Gamma-ODL Referenzpunkt „Kapelle im Höhenpark Killesberg in Stuttgart"

Begonnen von opengeiger.de, 30. September 2023, 19:19

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Henri

Zitat von: opengeiger.de am 08. Oktober 2023, 21:08Ich habe vor langer Zeit,als ich noch mit der Königstraße beschäftigt war, einen Szintillationszähler in einen Schuhkarton gebaut. Das war als Inkognito-Gerät gedacht, weil es auf der Königstraße damals noch viele Schuhgeschäfte gab und wenn man mit nem Schuhkarton in ner Stofftasche rumläuft, dann bekommt man deutlich weniger dumme Fragen gestellt als mit dem knallgeben Gammascout auf dem auch noch das Flügelrad zu sehen ist.

Dann musst Du nur aufpassen, wenn Du tatsächlich mal Schuhe umtauschen gehst, dass Du nicht aus Versehen den falschen Karton mitnimmst  :D

Zum Pragmatismus: den finde ich auch akzeptabel. Es gibt ja Bereiche, in denen mal als Bastler sein Gerät eh nicht überprüfen kann. Ob es bei 100 mSv/h noch halbwegs richtig anzeigt z.B.

Man muss sich ja auch fragen, wofür man das Gerät einsetzen möchte (mehr als 200 µSv/h braucht es selbst für den ambitionierten Mineraliensammler nicht zu können), und was die Konsequenzen sind, wenn es mit einem größeren Fehler misst (in der Regel nämlich keine). Als "Citizen Scientist" will man doch in erster Linie wissen, ob überhaupt etwas nennenswert radioaktiv ist. Und sich in zweiter Linie vielleicht freuen, wenn es dann "ordentlich knattert". Wenn jemand eine Uranmineralien-Sammlung hat, wird er sich doch wohl kaum ausrechnen wollen, wie lange er auf dem Sofa neben der Vitrine sitzen darf, damit er sein mSv im Jahr nicht voll bekommt. Sondern da räumt man die "schlimmsten" Dinger sowieso in die Garage, damit man auf dem Sofa dann gar nicht mehr messtechnisch feststellen kann, dass überhaupt noch etwas Uranglimmer in der Vitrine vor sich hin strahlt.

Wirklich praktische Relevanz hat eine ausreichende Genauigkeit höchstens bei der quantitativen Gammaspektrometrie, wenn man z.B. seine selbst gesammelten Pilze selber untersuchen möchte. Hierfür gibt es aber (Danke, Bernd!  ;) ) legal hervorragende Möglichkeiten, zu ausreichend verlässlichen Ergebnissen zu kommen.  :good3:

DL8BCN

Für solche Messungen würde sich doch auch ein Plastikszintillator anbieten, wenn man keine Spektroskopie machen möchte, oder?

opengeiger.de

Zitat von: DL8BCN am 09. Oktober 2023, 11:35Für solche Messungen würde sich doch auch ein Plastikszintillator anbieten, wenn man keine Spektroskopie machen möchte, oder?


Ich würde mal vermuten, dass Instrumente mit Plastikszintillatoren keine Energiekompensation machen können in dem Sinne wie der RC-101. Daher würde ich vermuten, sie sehen die ODL einer Unat-Quelle erstmal ziemlich anders als z.B. die eines Nuklids auf das sie kalibriert sind (z.B. Cs137 oder Co 60). Der Inspector mit dem unkompensierten Pancake (und bestimmt auch der Ranger) erlaubt dann in so einem Fall, dass man den Kalibrierkoeffizient auf das Nuklid, das man messen will, anpasst. Aber dazu muss man es kennen und das im Einstellmenu richtig eingeben. Sowas könnte es beim Plastik-Szintillator-Instrumenten natürlich genauso geben. Aber ich hatte noch mit keinem zu tun. Wenn es einen Korrekturkoeffizienten für Unat gibt und man den auch verwendet, dann denke ich, müsste so ein Instrument, vom Prinzip her in der Kapelle ähnlich genau sein, wie ein kristallbasiertes System mit Spektrum-basierter Energiekompensation, oder was meinen die Spezies?

Peter-1

Wie sieht es mit einer Ionisationskammer aus? 1 - 2 Liter bringt doch etwas Strom auch bei geringer Intensität. Heute sind Verstärker im fA Bereich kein Hexenwerk mehr. Das wäre doch ein schönes Bastelprojekt.
Gruß  Peter

opengeiger.de

Zitat von: Peter-1 am 09. Oktober 2023, 14:39Wie sieht es mit einer Ionisationskammer aus? 1 - 2 Liter bringt doch etwas Strom auch bei geringer Intensität. Heute sind Verstärker im fA Bereich kein Hexenwerk mehr. Das wäre doch ein schönes Bastelprojekt.

Ich denke da hat DL3HRT schon mal nen beeindruckenden Selbstbau-Verstärker vorgestellt: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,1631.msg19871.html#msg19871

Ne Ionistaionskammer damit müsste sicher gehen. Aber so ganz energiekompensiert ist so eine Ionisationskammer wohl auch nicht. Ich hab mal bissle gegoogelt dabei herausgefunden, dass man heute wohl eher Tissue-Equivalent oder Water-Equivalent Plastik Szintillatoren bevorzugt. Dazu hab ich hier ein Diagramm zur Energieabhängigkeit gefunden:  https://www.aapm.org/meetings/amos2/pdf/35-9838-52729-634.pdf

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Demnach kommen diese Plastic Szintillatoren wohl energieunbhängiger raus als die Luft-Ionisationskammern. Und heute designt man wohl spezielle Plastik-Szintillationsfasern um so was zu erreichen, so die einschlägige Literatur. Ein Produkt dazu habe ich auch gefunden:

Der GMS595 von JCS Nuclear Solutions https://johncaunt.com/products/gms595/ aber billig wird der auch nicht sein.

Eindrucksvolles Messgerät, Auszug aus den Features:

Energy Response 30keV to 7MeV ±30%
H*10 ambient dose equivalence
Plastic Scintillation Detector
Dose-Rate Measurement Range 100nSvh⁻¹ to 999mSvh⁻¹
Dose Measurement Range 100nSv to better than 1.75Sv
Linearity of ± 10%


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Zurück zu den Low-Cost Geräten: Ich muss der Fairness halber noch ne Korrektur zum Joy-It Geigerzähler JT-Rad 01 machen. Es gibt eine Mittelwertbildung über das Verlaufsdiagramm, die einer Messzeit von etwa 3.6 Minuten entspricht. Dieser Wert wird in der ,,Echtzeit-Ansicht" als Durchschnitt angezeigt. Wenn man also auf der Wiese im Killesberg mit dem Gerät 0.375cps für die 0.12uSv/h zählt, dann wären das rund 77 Pulse für diesen Durchschnittswert und damit eine statistische Genauigkeit von rund 11%, das ist ok.

Man hat aber noch eine zweite Möglichkeit einen längeren Mittelwert zu bestimmen. Es wird nämlich eine Kumulative Dosis angezeigt. Dafür gibt es einen Reset und die Zeit seit dem Reset wird als ,,Gesamt" angezeigt. Auf diese Weise kann man einen Langzeit-Mittelwert aus Kumulativer Dosis dividiert durch Gesamtzeit berechnen. Das ist zwar nicht ganz soo ergonomisch, aber hilft bei kleinen Dosiswerten, die auf Grund der niederen Zählrate eine starke Variation beim aktuellen Wert zeigen.

Also doch nicht ganz so unangenehm, wie mein erster Eindruck war  :) .


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Das russische SBM-20 war ja sicherlich das am häufigsten in Hobbykreisen verbaute Zählrohr vor dem russischen Angriffskrieg auf die Ukraine. Es gibt zudem auch einige Zählrohr-Module mit SBM-20, auf denen neben dem Zählrohr auch die Hochspannungserzeugung zu finden ist sowie eine Impulsumformung in ein digitales Signal, welches man direkt in einen Mikrocontroller einspeisen kann. Auch zahlreiche kommerzielle Strahlungsmessgeräte arbeiten mit dem Zählrohr.

Es kreisen allerdings etliche Konversionsfaktoren für dieses Zählrohr von cpm in uSv/h im Internet und man ist oft nicht sicher, welcher ist nun der richtige. Die ukrainische Firma iot-devices, welche ein SBM-20 Zählrohr-Modul anbietet, hat nun versucht mit einem speziellen Artikel dazu Klarheit zu verschaffen:
https://iot-devices.com.ua/en/technical-note-how-to-calculate-the-conversion-factor-for-geiger-tube-sbm20/

Aber man muss heute ja vorsichtig sein, was man glaubt und was nicht  :unknw: und was ist besser als ein Experiment :yahoo: ? Deswegen dachte ich mir, wenn wir nun schon einen schönen Gamma-ODL Referenzpunkt ist Stuttgart haben, dann schauen wir doch mal, was da für ein SBM-20 Zählrohr als Konversionsfaktor so rauskommt. Ich bin also zusammen mit einer Studentin, die sich für Geigerzähler und Strahlungsmessungen interessiert hat, zur Kapelle auf dem Killesberg und wir haben insgesamt 12 Messungen gemacht, bei denen wir die Impulsrate, wie im Referenzpunkt-Dokument beschrieben, vermessen haben. Wir hatten auch den Radiacode dabei und den Inspector nur so zur Kontrolle. Den Mittelwert der Impulsrate des SBM-20 im Referenzpunkt ermittelten wir zu 1.793cps. Das Zählrohr-Modul stammte von 4N-Galaxy und als Impulszähler verwendeten wir einen Arduino Uno.

Nun wissen wir ja durch Messungen mit anderen Instrumenten, dass wir dort eine Gamma-ODL von etwa 0.6uSv/h haben. Damit ergibt, sich nun ein Konversionsfaktor von 2.99cps/(uSv/h) oder andersherum 0.33445uSv/ pro cps bzw. 0.00557uSv/h pro cpm.

In dem Dokument von iot-devices findet sich nun einen Wert von 0.0057 uSv/h pro cpm, allerdings unter der Voraussetzung das es sich um eine Ra226 Quelle handelt. Das ist auch ein Wert, den man sehr häufig an anderen Stellen im Internet findet, was 175.43cpm / (uSv/h) entspricht. Das passt recht gut zur Kapelle und bedeutet, dass der Konversionsfaktor für eine Quelle, die Unat enthält gilt (mit dem natürlichen Ra226 Gehalt und seinen Folgeprodukte). Wichtig ist, und das kann man obigem Dokument entnehmen, dass z.B. für eine Cs173 oder eine Co60-Quelle dieser Faktor schon nicht mehr gilt, weil eben das Zählrohr nicht energiekompensiert ist.

Man kann die Sichtweise natürlich auch umdrehen, wenn der Konversionsfaktor für das SBM-20 175.43cpm / (uSv/h) beträgt, dann muss die Gamma-ODL in der Kapelle 0.61uSv/h sein. Und auch so rum fügt sich der Messwert ja sehr gut ins Bild. :good2:

Man sieht also, so einen Gamma-ODL Referenzpunkt in der Nähe zu haben, das hat schon was!  ;D

DG0MG

Ein Vergleich, was denn der RadiaCode in der "Spektrum"-Funktion nach einiger Messzeit (<5%) anzeigt, wäre eine interessante Zusatzinformation.
"Bling!": Irgendjemand Egales hat irgendetwas Egales getan! Schnell hingucken!

Henri

Zitat von: opengeiger.de am 10. Dezember 2023, 21:45Die ukrainische Firma iot-devices, welche ein SBM-20 Zählrohr-Modul anbietet, hat nun versucht mit einem speziellen Artikel dazu Klarheit zu verschaffen:
https://iot-devices.com.ua/en/technical-note-how-to-calculate-the-conversion-factor-for-geiger-tube-sbm20/


Hmmm... der Artikel ist doch, gelinde gesagt, etwas dubios  :umnik2:

Sie nehmen den vom Hersteller angegebenen Konversionsfaktor (ohne die Quelle zu nennen) und rechnen dann alles andere daraus aus, ohne die Ergebnisse experimentell zu verifizieren. Nebenbei gefragt: wer ist eigentlich der Hersteller der SBM-20? Ist es nur einer? Gibt es viele? Sind das alles Altbestände, oder werden die noch frisch produziert? Hat sich im Laufe der Jahre die Produktionsweise geändert und somit möglicherweise auch die Eigenschaften der Zählrohre? Wie sieht es mit der Alterung aus?

Was es mal bräuchte, wäre eine Messung im kalibrierten Strahlenkanal, bei unterschiedlichen Dosisleistungen und Energien und auch mit einer größeren Menge SBM-20 aus verschiedenen Chargen, um einen Überblick über die Serienstreuung zu bekommen.

Da ist schwer ranzukommen, deshalb baut man sich "Krücken", aber die stehen und fallen halt mit Grundannahmen, die man nicht in der Lage ist zu verifizieren.

:unknw:


PS: gibt es eigentlich ein Diagramm zur Energieabhängigkeit der SBM-20? Ich erinnere mich nicht, mal eines gesehen zu haben?

NoLi

Zitat von: Henri am 10. Dezember 2023, 23:01...
PS: gibt es eigentlich ein Diagramm zur Energieabhängigkeit der SBM-20? Ich erinnere mich nicht, mal eines gesehen zu haben?
Das suche auch ich schon lange. So eines wie vom z.B. vom LND-712 und LND-7317.

Norbert

opengeiger.de

Ja, in der Tat, das SBM-20 Zählrohr ist dafür, dass es ja extrem verbreitet ist, sehr schlecht dokumentiert. Die beste Doku die ich zu den Datasheets kenne ist die hier:

https://www.gstube.com/data/2398/

da findet man auch russischsprachige Originale des Datasheets. Allerdings wird mir daraus die Energie Effizienz nicht ersichtlich.

Nun wurde aber in der EU im Rahmen des European Metrology Program for Innovation and Research (EMPIR) 2016 ein EMPIR Environment Call 2016: 16ENV04 "Preparedness" ausgerufen, an dem sich auch die PTB sehr umfangreich beteiligt hat. Und dort wurde eine gewaltige Anzahl an "Consumer Geräten" beschafft, also Gammascouts, Inspectors, und solche Geräte, aber auch Geräte, die auf dem SBM-20 basieren.  Typisch an den Geräten ist, dass die in "Nicht-Regierungs-Organisationen" verwendet werden, also sagen wir mal mehrheitlich von ,,Citizen Scientists", und dass es dann Plattformen gibt, die solche Citizen Science Messdaten so quasi als ,,Prepardness"-Messdaten im Internet auf Weltkarten darstellen. Das hat man darauf hin analysiert ob das sinnvoll ist, und die PTB hat mit einem ,,Höllenaufwand" diese Geräte in allen Richtungen gecheckt unter anderem auch die Energie-Effizienz.

Wegen Corana hat es dann recht lang gedauert, bis Ergebnisse publiziert wurden. Die umfangreichste Publikation ist die von Viacheslav Morosh (PTB) et al., ,,Investigation into the performance of dose rate measurement instruments used in non-governmental networks", man findet sie hier:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350448721000950?via%3Dihub

Es gab dann auch noch zwei Slidesets, einen von der PTB, wo man den ganzen Aufwand auch in Farbe sieht:
http://www.preparedness-empir.eu/wp-content/uploads/Preparedness-2nd-workshop-WP3-PTB.pdf
und noch den hier von den Eurosafe Leuten, die was für die Projektzusammenfassung zusammengetragen haben, da sieht man auch ein paar Aufbauten:

https://www.etson.eu/sites/default/files/eurosafes/2019/Seminar3_Parksalon/3.4_Iurlaro.pdf

Wenn man nun nach der Energy Response des SBM-20 sucht, dann findet man da in Fig. 6. ,,Energy response of investigated MINN types" aber möglicherweise anonymisierte Daten der Geräte. Denn was ich gemacht habe, ist, dass ich Table 1 aller Geräte mal mit Index versehen habe und mit Fig. 6 der Energy Response der Geräte verglichen habe. Das sind zwar in beiden Darstellungen 18 Geräte, aber irgendwie passt das nicht recht zusammen.  Mit viel Mut könnte man sagen, der Soeks Quantum ist ja schon ein brauchbares Gerät auf der Basis zweier SBM-20, und wenn ich in Fig. 6 unter den Energy Responses schaue, dann sieht MINN 12 auch ganz brauchbar aus. Aber ob das wirklich der Soeks Quantum ist, ich weiß es nicht. Man könnte natürlich beim Autor anfragen. Das Fazit dieser "Preparedness"-Gruppe hört sich aber meinem Gefühl nach nicht so sehr positiv an.  :o

Zum Radiacode: Ja, die Messung mit Dosisleistungsangabe im Spektrum steht schon oben auf meiner Liste. Vielleicht haben wir bei meinen nächsten Besuch dann auch mehrere Radiacodes zur Verfügung...  ;)

NoLi

Diese Seiten der PTB hatte ich schon vor einiger Zeit entdeckt, aber leider liefern die Daten nur einen groben Überblick, auch durch die eingeschränkte Geräteauswahl, über die Qualität der Consumer-Geräte. Durch die Anonymisierung der Geräte zu den Testergebnisse ist in der Praxis keine Qualitätssteigerung der Messergebnisse zu erwarten. Außerdem sind die chinesischen Geräte, welche derzeit die große Masse an Consumer-Geräten darstellt, (noch) überhaupt nicht berücksichtigt.

Ich hätte mir als Ergebnis zumindest ein Ranking mit Produktnamen, so a la Stiftung Warentest, gewünscht, um die Spreu vom Weizen getrennt zu bekommen. Dann wäre "ein Schuh" daraus geworden, und die Ergebnisse der Citizen-Science-Community, die dann auch gewußt hätte, wo sie mit ihren Geräten liegt, hätten ganz andere Wichtungen!

Norbert

opengeiger.de

So nun war ich auch noch schnell kurz vor Silvester mit zwei Kollegen aus der lokalen Community an der Kapelle. Unter anderem haben wir gemessen mit 4 Radiacodes (3x101, 1x102) und zwei Automess. Gemessen haben wir diesmal mit der Spektrumfunktion. Das Ergebnis:

467nSv/h +/-1.6% Radiacode 101_A
511nSv/h +/-1.8% Radiacode 101_B
620nSv+/-1.5% Radiacode_101_C
505nSv/h +/-1.8% Radiacode 102
0.52uSv Automess AD6150 AD4 akkumulierte Dosis in 1h (keine gültige Kalibration)
0.52uSv Automess AD6150 AD6/E akkumulierte Dosis in 1h (keine gültige Kalibration)

Also die Radiacodes kamen doch recht unterschiedlich raus, das wundert mich etwas. Aber man kann beliebig viel falsch machen haben wir bemerkt. So kann ein Gerät (Automess) das Nachbargerät (Radiacode) auch von der Seite her abschatten. Streng genommen dürfte nur ein Gerät auf dem Messtisch liegen. Aber dann wird man nicht fertig an nem kurzen Wintertag. Unten ein Foto eines Radiacode mit dem Automess zusammen und das Gruppenbild der Spektren der anderen 3 Radiacodes. Sowie ein schönes Foto der ,,strahlenden Kapelle" und ein Foto des Messraums.

Guten Rutsch allerseits!

opengeiger.de

Es hat nun noch jemand mit einem Gammascout (LND712) am Referenzpunkt in der Kapelle gemessen:

Durchschnittliche Pulsrate [cps]:      1.303839286
Durchschnittliche Dosisrate [uSv/h]:      0.709270161

(Mittelung über 4381 Zählpulse mit der Datalogging-Funktion)

Gar nicht so schlecht das Ergebnis im Vergleich zur OM01-Sonde mit 70031A-Zählrohr für H*(10). Vielleicht sollte man das auch mal bei all der Kritik an dem Gerät betonen. Meiner Meinung nach macht aber nur die Datalogging-Funktion das Gerät für niedrige Dosisraten erst richtig brauchbar. Die Bedienung dieser Funktion ist natürlich so ne Sache für sich, das muss man üben.  :umnik2: