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Autor Thema: Thorium-Kuh  (Gelesen 419 mal)

DG0MG

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Thorium-Kuh
« am: 01. November 2018, 22:13 »
Das Experiment mit der "Thorium-Kuh" wollte ich ja schon immer mal machen.
Der Name klingt wenig aufregend.
Wenn man es stattdessen "Radionuklid-Generator" nennt, hat das schon einen ganz anderen Touch.  8)

~

Wir lesen also erstmal bissl rum:




Verkürzt erklärt: Über Thorium-haltigen Stoffen (Thorium-Nitrat in Glühstrümpfen, Thoriumoxid) bildet sich infolge radioaktiver Zerfälle Radon-220. Dieses zerfällt weiter u.a. zu (wieder festem) Blei-212. Über ein elektrisches Feld kann man erreichen, dass sich das Blei auf einer vorbereiteten negativen Elektrode abscheidet. Ist nach einer Weile genügend Pb-212 auf der Elektrode angesammelt, kann man dessen weiteren Zerfall mit einer Halbwertszeit von ~10,5 Stunden über Wismut-212 (60,5 min) zu stabilem Blei-208 mit einem Geigerzähler mit Langzeitmessfunktion beobachten.

~

Wir brauchen für ein elektrisches Feld also erstmal ein wenig Hochspannung. Rutherford benutzte wohl ca. 300V- aus selbstgebauten Batterien, ein bisschen mehr darf es aber ruhig sein. Th. Rapp ([5], s.o.) gibt 500-1000V an, in [3] schreibt der Autor von 900 V. Ich wollte die Hochspannungserzeugung batteriebetrieben haben, sie muss also einen möglichst geringen Stromverbrauch besitzen. Da sich das Blei an der NEGATIVEN Elektrode niederschlägt, sollte die Hochspannung zum besseren Handling auch negativ gegen Masse sein. Ansonsten muss man aufpassen, wo man hinfasst, sonst zuckt's. :)

So sieht die Schaltung nach einigen Versuchen jetzt bei mir aus:




Aufgebaut auf einer Lochrasterplatine und zur Verbesserung der Isolation mit Plastikspray überzogen:




Beim Aufbauen der Schaltung hat sich zum Kontrollieren der richtigen Funktion die kontaktlose Variante bewährt: Ein NF-Verstärker mit einer Fangspule, ähnlich früheren Telefonmithörverstärkern. Jegliches Messen mit Oszi oder 100-MOhm-Tastkopf an der Hochspannung ist schon zuviel Belastung. Im NF-Verstärker Hört man beim Abklemmen des Regelkreises (die Z-D-Dioden) einen Ton von einigen kHz, die Stromaufnahme liegt dabei bei einigen 10mA. Schließt man die Regelschleife, sind nur noch kurze Knackser zu vernehmen, etwa mit 1-2 Hz Frequenz. Dabei sinkt die Stromaufnahme auf unter 150 µA.
Der zur Stromversorgung vorgesehene 18650-LiIon-Akku ist also vollkommen oversized.


.. Fortsetzung folgt.
« Letzte Änderung: 27. Juli 2019, 15:29 von DG0MG »

DG0MG

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #1 am: 02. November 2018, 20:48 »
Als nächstes brauchen wir eine blecherne Konservendose mit Deckel aus Isoliermaterial. Als Deckel habe ich eine Scheibe aus Plexiglas ausgeschnitten, da gerade kein passender Deckel zur Hand war. Ein M4-Gewindestab ragt durch den Deckel in die Dose. Eine Messingblechscheibe mit aufgelöteter M4-Mutter stellt die negative Elektrode dar, diese kann locker auf das untere Ende des Gewindebolzens geschraubt und auch leicht mit Pinzette o.ä. wieder abgenommen werden.








Die Dose wird mit einigen thoriumhaltigen Glühstrümpfen bestückt (viel hilft viel) ...




... danach wird der Deckel verschlossen und die Hochspannung angelegt, Minuspol (blau) an den Bolzen samt Messingscheibe, Pluspol (braun) an die Dose:



Jetzt heißt es wieder warten, .. Fortsetzung folgt.
« Letzte Änderung: 03. November 2018, 08:51 von DG0MG »

DG0MG

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #2 am: 08. November 2018, 19:13 »
Nach etwa 2,5 Tagen habe ich die Scheibe mittels Pinzette wieder rausgenommen und erstmal vor einen AS622 gelegt - das Ergebnis ist nicht berauschend: Die 73 ipm sind jetzt weniger, als ich erwartet hatte. Eine Ursache könnte die Geometrie sein: Die Scheibe mit ihrem Durchmesser ist viel größer als das Messfenster des GZ mit dem SBM-20 dahinter.

Wir legen die Scheibe also als nächstes unter ein GROSSES Pancake-Zählrohr.
« Letzte Änderung: 09. November 2018, 09:15 von DG0MG »

DL3HRT

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #3 am: 10. Januar 2019, 07:11 »
Hast du schon mit einem anderen Zählrohr gemessen? Ich hatte damals das SBM-19 verwendet und reichlich Impulse bekommen.

DG0MG

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #4 am: 13. Januar 2019, 10:48 »
Hast du schon mit einem anderen Zählrohr gemessen? Ich hatte damals das SBM-19 verwendet und reichlich Impulse bekommen.

Ja, habe ich.

Für eine Langzeitmessung wollte ich nicht einen Laptop oder gar PC durchlaufen lassen, da hab ich erstmal noch etwas anderes gebaut. Das muss ich dann auch mal noch dokumentieren. Ein SI-8B Pancake-Zählrohr in russischem Originalgehäuse. Drin ist (jetzt) die Hochspannungserzeugung, in dem kleinen Kästchen außen ein Arduino nano, der jeweils 1 Minute Impulse zählt und dann die fortlaufenden Minuten und den Zählwert in eine Textdatei auf einer Micro-SD-Karte schreibt. Das ganze wird an 5V aus einer Power-Bank betrieben. Eine etwas größere mit mehr Kapazität als die auf dem Foto hält ca. 10 Tage.

Zu Beginn der Messung kommen mehr als 1000 ipm zustande, Ausschnitt aus der Datei auf der SD-Karte [Sekunden;Ipm]:

60;1122
120;1107
180;1090
241;1096
301;1023
361;1101
421;1012
481;1020
541;1092
602;1037
662;1038


Die Höhe der Hochspannung scheint keine große Rolle zu spielen, eher die Zeit des "Sammelns", bis sich das Isotopengleichgewicht auf der Scheibe eingestellt hat.



DG0MG

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #5 am: 12. Februar 2019, 22:05 »
Neuer Versuch:

Mit einem einzigen(!) Glühstrumpf einer anderen Sorte.

Ich hatte dieser Tage mal einige strahlenmesstechnisch relevante Bücher vom Dachboden geholt und in einem davon einen Glühstrumpf gefunden, den ich vor Jahren als Lesezeichen verwendet habe.

Tja, manche pressen Eichenlaub oder Kastanienblätter, andere ..  :o

Falls jetzt jemand bei ebay nach genau dieser Sorte Glühstrümpfe sucht ("Butterfly mantle No. 41 made in China"): nicht machen, hab ich schon durch. Glühstrümpfe in exakt gleicher Verpackung müssen kein Thorium enthalten.

Dieser eine Glühstrumpf produziert nach ~3,5 Tagen "Aufladen" der Messingscheibe in der Dose zu Beginn der Messung nur unwesentlich weniger Impulse als die 4 anderen vorher (~900 vs. ~1100 cpm).

Das Diagramm hat zur besseren Vergleichbarkeit den gleichen Maßstab wie das vorhergehende.

Das sind übrigens knapp 5000 Einzelmessungen, von denen jede durch einen Punkt im Diagramm dargestellt ist. Dabei ist keine Mathematik (Mittelwertbildung o.ä.) verwendet worden. Es ist doch erstaunlich, wie wiederholgenau jede Einzelmessung ist und wie "scharf" bzw. "schmal" der Graph im Diagramm dann erscheint.



DL3HRT

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Re: Thorium-Kuh
« Antwort #6 am: 07. Juni 2019, 20:01 »
Ich habe 2017 mit einer Thoriumkuh experimentiert. Nach Entnahme der Messingscheibe wurde diese im Gammaspektrometer platziert und ich habe einen Zeitrafferfilm über mehrere Halbwertszeiten erstellt.

Man kann im Video sehr schön sehen, wie die Aktivität der verschiedenen Tochternuklide allmählich abnimmt. Ich war sehr froh, dass die Messung über mehrere Tage so stabil lief.