Thorium Decay-Chain

[DL8BCN]

Hallo das Thema Thorium ist ja schon oft diskutiert worden.
Interessant finde ich, das zum Beispiel thorierte Schweißelektroden gut zur Kalibrierung einer Gammaspektroskopie-Anlage taugen.
Die Bilder der Spektren wurden ja schon mehrfach gepostet.
Ich teile hier mal meine Energien, die ich von unten nach oben mit 4%igen ThO-Elektroden gemessen habe.
Speziell beim Bi-214 Peak bei 2204 keV bin ich nicht ganz sicher.
Vielleicht kann ja mal jemand meine Zahlen bestätigen, oder korrigieren:

Pb-212: 238,63
AC-228: 338,37/463,07
TI-208: 510,77/583,19
Bi-212: 727,20
AC-228: 795,07/911,32/969,16/1587,90
Bi-214: 2204 (unsicher, da sehr breit)
TI-208: 2614

Alle Zahlen in keV und es geht mir nicht um die Stellen hinter dem Komma.
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[DL8BCN]

Bei https://www.gammaspectacular.com/blue/th232-spectrum kann man die Wahrscheinlichkeiten des Zerfalls der verschiedenen Folgeprodukte einsehen:

Pb-212: 238,63  keV -  43,3%
AC-228: 338,37  keV - 11,27%
AC-228: 463,07  keV - 4,4%
TI-208: 510,77  keV -   22,6%
TI-208: 583,19  keV -   84,5%
Bi-212: 727,20  keV -   6,58%
AC-228: 795,07  keV - 4,25%
AC-228: 911,32  keV - 25,8%
AC-228: 969,16  keV - 15,8%
AC-228: 1587,90 keV - 3,22%
TI-208: 2614    keV -    99%
Also Bi-214 taucht dort gar nicht auf!
Also habe ich meine Frage wohl schon selber beantwortet.

[NoLi]

Bei https://www.gammaspectacular.com/blue/th232-spectrum kann man die Wahrscheinlichkeiten des Zerfalls der verschiedenen Folgeprodukte einsehen:
...
Also Bi-214 taucht dort gar nicht auf!
...

Das Bi-214 entsteht in der Uran-238-Zerfallsreihe und hauptsächlich aus dem Pb-214.

Bei der chemischen Aufbereitung von Thorium werden die Th-Isotope Th-232 (Halbwertszeit 14 Mrd Jahre), Th-230 (Halbwertszeit 75400 Jahre) und Th-228 (Halbwertszeit 1,9 Jahre) zusammen abgetrennt. Je nachdem, woher das Thoriumerz stammt, ist Uran mit vergesellschaftet. Nach der Thorium-Abtrennung erhält man dann ein Gemisch von Th-232, Th-230 und Th-228.
In der weiteren Th-230 Zerfallsreihe tritt das Bi-214 auf, allerdings in sehr geringer Aktivitätsmenge wegen der langen Halbwertszeit der Mutter.
Thorium-Folgeprodukt-Gammaspektren sind daher sehr komplex in der Auswertung.

Norbert

[Peter-1]

So sieht es bei mir aus.
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[DL8BCN]

Ok, ich denke mal unsere Spektroskopieanlagen funktionieren wirklich super 🙌.
Wenn der TI208 Peak bei ca. 2600keV auch noch gut rauskommt kann man doch wirklich zufrieden sein!
Eine professionelle, fertig gekaufte Anlage, die dasselbe leistet, wäre sicherlich für die meisten von uns unbezahlbar.
Ich schätze man ist da fünfstellig unterwegs.

[FU]

hier mal die Ergebnisse von einem windigen Consumer Gerät (KC761C): ein Glühschlumpf....

grün ist das Spektrum mit dem Schlumpf, pink ist der Hintergrund...

Leider hat InterSpec keinen Equalizer Modus, von daher kann ich die höher-energetischen Signale nicht anheben (oder ich weiß einfach nicht wie das geht).

Trotzdem kann man das Signal bei 2614keV ganz deutlich sehen.

Aber was sind die beiden Signale bei 2100-2400keV?

Bei 55keV sehe ich auch eine Schulter, Ac228/Th228??

Aber hey, gar nicht mal so schlecht für so eine Gurke oder? (Okay nach der Messzeit jetzt nicht fragen, hmkm....10h)

an die Theremino User: werden eure Daten hier geglättet?

[DL8BCN]

Theremino macht die Glättung mit dem IIR- Filter.
Früher habe ich den Fehler gemacht und den Wert zu hoch eingestellt.
Das Spektrum sieht dann nach kurzer Zeit schon schön glatt aus.
Man sollte das aber nicht tun, weil man sonst evtl. Details mit wegschönt.
Mein Wert steht daher eher auf ,,10" und ich messe länger.

[silfox]

Ich verwende die WT-20 Elektroden zur Charakterisierung von z.B. den Radiacode-Detektoren bzgl. Energieauflösung und zur Energiekalibrierung.
Das funktioniert aus meiner Sicht recht gut, da es eine Reihe an Einzellinien gibt, deren Energie ausreichend weit auseinander liegen.
Wenn die Messgeometrie gut festgelegt ist, kann man das Verfahren auch für eine wiederkehrende Kontrolle der Detektoren verwenden.
Viele Grüße

[NoLi]

...
Wenn die Messgeometrie gut festgelegt ist, kann man das Verfahren auch für eine wiederkehrende Kontrolle der Detektoren verwenden.

Aber nur, wenn die Elektroden ausreichend abgelagert sind. Es muß sich nach der chemischen Thorium-Abtrennung erst wieder aus dem Th-232 genügend Ra-228 (Halbwertszeit 5,75 a) und daraus Th-228 (Halbwertszeit 1,9 a) als Th-228+ bis zur weitgehenden Sättigungsaktivität nachgebildet haben, damit auch die Th-228-Folgenuklide möglichst im radiologischen Gleichgewicht vorhanden sind und die wiederkehrenden Geräteprüfungen vergleichbare Resultate liefern.
Nach 3 Halbwertszeiten des Ra-228, also ca. 17 Jahren, kann man davon ausgehen, dass sich die Folgeprodukte auch des Th-228+ zu ca. 90 % nachgebildet haben...nach 50 Jahren hat man 100 %ige Nachbildung.

https://www.irs.uni-hannover.de/fileadmin/irs/Arbeiten/Master/mastwink.pdf
Siehe hier Kapitel 2.2.1. Säkulares Gleichgewicht Abbildung 1

Chemisch abgetrenntes Thorium verliert am Anfang an Aktivität und Folgeproduktaktivität durch die kurze Halbwertszeit des Th-228, während durch die allmählichen Ra-228 und Th-228 Nachbildung die Aktivität der Elektroden danach wieder deutlich ansteigt.

Norbert

[silfox]

Die Anmerkung ist grundsätzlich sicher richtig.
Aber es geht hier nicht um die Bestimmung von Aktivitäten sondern nur um die Ermittlung von Energieauflösung (FWHM) und Energiekalibrierung.
Dann hat die relative Intensität der Linien unterschiedlicher Nuklide keine Relevanz.

[NoLi]

Richtig, wenn man die Peakhöhen nicht beachten und mit dem Thorium-Normspektrum vergleichen möchte.

Norbert

[silfox]

Ich würde es gerne mit einer Absolutmessung versuchen - einmal abgesehen von der Schaffung einer präzisen Messgeometrie.
Angesichts der Zeitskala stellt sich mir nur die Frage, ob ich dazu jung genug bin?

Viele Grüße

Ulrich

[DL3HRT]

Angesichts der Zeitskala stellt sich mir nur die Frage, ob ich dazu jung genug bin?

Mit einer Rd2md Magnetronröhre ist das kein Problem. Die Anode besteht aus Thoriummetall. Die Röhren wurden zwischen 1943 und 1945 gefertigt. Durch den Einschluss im Glaskolben konnte nichts entweichen und man kann von einem  radioaktiven Gleichgewicht ausgehen.

https://www.radiomuseum.org/tubes/tube_rd2md.html

[Radiohörer]

Mit einer Rd2md Magnetronröhre ist das kein Problem. Die Anode besteht aus Thoriummetall.

...die RD2MD oder LM417n düften relativ selten sein: gibt es ähnliche, etwas später in größerer Stückzahl gefertige?

Als Alternaitve dürften sich doch auch Glühstrümpfe eignen, die auch schon eine Weile(???) ohne Th gefertigt werden: de.wikipedia.org/wiki/Glühstrumpf . Weis jemand näheres?
EDIT: "seit den 1990'ern nicht mehr:
fs-ev.org/service/fragen-und-antworten-zum-strahlenschutz/kuenstliche-radioaktivitaet-und-kuenstliche-strahlung
Leider wurde damals kein Herstellungsdatum aufgedruckt. Mit einer dickeren Burg sollte man es aber beurteilen können...

[NoLi]

...
Als Alternaitve dürften sich doch auch Glühstrümpfe eignen, die auch schon eine Weile(???) ohne Th gefertigt werden: de.wikipedia.org/wiki/Glühstrumpf . Weis jemand näheres?
...

Für Gasglühstrümpfe besteht in Deutschland gemäß StrlSchV seit dem Jahr 2011 ein Verkaufsverbot für den Privatnutzer; daher haben z.B. die Auer-Werke ihre Produktionsanlagen in diesem Jahr 2011 an die Inder verkauft, in Deutschland abgebaut und produzieren seit dieser Zeit in Indien. Gewerbliche sowie öffentliche Nutzer, wie z.B. Stadtwerke, dürfen jetzt aus z.B. Indien importierte thorierte Glühstrümpfe bis heute noch in Strassen-, Platz- und Parkbeleuchtungen verwenden, allerdings nur mit Genehmigung und Auflagen der zuständigen Aufsichtsbehörden.

Das bedeutet, dass man bei uns zwar via Verkaufsplattformen noch an thorierte Glühstrümpfe rankommen kann (vor allem durch illegale (!) asiatische Importe), das Alter dieser Objekte lässt sich aber nicht vorhersagen und nur gammspektrometrisch bestimmen.
https://www.irs.uni-hannover.de/fileadmin/irs/Arbeiten/Master/mastwink.pdf

Die erwähnte bayerische Firma für Schulbedarf hatte nach eigenen Angaben noch im Jahr 2011 für ihre Exprimentierkästen Radioaktivität eine größere Menge Thorium-Glühstrümpfe aufgekauft, um diese zerschnitten (damit im eigentlichen Sinne kein Glühstrumpf mehr, daher Bezeichnung "Auer-Netz") und in einem Plastedöschen verklebt eingeschlossen anbieten zu können. Diese Auer-Netze haben heute daher ein Alter von mindestens 15 Jahren und dürfen, da die Dosisleistung in 10 cm Abstand kleiner 1 µSv/h beträgt, im schulischen Bereich bis max. 4 Stück/Schule genehmigungsfrei verwendet werden.

Norbert