Hundsbühler Erde

[Peter-1]

Angeregt durch eine Schrift von Prof. H.von Philipsborn zu Versuchen mit Hundsbühler Erde und Radonerzeugung, konnte ich mir eine kleine Probe dieser Erde besorgen.
Und nun stimmt die Welt wieder, wenn man weiß, dass :

Wer viel misst, misst Mist ! 

So habe ich das Spektrum über Theremino aufgenommen und dann mit InterSpec ausgewertet.  Hier die Ergebnisse der Linien.
Pb214 241,9 keV => 1083,1 Bq
Pb214 295,2 keV =>  756,0 Bq
Pb214 351,9 keV =>  700,8 Bq
Bi214 609,3 keV =>  627,3 Bq
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Mittelwert : 791,8 Bq  bei einem ges.Gewicht von 50g =  15,8 Bq/g
Da ist die Aktivität von KCl mit 16,03 Bq/g nicht weit entfernt.
Die Nettozählrate lag bei 155 CPS. Bleiburg mit 2,5cm Pb und 8mm Cu.

Wie würden die Ergebnisse eines Ringversuchs ausfallen 
Vielleicht findet ein Experte eine Erklärung für die unterschiedlichen Werte.

Schöne Grüße
Peter

[etalon]

Hallo Peter,

Ich würde mal sagen, deine Spektrometereffizienz stimmt für diese Messanordnung nicht. Wie hast du das Teil denn überhaupt Kalibriert? Und was bezeichnet ,,K40 Compt." in dem angehängten Spektrum?

Gruß Markus

[Peter-1]

Hallo Markus,

die Kalibrierung und Rechnung für die Effizienz ist nach dem Schema von opengeiger erfolgt. Also mit Lu2O3 und KCl. Die Linie K40 compon ist leider noch von einer früheren Messung geblieben und gehört nicht in das Bild. Ist die Komptonkante von K40.

Gruß Peter

[etalon]

Hoi Peter,

was heißt denn ,,ist geblieben"? Das verstehe ich nicht. Wie kannst du eine so ausgeprägte Comptonkante ohne Photopeak haben? Hast du die Kalibrierung damals in der selben Messgeometrie durchgeführt wie du jetzt die Erde gemessen hast?

Grüße Markus

[Peter-1]

Hallo Markus,

wenn ich bei Theremino nicht alle Linien lösche, dann bleiben noch Reste einer vorherigen Messung im Diagramm bestehen. Ich hatte zuvor KCl auf dem NaI-Kristall.
Also einfach ignorieren ! Sieh Dir das Diagramm an. Das war die Probe in einem Plastikbeutel, so wie die Post das geliefert hat.

Peter

[etalon]

Hallo Peter,

aha, komische Software....

Grundsätzlich: Wenn du Proben quantitativ messen willst, dann benötigst du eine Effizienzkalibrierung für genau diese Messanordnung und dieses Messgut (Dichte, Materialzusammensetzung, Aktivitätsverteilung,...). Das um so mehr, je näher du die Probe am Detektor platzierst (geometrische Einflüsse). Da gibt es nicht eine ,,Universaleffizienz" die man irgend wie zusammengewurstelt hat. Wenn du das nicht hast und berücksichtigst, wirst du immer nur Hausnummern messen. Du kannst dann zwar semiqualitativ beurteilen, welche Nuklide in deiner Probe enthalten sind, aber keine Aussage zu ihrer Aktivität machen. Da kannst du genau so gut würfeln. Dabei hast du dann auch mal nen Zufallstreffer, wobei auf ein Zehntel Bq genau, da musst du schon oft würfeln...

Grüße Markus

[Peter-1]

Hallo Markus,

die Themen Abstand, Geometrie, Dichte usw. sind mir bekannt und ich habe reichlich damit experimentiert. Ich möchte nicht der PTB Konkurrenz machen  sondern nur eine Probe einordnen können. Mit Mineralien wird es dann noch komplexer da die sich nicht um Geometrie scheren. Die Erdprobe wird also zwischen 600 und 1100 Bq liegen.

Peter

[etalon]

Hallo Peter,

die Themen Abstand, Geometrie, Dichte usw. sind mir bekannt und ich habe reichlich damit experimentiert. Ich möchte nicht der PTB Konkurrenz machen  sondern nur eine Probe einordnen können.

Na dann... du fragtest nach einer Erklärung für die unterschiedlichen Messwerte, die hast du bekommen...

Die Erdprobe wird also zwischen 600 und 1100 Bq liegen.

Noch nicht mal das würde ich unterschreiben...

Grüße Markus

[Prospektor]

@Peter: Deine Berechnungen etc. sind jetzt so ad hoc nicht genau nachvollziehbar.
Kannst du Mal die txt Datei (Export von Theremino) teilen?

Ein generelles Problem dürfte die fehlende Baseline-Trennung der vorderen Peaks sein. Wobei das tendenziell zu einem umgekehrten Trend führen sollte.

Wenn man sauber kalibriert und die Aspekte, die Markus bereits angesprochen hat (Gemometrie, Matrix, Dichte...) berücksichtigt, kann man prinzipiell hervorragende Ergebnisse erzielen.
Ich werde das demnächst Mal an einer Erdprobe aus Gottow demonstrieren 

[opengeiger.de]

Nachdem ich hier zitiert wurde, muss ich trotz aller Euphorie nun doch eine klare ,,Gewinnwarnung" aussprechen, bevor noch jemand auf den Gedanken kommt, mit der vorgeschlagenen Kalibrierung alte Wismut-Grundstücke zu vermessen um sie dann als Immobilien-Schnäppchen anzupreisen.   

Die von mir geäußerte Idee, ausschließlich mit wenigen, natürlichen und langlebigen Radionukliden die Detektoreffizienz-Kurve zu approximieren um damit die unbekannte Aktivität von Proben grob abschätzen zu können, ist bisher immer noch eine Idee. Bisher sind noch keine aussagekräftigen Versuche gemacht, die unter Beweis stellen, dass sich der Fehler in Grenzen bewegt, wenn man sich dabei nur auf Lutetium und Kalium stützt, so dass das für den Hobbybereich brauchbar ist. Wir wollten das mit einem Ringversuch zur Hirschgrabenerde untersuchen, wobei es nur darum ging, wie genau man dann die Cs-137 Aktivität aus dem einsamen und kräftigen Peak des Cäsium bei 662keV abschätzen kann.

Das ist eine ganz andere Aufgabenstellung als die Aktivität einer U-nat. oder Th-nat Probe zu bestimmen, bei der die Gesamtaktivität sich aus vielen Nukliden der Zerfallskette zusammensetzt, die sich auch noch auf Grund der gasförmigen Nuklide wie Radon und Thoron nicht vollständig im Gleichgewicht befinden muss. Dass in einem solchen  Fall dann eine Aktivitätsabschätzung mit einer Lutetium-Kalium Detektor-Effizienz-Approximation funktionieren kann, das bezweifle ich nach den ersten Eindrücken selbst.

Was die Probenmatrix, Dichte und Geometrie anbelangt, auch das haben wir ja schon ausgiebigst diskutiert (https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,883.msg9870.html#msg9870). Das kann einen enormen Fehler erzeugen, deswegen wollten wir ja bei dem Ringversuch die Kalibrierprobe der eigentlichen Messprobe stark annähern, sowohl von der Probenmatrix, Dichte als auch der Geometrie her. Es ist an dieser Stelle zu bemerken, dass in Profilabors, die Kalibrierstandards auch nicht notwendigerweise immer in der passenden Form vorliegen. Wie solche Standards aussehen, davon gibt es Bilder und Beschreibungen. Das ist auch nicht immer dasselbe wie die vorliegende Probe mit unbekannter Aktivität. Aber meist kennt man die Unterschiede und kann dann ggf. Korrekturfaktoren verwenden. Es gibt auch jede Menge Dissertationen, welche die Effizienzkalibrierung, die für die Arbeit durchgeführt wurde, sehr detailliert beschreiben, zusammen mit der zugehörigen Fehlerrechnung. Ich empfehle hierzu sich mal die Arbeiten, die in den letzten Jahren am Institut für Radioökologie in Hannover entstanden sind, anzuschauen. Da kann man sehr genau erkennen, wie groß der jeweilige Fehler der Detektor-Effizienz-Approximation war. Daran sieht man sehr deutlich, dass selbst wenn es um Spurenanalytik geht, immer noch mit Wasser gekocht wird, selbst wenn viele und sehr teure Kalibrierstandards verwendet werden. Von daher will ich das erste Ziel, das wir uns ursprünglich gesteckt hatten, nämlich mit der Lutetium-Kalium-Kalibrierung eine unbekannte Cäsiumaktivität in einer Erdprobe grob abzuschätzen, noch nicht ganz aufgeben. Aber ich möchte auch nicht ausschließen, dass wir am Ende zum Ergebnis kommen, dass selbst in diesem einfachsten Fall eine Abschätzung mit brauchbarer Genauigkeit nicht möglich ist.

Wenn aber jemand mit dieser Effizienzapproximation über dieses Ziel hinausschießt und etwas völlig anderes machen möchte, z.B. eine Aktivitätsabschätzung von U-nat. oder Th-nat. Proben, dann doch auf ganz eigenes Risiko, denn das ist eine Herausforderung in einer völlig anderen Dimension. Und wenn das dann schiefgeht, dann kann man damit wiederum nicht notwendigerweise eine sichere Aussage über den ganz anders gelagerten Fall der Hirschgrabenerde machen. Also von daher ist mein Vorschlag, lasst uns doch erst mal mit dem einfachen Fall anfangen.