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

[opengeiger.de]

Hallo Bernd,

darf ich noch mal kurz nachfragen?

Klar, nachfragen sollte man immer können! 

Die Argumente sind auch völlig richtig. Wenn ich irgendwo auf der Straße stehe und da einen Background aufnehme, da darf ich nicht davon ausgehen, dass alle Zählraten über den Energien gleichverteilt sind. Denn möglicherweise ist ja um die Ecke die berühmte nuklearmedizinische Praxis oder die Straße ist mit Schlackesteinen gepflastert, oder es findet gerade ein solarer Ground Level Event statt. 

Macht man die Background-Messung dagegen in einer guten Bleiburg und man weiß, die Luft ist ansonsten einigermaßen "rein", dann nähert sich die Background-Kurve der Detektor-Effizienzkurve in ihrer Gestalt umso besser an, je besser die Bleiburg ist. Man sieht dann immer mehr das Rauschen des Kristalls und immer weniger die Umgebungsstrahlung. Und das zufällige thermische Rauschen des Kristalls sollte bis zu hohen Frequenzen (Energien) annähernd gleichverteilt sein und wird nun mit der Effizienz-Funktion multipliziert und bildet daher auch die Detektoreffizienz einigermaßen gut ab.

Wir hatten das auch schon mal im Zusammenhang mit der Hirschgrabenerde diskutiert und daraufhin haben auch die Radiacode-Leute eingeräumt, dass sie diese Methode benutzt haben. Siehe folgender Post (auf Erweitern klicken!): 

So, nun hab ich die Hirschgraben-Erde (500g) nochmal mit Kupfer-Kondom 8 Stunden lang mit dem Radiacode RC-101 vermessen und dann das RC-101 XML-Spektrum mit der inversen Detector Efficiency entzerrt und in Interspec dargestellt. Jetzt sieht doch alles sehr sehr brauchbar und schlüssig aus.   

Hallo, wir sind letztes Jahr auf die Idee gekommen, die Sensoreffizienz aus dem Hintergrundspektrum zu nehmen, mit verschiedenen Variationen von Algorithmen. Es funktioniert besonders gut mit einem Spektrogramm. Auf dem Spektrogramm sehen Sie in Echtzeit kleinste Veränderungen des Hintergrunds. Fast wie ein Erdbebensensor.

Aber wie nun genau die Energieeffizienz Kalibrierung beim RC-101 implementiert wurde, weiß ich natürlich nicht. Man könnte genauso einen möglichst typischen Kristall plus Signalpfad mit einem breiten Portfolio von Prüfstrahlern vermessen und daraus ein Modell einer generischen Detektor-Effizienzkurve basteln und die dann über gerätetypische Parameter an die individuelle Geräte-Implementierung im Rahmen der Streuung anpassen. Das könnte einfacher sein, wenn man die passende Umgangs-Genehmigung hat und in Russland wird das eh nicht so streng sein. Ich war halt mehr davon getrieben, das auch ohne genehmigungspflichtige Prüfstrahler hinzubekommen und würde dann auch akzeptieren, dass die Methode nicht so super genau ist.

[opengeiger.de]

So, nun hab ich wie versprochen, den Effekt der neuen Energiekalibrierung des RC-101 auf die angezeigte Ortsdosisleistung im akkumulierten Spektrum mit dem offiziellen Stuttgarter Niedrigdosis-Prüfstrahler (Flossenbürger Granitbelag der Königstraße) überprüft. Gemessen habe ich vor dem Buchhaus Wittwer bei N48.77792 E9.17765 für eine halbe Stunde. Ich sehe da ein Spektrum mit deutlich erhöhten Zählraten, wobei man bei einer ½ Stunde Messzeit das Unat im Spektrum nicht recht erkennen kann, nur eben, dass das Spektrum auch etwas breiter ist als üblich.

Aber die über die Energie-Bins aufsummierte Dosisleistung passt in der Tat nicht ganz ins Bild. Nach einer halben Stunde zeigt er einen Dosisleistungswert von 0.12uSv/h +/-4.3% im Spektrum an. Worst case wären das 0.125uSv/h und das ist gegenüber den 0.3uSv/h, welche das LUBW angibt (mit dem Automess gemessen) weniger als die Hälfte. 

Ich würde daher auf Grund dieses Experiments jetzt erstmal annehmen, dass der energiekompensierte RC-101 im Niedrigdosisbereich die wahre Ortsdosisleistung eher unterschätzt und das so grob mit einem Faktor 2 bei Unat. Vielleicht könnte das jemand, der einen energiekompensierten Automess hat, z.B. über einer U-Erz-Halde oder einer U-kontaminierten Wiese nochmals durch einen Messgerätevergleich mit einem gut kalibrierten Gerät validieren.

[DG0MG]

Ich weiß nicht, ob es für das Problem eine Rolle spielt, aber man sollte doch immer mit aktueller Firmware und App testen.

Aktuell ist: 1.30.04 / 4.01

[Henri]

Wenn ich irgendwo auf der Straße stehe und da einen Background aufnehme, da darf ich nicht davon ausgehen, dass alle Zählraten über den Energien gleichverteilt sind. Denn möglicherweise ist ja um die Ecke die berühmte nuklearmedizinische Praxis oder die Straße ist mit Schlackesteinen gepflastert, oder es findet gerade ein solarer Ground Level Event statt. 

Macht man die Background-Messung dagegen in einer guten Bleiburg und man weiß, die Luft ist ansonsten einigermaßen "rein", dann nähert sich die Background-Kurve der Detektor-Effizienzkurve in ihrer Gestalt umso besser an, je besser die Bleiburg ist. Man sieht dann immer mehr das Rauschen des Kristalls und immer weniger die Umgebungsstrahlung. Und das zufällige thermische Rauschen des Kristalls sollte bis zu hohen Frequenzen (Energien) annähernd gleichverteilt sein und wird nun mit der Effizienz-Funktion multipliziert und bildet daher auch die Detektoreffizienz einigermaßen gut ab.

So ganz habe ich das immer noch nicht kapiert.

Der natürliche Hintergrund entsteht doch aufgrund der in der Natur vorkommenden primordialen Nuklidreihen incl. Höhenstrahlung, die dann an der Materie gestreut wird. Das heißt, wir haben Maxima bei den Linien der Nuklide, sowie ein sich mehr oder weniger daraus ergebendes Kontinuum unterhalb, mit einem Anstieg zu den niedrigen Energien hin. Dies findet doch auch in einer Bleiburg statt, incl. Fluoreszenzphänomenen am Blei. Solange überhaupt noch Strahlung vorhanden ist, findet das statt. Wenn gar keine Strahlung mehr vorhanden wäre, könnte man auch nichts mehr messen, dann gäbe es also keinen Hintergrund. Dann hätte man eine horizontale Linie bei Null. So sieht aber ganz sicher nicht die Effizienzkurve aus.

Und das thermische Rauschen des Kristalls und Signalpfads ist doch sehr gering. Wenn das Nutzsignal z.B. einer Cs-137 Quelle Peaks von etlichen 100 mV im System erzeugt, so treten diese doch nicht in Form von thermischem Rauschen auf - nicht mal vereinzelt? Sondern das Rauschen hat immer nur ein paar mV Amplitude, entsprechend ein paar keV Gammaenergie, mit der es verwechselt werden könnte.

Zuletzt: was hat das thermische Rauschen des Kristalls und der Elektronik mit der Effizienz zu tun?  Das wirkt sich doch nur auf die maximal erreichbare untere Nachweisgrenze aus?

Zu dem Zitat, die Effizienz würde aus dem Hintergrundspektrum abgeleitet: das hatte ich so verstanden, dass für jedes Bin ein Effizienzfaktor festgelegt wurde, der mit der Zählrate des einzelnen Bins multipliziert wird, und in der Summe aller Bins ergibt dies dann die energiekompensierte Zählrate. Das Hintergrundspektrum hat zwar eine recht ähnliche Zusammensetzung an verschiedenen Orten, aber an uranhaltigen Halden dann doch eine andere als an einem thoriumhaltigen Strand mit viel Monazit. Oder in der Nähe eines Kalibergwerks.
Dies ist ja auch der Grund, warum beim NBR-Verfahren (Natural Background Reduction - Algorithmus) gezielt ein Kunststoffszintillator verwendet wird, in dem die Energieinformation durch die leichten enthaltenen Elemente verlorengeht, so dass sich der natürliche Hintergrund sehr gut "ausmittelt". Mit einem NaI(Tl) Kristall z.B. wäre das viel komplizierter umsetzbar.

Letztendlich bleibt es einem nicht erspart, die einzelnen Effizienzfaktoren mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener Quellen zu bestimmen bzw. dazwischen zu interpolieren, bei so einem kleinen Kristall unter Berücksichtigung von Photopeak(s) und Compton-Spektrum, würde ich jetzt denken.

[opengeiger.de]

Also nochmal, ich will nicht behaupten, dass die Methode, den Background als Vorlage für die Detektor-Effizienz zu verwenden, die Ultima Ratio ist. Wie schon gesagt, das war ursprünglich aus der Not geboren, als ich an der Lu-K-Cal getüftelt habe und den Ehrgeiz entwickelte, die Detektor-Effizienz-Cal ausschließlich mit genehmigungsfreien Prüfstrahlern zu machen. Dabei war mir aufgefallen, dass die Backgroundkurve und die Modellkurven, die es in der Literatur zu finden gibt (z.B. Jäckel-Westmeier) praktisch kongruent sind. Ich hatte es dann auch damals in einem Post in diesem Thread hier erwähnt und darauf hin antwortete unser User Radiacode-101, Zitat: ,,Hallo, wir sind letztes Jahr auf die Idee gekommen, die Sensoreffizienz aus dem Hintergrundspektrum zu nehmen, mit verschiedenen Variationen von Algorithmen." Zitat Ende. Da bin ich eben hellhörig geworden. Aber klar, man kann das unterschiedlich interpretieren.

Zum Background Spektrum selbst: Meine Vorstellung ist, dass sich dieses zusammensetzt aus deterministischen Anteilen und ganz zufälligen Anteilen. Deterministisch sind eben diese Anteile, wo ein Nachbar zum Beispiel gerade 30kV an eine alte Röhre anlegt. Die kosmische Strahlung, mal abgesehen, von speziellen Sonneneruptionen etc., wird dagegen recht zufällig über der Energie verteilt sein und ein eher flaches Spektrum erzeugen in dem Bereich, den ein RC-101 sehen kann. Die Bleiburg dämpft vor allem die deterministischen Anteile raus und wird auch das kosmische Rauschen durchaus noch etwas verformen. Das thermische Rauschen des Kristalls wird ein, bezogen auf die Energie, eher zufälliger Rauschbeitrag sein, sowie das beim Widerstandsrauschen auch der Fall ist. Das Rauschen an einem Widerstand ist auch ,,weiß" in Bezug auf die Energie und die Konstante dazu ist die Boltzmann-Konstante.  Am Ende hat man eben vorwiegend diese ganz zufälligen Beiträge, die dafür sorgen, dass der Background eben eine relativ glatte, strukturlose Form hat. Das kann man sehr einfach in der Praxis sehen und das zeigt auch Raddets Messung. Von daher kann man sich den Background durch eine Multiplikation der Detektor-Effizienz mit einem einigermaßen gleichverteilten ,,Eingangsspektrum" vorstellen. Das muss nicht 100%ig stimmen, aber im Experiment kommt es eben dem sehr nahe. Einen wissenschaftlichen Nachweis dafür kann ich jedoch nicht bieten. Vielleicht kann es jemand, der eine professionelle Detektor-Effizienz Cal machen kann, nachprüfen. Das wäre für die Community jedenfalls ein großer Vorteil, das sicher zu wissen.

[mbtx]

Der natürliche Hintergrund entsteht doch aufgrund der in der Natur vorkommenden primordialen Nuklidreihen incl. Höhenstrahlung, die dann an der Materie gestreut wird

Ganz genau, das Hintergrundspektrum hat eine massive Energieabhängigkeit, ganz ohne Berücksichtigung der Dektorempfindlichkeit.

Die Argumente sind auch völlig richtig. Wenn ich irgendwo auf der Straße stehe und da einen Background aufnehme, da darf ich nicht davon ausgehen, dass alle Zählraten über den Energien gleichverteilt sind. Denn möglicherweise ist ja um die Ecke die berühmte nuklearmedizinische Praxis oder die Straße ist mit Schlackesteinen gepflastert, oder es findet gerade ein solarer Ground Level Event statt. 

Auch ganz ohne künstliche Quellen oder kosmische Phänomene haben wir eine ganz spezifische Energieverteilung des natürlichen Gammahintergrunds - zu hohen Energien besteht ein schneller Abfall. Auch in der Bleiburg und ganz ohne die Berücksichtigung der Detektoreffizienz.

Man sieht dann immer mehr das Rauschen des Kristalls und immer weniger die Umgebungsstrahlung. Und das zufällige thermische Rauschen des Kristalls sollte bis zu hohen Frequenzen (Energien) annähernd gleichverteilt sein und wird nun mit der Effizienz-Funktion multipliziert und bildet daher auch die Detektoreffizienz einigermaßen gut ab.

Das thermische Rauschen ist auf keinen Fall gleichverteilt. Es folgt (grob) dem Planckschen Strahlungsspektrum. Hohe Energien sind sehr unwahrscheinlich, Energien im Gamma-Bereich treten nicht auf. Schon optische Photonen emittiert der Kristall im thermischen Gleichgewicht (praktisch) nicht. Im SiPM können bisweilen Zellen zünden, aber auch das ist sehr selten; und wenn, dann zündet eine Zelle und nicht viele gleichzeitig wie bei einem Gamma-Ereignis.

Fazit: Das thermische Rauschspektrum ist irrelevant und hat keinerlei Verbindung zur Effizienz der Gammadetektion.

Die Wahrscheinlichkeit für den Photoeffekt im CsI(Tl)-Kristall sinkt mit steigender Energie. Die primitive Variante ist, die Anzahl der detektierten Ereignisse mit der jeweiligen Enerige zu multiplizieren und dann so umzuskalieren, das der Wert einer ODL-Sonde bei direkter Messung daneben erreicht wird (mal abgesehen davon, dass die Umskalierung auf H*(10) noch komplizierter ist). Dann dann wird man aber eine Unterschätzung z.B. bei Co-60 erhalten. Man müßte also umskalieren mit einer Literaturkurve für CsI(Tl).

Letztendlich bleibt es einem nicht erspart, die einzelnen Effizienzfaktoren mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener Quellen zu bestimmen bzw. dazwischen zu interpolieren, bei so einem kleinen Kristall unter Berücksichtigung von Photopeak(s) und Compton-Spektrum, würde ich jetzt denken.

Genau so ist es. Wenn man es wirklich richtig machen will, muss man zumindest einige Punkte mit Prüfstrahlern messen, sonst ist das ein ewiges Tappen im Dunkeln.

Von daher kann man sich den Background durch eine Multiplikation der Detektor-Effizienz mit einem einigermaßen gleichverteilten ,,Eingangsspektrum" vorstellen.

Nein, auf keinen Fall ist das natürliche Spektrum in irgendeiner Form gleichverteilt, weder das Gammaspektrum noch irgendein thermisches Rauschen im Detektor, das im Übrigen nicht das Geringste mit einer Detektoreffizenz zu tun hat.

Dass das anscheinend bei den RadiaCode-Leuten so angenommen wird, dürfte ein Teil des Problems sein, dass die Kablibrierung nicht stimmt.

Gruß Manfred

[opengeiger.de]

Das thermische Rauschen ist auf keinen Fall gleichverteilt.

Diese Aussage lässt sich ganz leicht nochmal überprüfen:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmerauschen

Die anderen Kommentare will ich so mal stehen lassen.

[DL3HRT]

Da wir Ende Juni wieder die Messflächen der Wismut nutzen dürfen (siehe: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,1161.msg20444/topicseen.html#msg20444) können wir vielleicht etwas Licht ins Dunkel bringen. Wir werden dort den RadiaCode-101 auf den drei Referenzflächen mit den Messgeräten des Bundesamtes für Strahlenschutz als Referenz vergleichen. Zumindest bis ca. 1 µSv/h (natürliches Uran) können wir dann sagen, ob die Energiekompensation passt oder nicht.

[mbtx]

Das thermische Rauschen ist auf keinen Fall gleichverteilt.

Diese Aussage lässt sich ganz leicht nochmal überprüfen:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmerauschen

Die anderen Kommentare will ich so mal stehen lassen.

Was hat denn Rauschen im Nieder- und Radiofrequenzbereich in elektrischen Leitungen mit der Detektoreffizienz einer Szintillator-SiPM-Kombination für Gammaquanten zu tun? Es handelt sich um grundlegend andere physikalische Prozesse.

[Raddet]

Licht ins Dunkel bringen. Wir werden dort den RadiaCode-101 auf den...

Es wäre einfach wunderbar. Ich möchte unbedingt das Ergebnis sehen.

[NoLi]

... können wir vielleicht etwas Licht ins Dunkel bringen.
...

Genau DAS ist doch die Aufgabe eines Szintillators...

Norbert

[opengeiger.de]

Allen Unkenrufen zum Trotz hab ich nun doch mal ein Oktave-Skript zur ,,Energie-Kompensation" auf der Basis des Background Spektrums für die 1024 Spektrum Version der RC-101 SW durchgezogen und das auf ein Lu2O3 Spektrum und ein Thorium Spektrum angewandt. Die Plots der Spektren als Bilder sagen dann ja auch mehr als Worte. Vielleicht sollte man das auch besser ,,Energie Beautifying" nennen, solange der Nachweis für eine nicht-empirische Begründung fehlt.

Nur kurz die Vorgehensweise des Skripts. Zunächst fitte ich in den mit der Messzeit korrigierten Background ein Polynom 2.Ordnung als Modell für die Detektor-Effizienz, das nimmt das Rauschen raus und macht das Rechnen einfacher. Da das Ganze eh relativ ungenau ist, tut es auch ein Polynom 2.Ordnung. Profiprogramme wie Interspec nehmen da viel höhere Ordnungen für die Modelle der Detektor-Effizienz.

Dann dividiere ich das RC101-Spektrum durch dieses Detektor-Effizienz-Modell (Multiplikation mit der Inversen). Das macht jetzt den Background flach und ,,entzerrt" das Spektrum entsprechend des Background Modells, so dass die durch den kleinen Kristall bei hohen Energien entstandenen kleinen ,,Höckerchen" jetzt eben zu anständigen Peaks werden.  Also quasi was ähnliches was die Amplif Funktion auch erreichen will, nur dass hier eben der Background noch maximal flach wird. Beim Lutetiumoxid sieht man den Effekt dieser Kompenstaion sehr schön, beim Thorium-Spektrum ist das wegen der Komplexität schwerer zu erkennen.

Zur Glättung des Spektrums hab ich hier noch einen "brickwall-Filter" mit einer Tap-Länge von 32 drüberlaufen lassen. Und ja, kalibrieren müsste man das jetzt an einer Stelle des Spektrums noch auf etwas, was man in der Aktivität kennt, z.B. Cs137 bei 662keV. Bisher ist das nur aufs Maximum normiert.

Anbei die Plots dazu. Jetzt könnt ihr die Methode beliebig ,,zerreißen".   

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

[Peter-1]

Sieht gut aus Bernd !

Frage eines Dummen: bei meinem RC101 blinkt seit 2 Tagen nur noch die rote LED, auch bei Werten von 0,1 bis 0,15 µSv/h. Ich finde keine Einstellung für dieses Verhalten. 
Peter

[DL8BCN]

Blinkt die rote LED immer?
Anscheinend ist die Warnschwelle ganz runtergedreht.
Oder auf welchen Wert hast du die eingestellt?

[Radiacode-101]

We have been doing energy compensation for almost a year and are confident of its accuracy.
If you don't believe us, find a reference source with declared activity and do the math =)
It will be correct and accurate.

And all sorts of theoretical comparisons with other devices when measuring natural background is not science.

Wir führen den Energieausgleich seit fast einem Jahr durch und sind von seiner Genauigkeit überzeugt.
Wenn Sie uns nicht glauben, finden Sie eine Referenzquelle mit angegebener Aktivität und führen Sie die Berechnung durch =)
Sie wird korrekt und genau sein.

Und alle theoretischen Vergleiche mit anderen Geräten bei der Messung des natürlichen Hintergrunds sind keine Wissenschaft.