gefunden ("energy measurement error values": z.B. Co60: -20%, Ti44: +3%...), sowie im Youtube-Kanal von "Simons Chemiebaukasten": "Radiacode 103 - review" (ab 10:20 Min) z.B.  Effizienz Cs 137 = 0,56 %)
Ist die Formel bekannt, wie speziell die Radiacode-Software die spezifsiche Aktivität berechnet? 

[anon_226]

Good time to all participants! First of all, I would like to dwell on the already discussed mass of the sample - the mass should be significant, and definitely not 10 grams. The sample should preferably be dried, after which it is necessary to make a correction for the drying factor. It is not possible to measure products with 5 cm geometry, this possibility is for other purposes. All geometries for which the possibility of activity measurement is calculated are attached in our application, there are also dimensions of containers and even links to 3D printed versions. All of this applies specifically to working with activity in conjunction with an android smartphone. Now I would like to say about activity measurement with the help of the Becquerel monitor by calculating the efficiency. If we are talking about cesium-137, then it is necessary with the help of special programs, I for example used nuclide master, for a certain crystal and geometry to calculate the registration efficiency. Then make a correction for the gamma output of the 662 line. Select the peak area completely collecting all quanta of total absorption, and by removing the background determine what activity for the known mass will be calculated. I have a video on YouTube about all these manipulations, but it is in Russian:

(ab 16:53 min)

[anon_226]

The activity of other radionuclides is measured in the same way, but it is necessary to take into account that for some nuclides there is a problem of age equilibrium of daughter decay products and layering of Compton quanta on the peaks of total absorption. Therefore, we have no other isotopes except caesium in the activity mode at the moment, especially if we talk about the frequency of meeting with them in foodstuffs. Except for cesium, which really presents a negative impact on the organism, practically nothing was encountered. The same radium in Brazil nuts has such a trace amount that its measurement makes no practical sense.

[Harald der Strahler]

The activity of other radionuclides is measured in the same way, but it is necessary to take into account that for some nuclides there is a problem of age equilibrium of daughter decay products and layering of Compton quanta on the peaks of total absorption. Therefore, we have no other isotopes except caesium in the activity mode at the moment, especially if we talk about the frequency of meeting with them in foodstuffs. Except for cesium, which really presents a negative impact on the organism, practically nothing was encountered. The same radium in Brazil nuts has such a trace amount that its measurement makes no practical sense.

Спасибо за объяснения. Я обязательно посмотрю видео на YouTube.
Я желаю вам хорошего дня.

[DL8BCN]

Ich habe bei Thingiverse eine Druckvorlage für den RC-101 für ein Gehäuse gefunden.
Nicht wirklich sinnvoll aber hübsch😂

[SievertGray]

Moin,

heute kam mein 103G und ich bin sehr angetan. Ich benutze die Beta-Version der iOS App und bis jetzt funktioniert es sehr gut. Anbei der erste schnelle Versuch mit WT20 Elektroden und 1cm Plexiglas zur Beta-Abschirmung.

[Petroman]

Nicht wirklich sinnvoll aber hübsch

Hmmm ohne diese "Ribben" auf die Vorderseite, kann man es besser drucken und vor allen: glad.

[opengeiger.de]

Erfreulicherweise hat @Banev in dem Post https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=31360 im Interspec Thread darauf hingewiesen, dass das tolle Interspec Analyse Tool im neuen Relese nun auch den Radiacode unterstützt. Das sind natürlich super Nachrichten. Ich habe mir das nun etwas detaillierter angeschaut.  Was für mich nun den wahren "Gamechanger" ausmacht ist, dass offensichtlich jemand von Sandia Labs (oder jemand der ihm nahesteht) die Detektor-Effizienz eines Radiacode RC-102 aus 10cm Entfernung vermessen und charakterisiert hat und dafür ein Modell (Detector Response Funktion, DRF) generiert hat, sogar mit Angabe der Unsicherheiten und das nun in der Interspec Analyse Software enthalten ist. Es lässt sich als xml exportieren und ist damit öffentlich zugänglich. Damit sind endgültig ,,die Hosen runter" was den Radiacode Detektor anbelangt. 

Was ändert das nun? Wir hatten ja schon mit Radiacode selbst darüber diskutiert, wie die Genauigkeit der Energiekompensation von der genauen Kenntnis der Detektor-Effizienz abhängt (https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?msg=21765) .  Mangels Proben hatte ich der Community vorgeschlagen, entweder die Detektor Effizienz aus einer Lutetium Kalium Messung (sehr grob) zu bestimmen oder aus einer Background Messung. Aber die Background Messung wurde (berechtigterweise) immer sehr angezweifelt. @anon_226 von Radiacode hatte daraufhin zumindest mal die Unsicherheiten für die bei Radiacode verfügbaren Proben angegeben:
- Titanium-44 (Ti-44): -1%
- Cobalt-60 (Co-60): -20%
- Cesium-137 (Cs-137): -5%
- Americium-241 (Am-241): -25%

Was Radiacode aber bisher nie angegeben hat, ist die daraus bestimmte Detektoreffizienz-Funktion, so dass man selbst eine Energiekompensation hätte rechnen können bzw. dass man verstanden hätte, wie das Ganze zusammenspielt. Insbesondere bei hohen Energien stellt sich nämlich die Frage, wie lange man messen muss, um einen Beitrag bei einer höheren Energie noch berücksichtigt zu bekommen (K40, Co 60, aber auch die Tl-208 Linie bei 2614keV im Thorium-Spektrum) und bis zu welchen Energien die Energiekompensation noch sinnvoll funktionieren kann? Dafür gibt es nun eine Antwort, und man kann davon ausgehen, dass für das SandiaLabs Modell deutlich mehr Proben vermessen wurden, um den Detektor zu charakterisieren als was @anon_226 genannt hat. Denn gerade um den Peak in der Detektoreffizienz sauber zu modellieren, braucht man schon etliche Stützstellen, sonst eskaliert so ein Polynom schnell.

Das Erste, was man also nun mit diesem Interspec Detektoreffizienz-Modell machen kann, ist ein Radiacode Spektrum so zu entzerren, dass alle Peaks unabhängig von der Energie mit den zur Aktivität proportionalen Peakhöhen dargestellt werden. Jeder kennt das Problem eines Spektrums in dem K-40 enthalten ist, dessen Peak erst nach vielen Stunden erkennbar wird oder beim Thorium Spektrum, wo das Zerfallsprodukt Tl-208 seine Hauptlinie eigentlich bei 2614keV hat, die man aber beim Radiacode so gut wie nicht sieht, wenn man ,,nur" eine Stunde misst.

Hier also das Modell der Detektor Effizienz des Radiacode RC102 (gilt auch gut für den RC101 und den RC103, nur nicht für den RC103G mit GAGG-Kristall) in kompakter Schreibweise:

Effizienz= exp(-4.09527-2.34638*log(E)+0.228436*log(E)^2+0.31551*log(E)^3+0.0383176*log(E)^4)

Darin muss E in MeV eingesetzt werden.

Die Effizienz beschreibt, wie die gemessenen cps mit der Energie abnehmen, weil in dem kleinen Kristall nicht alle Photonen zum Peak bei der jeweiligen Photonen-Energie beitragen und deswegen der Peak zu klein rauskommt. Die cps, die in der Fläche unter einem Peak gezählt werden, müssten zur Aktivität des jeweiligen Radionuklids proportional sein, wenn man die entsprechende Zerfallswahrscheinlichkeit des Zerfallspfads noch zusätzlich berücksichtigt. Diese Proportionalität stellt sich dagegen nicht ein, wenn der Kristall so klein ist, dass manche Photonen den Kristall verlassen, ohne all ihre Energie abgegeben zu haben, die sonst in Licht umgewandelt werden würde. Daher ist die intrinsische Effizienz des Radiacode CsI-Kristalls z.B. nur 0.01 bei 1460keV (K-40), während sie bei 85keV etwa 0.79 beträgt. Das ist auch der Grund, warum das Spektrum des Radiacode gegenüber einem Spektrum aus einer Gammaspektroskopie-Anlage mit großem NaI-Kristall so schrecklich verzerrt erscheint. Mit dem Detektoreffizienz-Modell kann man nun das Spektrum aber wieder auf seine richtige Form bringen, so dass alle Peaks so erscheinen, wie bei einem theoretischen Kristall, in dem alle Photonen in Licht umgesetzt werden. Dazu muss man das Spektrum entweder mit der inversen Detektor-Effizienz Funktion multiplizieren oder das Spektrum durch die Detektoreffizienz dividieren. Um das deutlich zu machen, habe ich hier mal die Detektoreffizienz (blau) und die Inverse davon (rot) geplottet. Blau macht also der Kristall ohne dass man es will und rot das Postprocessing für die Energiekompensation. In türkis davon habe ich das Produkt von beidem dazu gemalt (türkis), so dass man sieht, dass wenn man beides miteinander multipliziert, die Energieabhängigkeit tatsächlich verschwindet. Das ist also die Basis der Energiekompensation.

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Jetzt kann man das z.B. auf ein Thorium Spektrum loslassen. Zunächst mal das RC101-Spektrum von einer ,,gut abgehangenen" Thoriumprobe:

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Da sieht man also oberhalb von 1000keV nichts mehr, obwohl die Messzeit 27h betrug. Wie immer, erscheinen die Energien zwischen 70 und 100keV extrem überhöht. Jetzt kann man aber die Detektoreffizienz mit dem von Interspec bereitgestellten Modell kompensieren (d.h. durch die Modellfunktion dividieren). Das sieht dann so aus:

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Man sieht also das Rauschen nimmt durch die massive Verstärkung der Inversen bei hohen Energien kräftig zu. Das ist die erste wichtige Erkenntnis. Man bekommt also eine Art ,,Rausch-Explosion". Das bekommt man nur durch sehr, sehr langes Messen in Griff, weil jetzt das normale Rauschen durch die Energiekompensation bei hohen Energien auch noch massiv verstärkt wird, weil da die Detektoreffizienz sehr gering ist. Man kann aber das Spektrum noch glätten. Macht man das mit einem Filter mit einer Fensterbreite von 16 Bins, kommt das dann so raus:

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Hier sieht man nun schön, dass es noch einen Peak vom Ac227 gibt (1588 und 1630keV) gefolgt vom Tl208 Peak bei 2614keV und dem zugehörigen Compton-Gebirge davor. Das müsste also in die Dosisberechnung mit den jetzt energiekompensierten cps mit rein.

Fazit: Ja, das geht, aber damit das geht, muss man z.B. bei frei zugänglichen Thoriumproben schon nen Tag Messzeit spendieren. Bei Co-60 Proben ist's dann vermutlich nicht so viel besser...

[opengeiger.de]

Ich bin nun völlig begeistert zum Radiacode Support in der Interspec 1.0.12Version. Man kann die Spectrum Files direkt einlesen (mit Background), bei den Photopeaks der Nuklide unterstellt er gleich die Radiacode Detektor Effizienz und malt die Linien in der passenden Höhe drunter was die Auswahl enorm erleichtert, und schließlich kann man mit den Peaks eine Activity Berechnung machen, mit den Peaks, die man für relevant dafür hält. Genial. Allerdings, die Bedienung ist nicht immer nicht so ganz intitiv und was er da genau zur Berechnung macht, das muss ich auch erstmal noch in Ruhe versuchen zu durchdringen. Aber mit der Radiacode Unterstützung ist das sicherlich ein extrem hilfreiches Tool, das noch viel Spielraum zum Erfoschen bietet und damit den Radiacode auch nochmal ein gutes Stück aufwertet!

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PS: Vielleicht finde ich auch noch den Knopf wo ich von pCi auf Bq umstellen kann  !

[Dsl71]

aah, da brauchts mein Konverter nicht mehr, sehr gut.

[Banev]

PS: Vielleicht finde ich auch noch den Knopf wo ich von pCi auf Bq umstellen kann

Den gibts – nicht als Knopf, aber als Haken – unter Help -> Options -> Display in Becquerel


Aber ich steh noch auf dem Schlauch: Da ja nun InterSpec die Effizienz des RC-102-Detektors kennt und man sie auch via Tools -> Detector Response Select auswählen kann: Wie genau veranlasst man das Programm nun aber zum Kompensieren bzw. dazu, das dargestellte Spektrum entsprechend zu entzerren?
Denn irgendwie ändert sich beim Umschalten der Effizienz zwischen »No detector« und »Radiacode 102 DRF« am Spektrum überhaupt nichts

[opengeiger.de]

@Banev Danke für den Haken  !

Denn irgendwie ändert sich beim Umschalten der Effizienz zwischen »No detector« und »Radiacode 102 DRF« am Spektrum überhaupt nichts

Also nehmen wir mal an, ein Radiacode User will sich anschauen, wie ein Th232 Spektrum (natürliches) auf dem Radiacode mit CsI Kristall eigentlich rauskommen müsste, im Gegensatz zu einem "unendlichen Kristall". Der unendliche Kristall ist in Interspec der Fall "No Detector".

Am besten man startet mit einer "leeren Session". Dazu geht man auf File --> Clear Session und schließt das Welcome Fenster. Dann geht man unten auf den Reference Photopeaks Tab und tippt als Nukid Th232 ein. Damit das zum natürlichen Th232nat wird, muss es im Gleichgewicht mit seinen Töchtern sein, das ist nach 100Jahren gut der Fall, also tippt man als Alter noch 100 y ein. Das ändert die Zahlen bei B. R. (Branch Ratio) noch etwas. Ich habe jetzt noch die Farben der Linien, die nun hochpoppen, auf Rot gestellt. Wenn jetzt noch kein Detektor selektiert ist, dann sieht man die Linien ohne die Bewertung durch eine Detector Response Function (DRF), auf Deutsch ohne Detektor Effizienz Bewertung. Dann steht auch links unten "Detector: <click to select>". Das ist der No Detector Fall.

So jetzt schauen wir mal gezielt auf die Tl208 Linie bei 2614keV (gaaanz rechts): 

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Diese Linie bei 2614keV sollte jetzt die zweitgrößte Linie sein, die also auch einen ordentlichen Beitrag zur gesamten Gamma-Dosisleistung bringt. Soweit so gut, die Realität der Photonen.

Nun Selektieren wir links unten bei "Detector:" das Radiacode 102 DRF Modell. Also auf "Detector:" klicken, und im Detector Response Select Fenster auf den "Rel. Eff." Knopf und dann ziemlich unten in der Liste auf "Radiacode 102 DRF". Man sieht schon ohne dass man auf Accept drückt, dass sich damit kräftig was tut mit der 2614keV Linie des Tl208. Man kann auch mal andere DRFs auswählen und den Unterschied beobachten. Bei manchen DRFs kann man im Namen die Größe des Kristalls erkennen. Man merkt da schnell, bei den großen Kristallen wird die Linie nicht so klein wie beim Radiacode. Aber klicken wir auf Accept bei "Radiacode 102 DRF" und schauen uns das Desaster einmal an:

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Da sehen wir dann die Realität des Lichts, das aus dem Kristall rauskommt. Lichtpulse, welche eine Höhe, die den 2614keV entsprechen kommen aus dem kleinen Kristall nur noch "all Schaltjahr" raus. Deswegen wird nun die beim Radiacode 102 zu erwartende Tl208 Linie bei 2614keV wunzig klein, so dass man sie kaum noch sieht. Das merkt man auch deutlich bei Linien weiter vorne. Diese Größe der Linien entspricht den zu erwartenten Counts (relativ). Und der Count bei 2614keV ist im idealen Spektrum des gealterten Thoriums der zweitgrößte Dosisleistungs-Beiträger! Tja, dumm gelaufen, wenn man da nur  1 Stunde gemessen hat. Dann bekommt man nämlich diesen Dosisleistungsbeitrag nicht richtig bestimmt, weil er im Rauschen versinkt!


Was kann man also tun  ? Wie immer: lange genug messen, bis das Radiacode Spektrum sich bei 2614keV auch wirklich orange eingefärbt hat und nicht mehr grau ist. Bei einem "jungen" Glühstrumpf (Age 1 y) kann das jedoch ewig dauern. Denn da sinkt dann auch noch der Branch Ratio ziemlich. Aber das ist auch berechtigt, denn da ist ja auch noch nicht viel Tl208 gebildet. Bei nem 30y alten Glühstrumpf hat man bessere Chancen nach einem Tag Messzeit das Spektrum bei 2614keV orange gefärbt und mit Peak vorzufinden. Erst dann kommt dort nämlich der Tl208 Peak, sofern er da ist, auch aus dem Rauschen raus. Und erst dann kann die Energiekompensation auch bei der Energie was entsprechend berücksichtigen in dem es jetzt die Counts passend mit der inversen DRF verstärkt. Und Interspec könnte da dann auch einen Peak finden und eine Aktivität vernünftig rausrechnen. Und dann gehe ich davon aus, dass nach der langen Messzeit wenigstens in der Dosisleistung, die der Radiacode im Spektrum Mode anzeigt, der zweitgrößte Dosisleistungs-Beitrag der Tl208 Linie bei 2614keV auch richtig enthalten ist, zumindest wenn da das Spektrum orange gefärbt ist. Aber man sollte das vielleicht doch mal genauer überprüfen. Ähnliches gilt auch im K-40 Spektrum.

Aber leider zeigt Interspec nach der Auswahl der DRF kein entzerrtes Spektrum für den Radiacode an. Das muss man offensichtlich immer noch selbst rechnen. Ich habe dazu jedenfalls noch nichts gefunden. Aber das ist vermutlich der Tatsache geschuldet, dass die Radiacode DRF schon ziemlich extrem ist. Bei anderen DRFs in der Datenbank sieht man den 2614keV Peak in der Regel immer noch ganz gut.