Zählrohre: Empfindlichkeitsvergleich

Floppyk · 14. Oktober 2019, 11:48

Mich würde interessieren, in wie weit man Zähler in Sachen Empfindlichkeit anhand von Datenblättern vergleichen kann.
Ich habe beispielsweise mal die Daten des Zählrohres LND 712 rausgesucht, welches im Gammascout verbaut ist. Das mit dem Radiascan 701 mit dem Pancake Beta 1-1 verglichen:
LND 712 - GAMMA SENSITIVITY CO60 (CPS/mR/HR)= 18
Beta 1-1 - Sensitivity to 60 Со (count / μR) = 96 - 144

Wenn ich diese Daten richtig interpretiere, zählt das LND 18 Impulse pro mR und das Beta gute 100 pro µR. Aber das wäre ja ein Unterschied im Faktor von 5500 (gerundet)und kann doch nicht sein, oder?

DG0MG · 14. Oktober 2019, 13:04

Zitat von: Floppyk am 14. Oktober 2019, 11:48
Aber das wäre ja ein Unterschied im Faktor von 5500 (gerundet)und kann doch nicht sein, oder?

Nein, das kann tatsächlich nicht sein.

Das ist ein gutes Beispiel dafür, warum wir hier ein ganz klein wenig wissenschaftlicher arbeiten wollen. So viel wie möglich aller fachlichen Angaben, aus denen man irgendwelche Folgeschlüsse zieht, sollten nachprüfbar belegt werden, sinnvollerweise mit einem Link.

Die Angabe "18 cps/mR/h" für das LND 712 stammt offenbar aus [1]. Dass ausgerechnet ein renommierter Zählrohrhersteller in seinen technischen Daten Fehler hat, ist eher unwahrscheinlich. Überlegen wir:
1 mR/h sind 10 µSv/h. 18cps sind 1080 cpm (cpm = cps * 60). Das Zählrohr soll also bei einer DosisLEISTUNG von 10 µSv/h etwas mehr als 1000 Impulse pro Minute liefern. Klingt realistisch.

Dann das BETA-1-1, technische Daten unter [2]. Dort ist keine Dosisleistung angegeben, sondern eine Dosis: Für eine Dosis von 1 µR liefert das Rohr 96 Impulse, für 1 mR demzufolge 96.000 Impulse (µR ==> mR ==> *1000). Wenn wir zum Vergleich annehmen, dass die ODL 1 mR/h resp. 10 µSv/h beträgt, dann kommen diese 96.000 Impulse im Verlauf von genau einer Stunde. Macht in der Minute ( DIV 60) 1600 Impulse. Das klingt auch realistisch, so dass das Verhältnis zwischen beiden Zählrohren ungefähr 1 : 1.6 ist.

Dabei ist noch nicht bedacht, was "96 ÷ 144" bedeutet? Eine Spanne von "96 bis 144" Impulse?
144 Imp. pro µR wären 144.000 pro 1 mR resp. 10µSv.
144.000 Impulse pro Stunde wären 2400 ipm (DIV 60).
Das wäre ein Verhältnis von 1080:2400, also 1:2,2

Das Impulsverhältnis der beiden Zählrohre liegt also zwischen 1:1,6 und 1:2,2.

Erweiterte Schlussfolgerung: Ein Gerät mit dem BETA-1-1 ist etwa doppelt so empfindlich auf Gammastrahlung, wie eines mit dem LND 712.

Der Fehler steckt also hier:

Zitat von: Floppyk am 14. Oktober 2019, 11:48
zählt das LND 18 Impulse pro mR ..

Nein! Es zählt 18 Impulse je Sekunde pro mR pro Stunde!

[1] https://www.lndinc.com/products/geiger-mueller-tubes/712/
[2] https://consensus-group.ru/radiation-counters/alpha-beta-gamma-radiation/106-beta-1-1

Floppyk · 14. Oktober 2019, 13:45

Danke dafür. Wie verhält sich das mit der aktiven Fläche des Zählrohrs?
Das LND hat ein 9,1 mm großes Fenster, was 0,65 cm ² entspricht.
Das Beta 1-1 = 7 cm²
Die Fläche ist ja mit entscheidend, denn je größer die Fläche desto empfindlicher, zumindest prinzipiell. Ist die Fläche mit in den Angaben berücksichtigt? Allerdings ist beim LND bei Gamma und Beta Strahlung sicherlich das gesamte Rohr empfindlich und nicht nur das Fenster, was für Alpha durchlässig ist.
Inwieweit sind diese beiden Zählrohre vergleichbar?

pangeiger · 14. Oktober 2019, 14:28

Moin,

bei dem Pancake fehlt die genaue Zuordnung der Counts also CPS oder CPM.

Gruß
Peter

DG0MG · 14. Oktober 2019, 14:52

Zitat von: pangeiger am 14. Oktober 2019, 14:28
bei dem Pancake fehlt die genaue Zuordnung der Counts also CPS oder CPM.

Nein, die "fehlt" nicht - ich habs ja oben schon dargelegt.

Während LND von einer DosisLEISTUNG ausgeht (also Dosis pro Zeiteinheit) und deshalb auch Impulse pro Zeiteinheit angegeben werden müssen, ist beim Pancake BETA-1-1 die Zeit konsequenterweise herausgekürzt, so dass nur noch Impulse pro Dosis übrigbleiben.

Wenn man sichs recht überlegt, eigentlich die elegantere Variante.

DG0MG · 16. Oktober 2019, 13:06

Zitat von: Floppyk am 14. Oktober 2019, 13:45
Danke dafür. Wie verhält sich das mit der aktiven Fläche des Zählrohrs?
Das LND hat ein 9,1 mm großes Fenster, was 0,65 cm ² entspricht.
Das Beta 1-1 = 7 cm²
Die Fläche ist ja mit entscheidend, denn je größer die Fläche desto empfindlicher, zumindest prinzipiell. Ist die Fläche mit in den Angaben berücksichtigt? Allerdings ist beim LND bei Gamma und Beta Strahlung sicherlich das gesamte Rohr empfindlich und nicht nur das Fenster, was für Alpha durchlässig ist.
Inwieweit sind diese beiden Zählrohre vergleichbar?

Vermutlich muss man unterscheiden, ob man für Gamma oder für Alpha/Beta vergleicht. Die Gamma-Empfindlichkeit wird sicher so angegeben sein, dass vom Zählrohr die größte Fläche der Strahlenquelle zugewandt ist. Das ist bei einem Pancake (natürlich) die kreisförmige Breitseite (hinten oder vorn) und bei einem zylinderförmigen Rohr die rechteckige Seitenfläche (die ja größer als die Stirnseite mit dem Fenster ist).

Das ist auch der Grund, warum in diversen Handgeräten das Zählrohr vorn quer im Gehäuse eingebaut ist: Es soll der Strahlenquelle die größtmögliche Fläche bieten. (siehe z.B. FH40F2, MR9511, X50ZS)

Das LND712 ist laut oben verlinkten technischen Daten 40,8 mm lang und hat einen Außendurchmesser von 15,1 mm. Ergibt eine rechteckige Fläche von 616 mm², also 6,16 cm². Die wirklich aktive Fläche ist aber kleiner, da ja nur der Innendurchmesser der Metallröhre zählt. Ich habe dazu jetzt keine genauen Zahlen, aber sagen wir ~35 mm Länge und nur 10 mm Innendurchmesser: die ergeben 3,5 cm² und das kommt dem oben ermittelten Faktor 2 zwischen den beiden Zählrohren nahe, wenn man das BETA-1-1 mit 7 cm² ansetzt.

Die in den Datenblättern angegebenen Zahlen zur Empfindlichkeit gelten also nur für GAMMA-Strahlung und enthalten nicht die Fenstergröße.

Bei Alpha scheint es nur die Werte Fenstergröße und -Dicke zu geben, die wir vergleichen können - nicht etwa eine Impulszahl bei einer Aktivität pro Fläche.
Leider habe ich für das BETA-1-1 keine Angaben zur Fensterdicke gefunden, steht auch im PDF-Datenblatt [1] nicht.

aktiver aktive Fenster-
Durchmesser Fläche Dicke
LND712 9,1 mm 0,65 cm² 1.5 - 2.0 mg/cm²
BETA-1-1 <34 mm 7 cm² ???

Es bleibt nur übrig, die beiden Flächenangaben zu vergleichen: Das Verhältnis ist 1 : 10,8.
Dass sich auch die Impulszahlen über einem Flächenstrahler so verhalten, wäre nur gegeben, wenn das Fenster gleich dick ist. Kann aber sein, bei größeren Rohren ist das Fenster etwas dicker?
Hab ich was vergessen?

[1] https://consensus-group.ru/images/ip/counters/docs/Beta-1-1.pdf

NoLi · 30. November 2019, 01:13

Schaut euch mal unter dieser Adresse das Diagramm "Typical count rate as a function of dose rate 60Со" des Beta 1-1 an:

https://consensus-group.ru/radiation-counters/alpha-beta-gamma-radiation/106-beta-1-1

1 µR/s = 100 counts/s
1 µR/s * 3600 s = 3600 µR/h = 3,6 mR/h
100 Counts/s : 3,6 = 28 counts/s pro mR/h

Das Beta 1-1 ist für Co-60 folglich rund 1,5 mal empfindlicher als das LND712.

Somit sind die von DG0MG angestellten Berechnungen bestätigt.

Für die Gammaempfindlichkeit ist nicht die Fensterfläche des Zählrohres entscheidend, sondern die für die Gammaquanten zur Verfügung stehende Wegstrecke innerhalb des Zählrohres. Je länger diese ist, desto eher besteht die Möglichkeit der Wechselwirkung der Quanten mit dem Zählgas, desto gammaempfindlicher ist das Zählrohr. Aber nicht nur die Wegstrecke spielt dabei eine Rolle, sondern auch die Zusammensetzung des Zählgases sowie die Hüllenwandung. Da unsere Background (Nulleffekt)-Strahlung, hervorgerufen durch Gammastrahlung aus dem Kosmos, der Erdoberfläche sowie dem umgebenden Baumaterial, sich bei der Messung von geringen Radioaktivitätsmengen störend und z.T. überdeckend auswirkt, ist man erpicht, diese natürlichen Einflüsse (Zählraten) so gering wie möglich zu halten. Daher die Pancake (Pfannkuchen)-Zählrohre: möglichst große, breite Fensterfläche für empfindlichen Alpha/Beta-Nachweis, aber flache Bauform zur Reduktion des Gamma-Backgrounds.

Gruß
Norbert

Geo-Johnny · 30. November 2019, 15:32

Zitat von: NoLi am 30. November 2019, 01:13
28 counts/s pro mR/h

Das Beta 1-1 ist für Co-60 folglich rund 1,5 mal empfindlicher als das LND712.

Somit sind die von DG0MG angestellten Berechnungen bestätigt.

Ja das stimmt, das LND712 wie es im Gammascout verbaut ist, ist nicht sooo empfindlich. Hingegen sieht es beim LND7317 Pancake des gleichen Herstellers mit 58CPS/mRh für CO60 schon deutlich besser aus. Das LND7317 ist z.B. im GQ-GMC600plus verbaut.

Peter-1 · 30. Oktober 2020, 12:37

Eine Zusammenstellung von Theremino :

Lutathera-177 · 26. Dezember 2020, 21:17

Weil ich überlege welches Gerät ich kaufen soll eine kleine Tabelle gemacht. Teilnehmen durften handliche Zähler mit eingebautem Pancake-Zählrohr unter 1000€. Preise beziehen sich auf Amazon.com.

Zählrohr	Erhältliche Geräte	Durchmesser x Tiefe	Effizienz
LND 7317	GMC-600+ (297$) PRM9000 (595$) RadAlert Ranger (585$)	44.5x12.7=15cm2	58 CPS/mR/hr Co-60
Beta 1-1	RadiaScan701 (325$)	34x8 =9cm2 (7cm2 on Data Sheet)	96 counts/uR Co-60 (26 CPS/mR/hr)
Beta 2-2	RD1008 (365$)	(13,8 cm2)	160 counts/uR Co-60 (44 CPS/mR/hr)
Beta 2M	RD1008 (2nd Tube) Gamma Only	X	160 counts uR Co-60 (44 CPS/mR/hr)

Der RadiaScan gefällt mir mit dem Farbdisplay und dem abnehmbaren Filter sehr gut, aber das LND7317 scheint dem Beta1-1 deutlich überlegen zu sein. Der Radex mit dem Beta2-2 liegt dazwischen, hat aber noch ein zweites Zählrohr. Schwierig!

Habt Ihr Ergänzungen oder Tipps was es sonst noch am Markt gibt? Dann gerne her damit!

pangeiger · 26. Dezember 2020, 21:53

Hi,

ich würde mir mal den S.E.I. Inspector ansehen.

Gruß
Peter

NoLi · 26. Dezember 2020, 22:24

Zitat von: pangeiger am 26. Dezember 2020, 21:53
Hi,

ich würde mir mal den S.E.I. Inspector ansehen.

Gruß
Peter

Die Produktion dieses Gerätes wurde eingestellt, den gibt es neu nicht mehr, und wenn überhaupt noch irgendwo, dann nur als Auslauf-Restbestand. Der Nachfolger ist der RANGER.
Für US-Geräte kann man gut und gerne vom angegebenen Kaufpreis noch ~ 30 % aufschlagen (Fracht und Einfuhrsteuer).

Gruß
Norbert

edit dg0mg: Link zum Ranger nachgetragen

DG0MG · 01. Mai 2023, 08:18

Zitat von: DG0MG am 14. Oktober 2019, 13:04Die Angabe "18 cps/mR/h" für das LND 712 stammt offenbar aus [1].
[1] https://www.lndinc.com/products/geiger-mueller-tubes/712/

Ich finde es gerade interessant, dass diese Angabe bei LND nicht mehr zu finden ist. Das muss aber mal dortgestanden haben, sonst hätte ich das nicht so geschrieben. Alle möglichen unwichtigen Parameter werden aufgeführt, aber zur Beurteilung eines Zählrohrs ist doch dieser Kalibrierwert einer der Wichtigsten.

Vielleicht, weil er sich auf Co-60 bezog?

Na-22 · 01. Mai 2023, 09:57

Man kann das Datenblatt als pdf herunterladen. Dort ist dann eine Grafik mit der Empfindlichkeit des Zählrohres enthalten.

DG0MG · 01. Mai 2023, 10:04

Ja, danke - das hab ich gesehen. Aber es muss textlich auf der Seite gestanden haben und in der Zwischenzeit rausgenommen worden sein, dafür muss es ja einen Grund geben.

2021 stand es noch da: https://web.archive.org/web/20210511154122/https://www.lndinc.com/products/geiger-mueller-tubes/712/

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