Schwermineralsand

[Peter-1]

Liebe Spektroskopiker,

mir ist nun etwas Schwerminerasand aus der Nähe von Tittling, Niederbayern zugeflogen. Gewogen und gemessen habe ich ein spez. Gewicht von 2,18 g/cm³.
Die Probe in einer Salbenkruke 100ml zeigt am RC101 bei direktem Kontakt immerhin schon 1,1µSv/h (netto). Gewonnen wurde der Sand beim Goldwaschen aus einem kleinen Bach. Ohne weitere Analyse ist es wohl Monazit was für die Strahlung verantwortlich ist.
Das Spektrum zeigt dann auch die Linien der Thoriumzerfallsreihe. Den Versuch einer Aktivitätsbestimmung lasse ich besser. 
Erstaunlich die Unterschiede der Impulshöhen des Spektrums unter 300 keV. Vermutlich hat sich im alten Th(NO3)4 schon etwas stabiles Pb208 gebildet. Oder wer hat eine bessere Erklärung?

Gruß Peter

[etalon]

Hallo Peter,

was stört dich denn <300keV?

Grüße Markus

[Peter-1]

Hallo Markus,

es ist doch ein ganz schöner Unterschied bei der XRF von Blei. Oder muß ich zum Augenarzt 

[etalon]

Wie groß war denn die Mineralsandprobe, die du gemessen hast, und wie groß war denn die Probe von dem ThNOx, was du da gemessen hast? Dann ersparen wir dir vielleicht einen Besuch beim Augenarzt...

Grüße Markus

[Peter-1]

Die Sandprobe von 85g ist in einer Dose mit 51mm Durchmesser, Füllhöhe ~20mm.
Das Th-Salz ist im mg-Bereich. D.h. die Geometrie ist grundverschieden.
Und das erklärt die Variation der Blei XRF Linie 

[Prospektor]

Die Spektren haben doch insgesamt einen offset? Normiert auf einen Peak sind die ja nicht dargestellt. Du kennst ja die absoluten Aktivitäten nicht.
Und dann ist da wieder der Theremino Regler...
Die Detektoreff. ist keine Konstante und auch nicht linear, daher sehen die Differenzen deiner Peakhöhen bei kleineren Energien ggf. relativ gesehen größer aus (vorausgesetzt dein Setup liefert halbwegs reproduzierbare FWHM).

Ein Vergleich macht (wenn überhaupt) nur dann Sinn, wenn du die beiden Proben mit wenigstens halbwegs ähnlicher Geometrie und gleichen Parametern (Messzeit etc.) messen kannst.
Und dann lege beide Spektren in Interspec übereinander und spiele mit dem Normierungsregler, bis du sie auf einen Peak normiert hast.

Dann sieht man u.U. Dinge wie Matrixeffekte, Selbstabschirmung, Differenzen durch Rn-Exhalation, etc. pp.

[etalon]

Hoi Peter,

in diesem Fall ist die Detektoreffizienz nicht ganz so wichtig, da es sich ja um Pb-X handelt. Diese entsteht zum allergrößten Teil in der Bleiabschirmung deines Aufbaus. Wenn du jetzt deinen Detektor mit deiner Sandprobe um ein vielfaches besser (großflächiger) gegen die Bleiburg abschirmst, als mit ein paar Bröseln Thoriumsalz, dann macht sich das bei den niederen Energien um 75keV halt deutlich bemerkbar. Würde die Röntgenfluoreszenz aus radiogenem Blei in der Probe stammen, dann hätte da das Naturprodukt aufgrund seines Alters garantiert die Nase vorne..

Grüße Markus

[Peter-1]

XRF von meiner Bleiabschirmung ? Ich denke ich habe reichlich Cu.

[etalon]

Ja und? Das hilft dir etwas für die Betateilchen, da diese im Cu etwas weicher abgebremst werden als im Pb und daher der Bremsstrahlungsuntergrund etwas kleiner wird, aber vor allem, weil die charakteristischen X-Linien von Cu mit <9keV idR außerhalb des Messbereichs liegen (da würden sich daher ein paar mm Plexiglas davor noch recht gut machen). Allerdings hast du von Außen und innen immer noch Gammaquanten mit bis zu 2600keV. Die werden nich alle in deinem Cu bis zum Photoeffekt wechselwirken. Da wird der Großteil erst im Pb spaß haben. Und rate mal, was dort dann entsteht? Und zwar reichlich? Das schwächst du natürlich auch mit dem Cu wieder ab, aber halt nicht komplett. Und so nahe, wie deine Probe am Detektor liegt, schirmt diese einen recht großen Raumwinkel ab im Vergleich zu deiner kleinen Probe Th-Salz. Und wie du selbst schreibst, reden wir hier ja von Schwermineralsand und von nur 75 keV. Nicht umsonst wird Schwerbeton auch als Abschirmung verwendet...

Grüße Markus

[NoLi]

Der äußere Photonenfluß ionisierender Art von kosmischer und terrestrischer Ursache beträgt bei ca. 0,1 µSv/h Dosisleistung ~ 15 Photonen/cm² x sek...

Norbert

[etalon]

Ich weiß jetzt nicht, ob ich deinen Beitrag richtig verstanden habe. Ob das jetzt 15 Photonen/s*cm^2 bei gegebener ODL sind weiß ich nicht, diese Zahl scheint mir doch sehr Energieabhängig zu sein, aber das ist auch nicht das große Problem. Für genau diese Photonen bauen wir die Dinger ja. Das Problem kommt hauptsächlich von den Photonen aus der Probe selbst, denn die wechselwirken hauptsächlich in der dem Detektor zugewandten Bleischicht, und nur aus diesen ersten paar mm haben die Pb-X Photonen auch eine relevante Wahrscheinlichkeit, wieder ungestreift heraus zu kommen...

Grüße Markus

[NoLi]

Markus,

die hochenergetischen kosmischen Photonen stellen bei Abschirmungen das Problem dar. Allerdings ist deren Anteil zugegebenermaßen innerhalb der Abschirmung deutlich geringer (nach 10 cm Bleidicke beträgt die Photonenflußdichte nur noch ca. 10 % gegenüber außerhalb). Diese Photonen tragen ebenfalls zur Pb-Fluoreszenzstrahlung bei, nicht nur die Proben-Photonen.

Norbert

[etalon]

...Diese Photonen tragen ebenfalls zur Pb-Fluoreszenzstrahlung bei, nicht nur die Proben-Photonen...

Da bin ich völlig d' accord, das schrieb ich ja bereits oben:

...von Außen und innen immer noch Gammaquanten...

Aber lass uns mal ein kleines Gedankenexperiment machen. Nehmen wir mal an, der von dir angegebene Photonenfluss ist winkelinvariant im Mittel gleich und stimmt vom angegebenen Betrag her, und nehmen wir mal an, wir haben eine Bleiburg mit 10000cm^2 Oberfläche, was sicher für die meisten von uns völlig oversized ist. Nehmen wir weiterhin an, dass alle Photonen in einem Bereich wechselwirken, der eine hohe Emissionswahrscheinlichkeit für 75keV Photonen Richtung Detektor hat, dann generieren wir in der Bleiabschirmung  pro Sekunde rund 150000 75keV-Photonen.
Jetzt vergleichen wir das mit einer Probe von sagen wir einem Gramm Uraninit oder Thorianit. Ein Gramm ist aufgrund der hohen Dichte nicht sehr groß und erzeugt im Falle des Uraninits (beim Thorianit ist es ähnlich) bei gleichen Annahmen wie oben pro Sekunde rund 150000 75keV-Photonen. Wir sehen also, dass 1 Gramm Uraninit den selben Pb-X Photonenfluss erzeugt, wie die Umgebungsstrahlung. Jetzt haben wir natürlich in unseren Annahmen maßlos übertrieben und stark vereinfacht, daher ist die tatsächliche Äquivalenzmenge für Uraninit sicher um Zehnerpotenzen geringer...

Was ich mit dem stark vereinfachten Gedankenexperiment, wie vormals schon angesprochen, sagen will ist, dass natürlich richtigerweise die Umgebungsstrahlung, egal ob von oben oder unten, in lowlevel-Messungen eine dominierende Rolle spielen kann, aber gegen die Pb-X Photonen, welche durch die Aktivität des Messguts selbst entstehen, in vielen Fällen oft vernachlässigt werden kann...

Grüße Markus

[Henri]

Hallo Markus,

wie kommst Du auf die Zahlen?

Außerdem ist es doch klassischer Weise so, dass man eine Bleiburg für Low-Level-Messungen verwendet. Also nicht 1g Uranerzstufe vermisst, sondern Proben mit sehr geringen Gehalten an Radionukliden. Und da stört die Hintergrundstrahlung natürlich schon. Für alles, was eine hohe Aktivität gegenüber dem natürlichen Hintergrund hat, kann man sich die Bleiburg auch sparen bzw. sie hat dann eher Nachteile durch die starke Röntgenfloureszenz...

Viele Grüße!

Henri

[etalon]

Hallo Henri,

welche Zahlen meinst du?

Ich gebe dir ja grundsätzlich recht, aber lass uns bitte den Kontext des Threads nicht ganz außer Acht lassen. Da hat Peter 85g (!) Schwermineralsand in seiner Bleiburg gemessen, und sich über Unterschiede im Pb-X Peak gewundert. Ich habe daraufhin nur verdeutlichen wollen, woher dieser Unterschied resultiert. Dabei ist es völlig nebensächlich, ob die Pb XRF von außen oder innen in der Bleiabschirmung induziert wird. Wichtig ist die Erkenntnis, dass selbige eben aus der Bleiabschirmung und so gut wie nicht aus der Probe kommt, und daher die Probe in ihrer Gesamtheit als Abschirmung wirkt.
Sollte das jemand anders sehen, oder ich damit falsch liegen, wäre ich an einer Argumentation sehr interessiert. 

Grüße Markus

P.S. Außerdem ist es in der Praxis doch so, dass wenn eine Bleiburg vorhanden ist, diese auch genutzt wird. Keiner baut doch aktivitätsabhängig sein Messgerät aus oder ein, zumal die Probenaktivität zur Beurteilung, ob eine Bleiburg sinnvoll ist oder nicht, ja (wenn überhaupt) erst nach der Messung vorliegt. Das gilt im privaten wie auch im professionellen Bereich gleichermaßen...

P.P.S. Ich versuche mal die verwendeten Zahlen noch etwas zu verdeutlichen:

10000cm^2 * 15 Ph/s*cm^2 = 150000 Ph/s. Diese machen unter der Annahme dass jedes Ph nur eine WW macht, rund 150000 Pb-X Ph/s. Das stimmt natürlich in Wirklichkeit nicht, aber da die selbe Annahme für Probe und Bleiabschirmung gemacht wird, kürzt sich diese Ungenauigkeit raus.

Die spezifische Aktivität von Uraninit beläuft sich auf rund 157kBq/g. Das sind in grober Näherung auch 150000 Ph/s. Habe ich noch was übersehen?