Der Wissensdurst ist gestillt !

Mit großer Unterstützung von Bernd habe ich nun die Spektren von den Testfelder bei Reust vergleichen können. Die Unterschiede sind sichtbar aber doch geringer als angenommen.
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Mit etwas Grafikarbeit ist der direkte Vergleich jetzt einfach. Die Daten stammen von :

Universitat Politècnica de Catalunya
PhD program in Nuclear and Ionizing Radiation Engineering
Airborne Gamma Spectrometry using
Unmanned Aerial Vehicles
Doctoral thesis by:
Maksym Luchkov


Peter

Hallo,

es geht mir immer noch um die Frage: Wie groß ist die Amplitude des Anodenpulses und wie beschreibe ich seine Form für eine Simulation?

Goo... antwortet auf die Frage nach der Charakteristik eines Anodenpulses eines NaI(Tl)-Detektors: trise = 10 ns, tfall = 230 ns

Solche Werte kann ich an meinem Detektor nicht messen.

Wofür also gelten diese Werte von trise und tfall? Für die Definition des Anodenstromes in der simulierten Stromquelle I0 (was ich für die anliegende Simulation angenommen habe)? Für den Strom im Lastwiderstand des Dividers (PMT_RL2)? Für den Signalausgang, aber mit was für einer Last?

Im Diagramm der anliegenden Simulation ist in blau als -V(mesout) (der Puls ist also für einen besseren Vergleich mit V(out) invertiert) ein exportierter Puls aus einer Oszilloskopmessung zu sehen (Datei 2026_05_11_RigolDS4.csv). Die vom Oszilloskop ermittelten Werte sind im Schema in blau notiert. Der Messaufbau entspricht dem anliegenden Schema der Simulation. Am Signalausgang hängt also nur das Oszilloskop mit einem 10x-Tastkopf.

Für die grünen Linien habe ich den Wert von C0 variiert. Für diese Variation ergibt sich ein annäherend linearer Zusammenhang zwischen der Amplitude des Strompulses aus I0 und dem Spannungspuls V(out). Ich habe daher die Amplitude des Strompulses so berechnet, das die Spannungsamplitude den ca. 48V der Oszilloskopmessung entspricht. Die beste Näherung zwischen Simulation und Messung ergibt sich für einen Wert von 18,5pF für den Kondensator C0.

Damit liegt aber dann die Amplitude des Anodenpulses bei 5,76 mA, also weit über den 100 μA die das Datenblatt des PMT als Maximum nennt.

Wie muss ich meine Simulation verändern, damit meine Simulationsergebnisse annäherend den Messwerten entsprechen?

Gruß Andreas

Ja klar mußt Du dafür sorgen, daß die Eingangsamplitude auch nur noch etwas weniger als die Hälfte wird - ist doch logisch. RL1 halbieren, also statt 1M nur 470k.
Aber zuerst mußt Du wissen, ob das Ganze mit dem gröstmöglichen Impuls noch nicht übersteuert wird. Und das ist vom PMT und dessen RL1 abhängig.
Das wirst Du am Besten in der Praxis mit dem Oszi feststellen können.

Viele Grüße
Bernd

Hallo Bernd,

das Diagramm mit V2=5V unterscheidet sich nicht von dem mit 12V.

Wenn ich allerdings die Amplitude des Anodenpulses verzehnfache (Vpulsed[A] 900u statt 90u), so ergibt sich der anliegend zu sehende Unterschied.

Gruß Andreas

Eigentlich erstaunlich, dass das BfS nichts "weiß", wenn die Daten dort vorhanden sein müssten. Mutmaßlich hat man das intern nur kurz abgefragt und dabei den Falschen gefragt, oder die Daten wurden nach Zeitraum X einfach vernichtet bzw. mussten vernichtet werden. Ist ja immer noch eine deutsche Behörde, da gibt es sicher sehr eng geregelte Zuständigkeiten und Fristen.

Vielleicht bringt eine konkretere Anfrage mit Anlass oder Zeitraum und über den Weg IGF/UIG mehr Rücklauf, wenn sich jemand die Mühe machen will bzw. stark genug interessiert ist:

Das BfS und das Umweltinformationsgesetz (UIG).

VG

ZE

Danke Bernd für die reichliche Information.
Noch raucht es nicht bei mir 
Es steckt schon in den Tabellen die Antwort drin, aber jetzt geht es um eine Aufarbeitung der Daten um übersichtlich die Unterschiede in den Spektren zu erkennen.
Traurig finde ich die bisherigen Antworten von PTB und BfS. Da werden Daten gesammelt, gesammelt und ..... und tief in einem Archiv gelagert und vergessen. So habe ich den Eindruck 

schon 28°C
Peter

Ja, schade, schade, es wäre eine schöne Challenge für das Forum gewesen, und es wäre bestimmt auch eine ,,Doktorarbeit" draus geworden aus den ISIGAMMA Daten von 2005 die Spektren zurückzurechnen  .

Aber tatsächlich, es gibt sie schon die Doktorarbeit, welche die Spektren schon gemessen hat und zwar in einem Team der PTB. Von daher wär's jetzt doch etwas verschwendete Zeit, das mit Reverse Engineering aus den Daten der ISIGAMMA Veranstaltung zu machen, zumal man damit ja auch nur an speziellen Energien abgetastete Spektren bekommen hätte, mit einer gewissen Unsicherheit, was die Ungleichgewichte zwischen den Zerfallsprodukten und sonstige ,,Nicht-Idealitäten" anbelangt hätte. Hier ist sie also, die von Peter wie die Stecknadel im Heuhaufen gesuchte Doktorarbeit:

Universitat Politècnica de Catalunya
PhD program in Nuclear and Ionizing Radiation Engineering
Airborne Gamma Spectrometry using
Unmanned Aerial Vehicles

Doctoral thesis by:
Maksym Luchkov

Abrufbar hier (sehr langsam!) :
https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/696574/TML1de1.pdf

Da hat der Doktorand der Universitat Politècnica de Catalunya die großartige Gelegenheit gehabt, bei der PTB in Braunschweig im Rahmen des EMPIR-Projekts ,,Vorsorge" (2017–2021) seine Promotion zu machen. Da ging es drum, Entscheidungsträger nach einem nuklearen Unfall mit zeitnahen und adäquaten Daten zur radiologischen Lage zu unterstützen und gleichzeitig die Einsatzkräfte zu schützen. Das Projekt befasste sich mit der mobilen und stationären Überwachung der radiologischen Lage, insbesondere nach einem Kontaminationsszenario. Und er durfte das Problem mit einer Gammaspektrometrie-Drohne lösen. Bei dem Projekt wurden von 17 Institutionen aus 12 europäischen Ländern gut charakterisierte Gammaspektrometer an UAVs unterschiedlicher Größe angepasst, um deren Flugleistung und Anwendbarkeit zu untersuchen. Der Doktorand hat dann mit dem PTB-Team eine Lösung mit einem Spektrometer-basierten Dosimetrie-System entworfen und implementiert und die Sinnhaftigkeit dieser Herangehensweise unter Beweis gestellt. Kalibriert wurde zumindest das PTB-System in Reust (ich vermute auch die anderen). Aber als Doktorand muss man eben publizieren, die übrigen Institutionen hüllen sich dann lieber in Schweigen. Seine Kalibrierung auf den Referenzfeldern in Reust hat er in seiner Doktorarbeit in dem Kapitel 6.3.1 beschrieben. In seiner Dissertation gibt es dann auch noch weitere schöne Bildchen von den Testflächen und den Drohnenflügen. Und unter 6.3.1, da finden sich dann eben auch diese Gamma-Spektren:

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Es gibt noch diese numerische Zusammenfassung auf der nächsten Seite:

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@Peter-1 : ist damit Dein akademischer Wissensdurst nun gestillt? 

Wahrscheinlich raucht nun mindestens @Peter-1 's Kopf schon rauchen     , aber hier noch ein Kommentar zu der Frage nach der Doktorarbeit und der Aussage des BfS, dass es zu den Flächen in Reust kein Refrenzspektrum des BfS gibt:

In der Einleitung des ISIGAMMA205 Dokuments steht ja, man kann die im Boden befindliche Radioaktivität einmal sehr aufwändig durch Bodenproben bestimmen oder eben mit Geräten, die eine in-situ Gammaspektrometrie erlauben, was im Katastrophenfall deutlich schneller sei. Und das sollten die Teilnehmer der ISIGAMMA Veranstaltung üben. Und die Teilnehmer sollten die massen-und nicht die flächenspezifische Aktivität im Boden bestimmen. Für die Umrechnung hat das BfS die Formel im Anhang 4 geliefert. Daraus kann man schon mal schließen, dass es mindestens so viele in-situ gemessene Gammaspektren gab, wie Teilnehmer. Und wenn die Aufgabe lösbar ist, dann kann man einem Gammaspektrum auch ein-eindeutig eine massenspezifische Bodenaktivität zuordnen. Und in 6.1.1 steht auch noch, dass das BfS durch eine Abschätzung sichergestellt hat, dass die Aufgabe auf den Flächen in Reust lösbar ist. Also hat auch das BfS mindestens ein mit einem solchen Gerät in-situ gemessenes Gammaspektrum vorliegen gehabt, denn sonst wäre das ja nicht sichergestellt gewesen. In 6.1.1 steht dann unter Referenzwerte auch noch, (Zitat): ,,Alle drei Referenzflächen wurden im Zuge ihrer Herstellung in den 1990er Jahren durch umfangreiche Beprobungen und anschließende gammaspektrometrische Analysen auf den Gehalt natürlicher Radionuklide untersucht. Durchgeführt wurden diese Analysen vom Bundesamt für Strahlenschutz in Berlin. Die ermittelten massenbezogenen Aktivitäten natürlicher Radionuklide werden im Rahmen dieses Berichtes als Referenzwerte herangezogen."

Also hat die Google-KI beim Suchen im Internet doch nicht halluziniert und so problematisch eine KI dieser Art sein mag, hier hat sie doch genau das richtige Dokument gefunden. Darin sagt das BfS zumindest selbst, dass es "gammaspektrometrische Analysen auf den Gehalt natürlicher Radionuklide" von den Bodenproben gemacht hat.

So, nun hat aber das BfS in diesem Dokument in den Tabellen 1-3 die aus den Gammaspektren der Teilnehmer gemittelten massenspezifischen Aktivitäten für die wesentlichen U-nat und Th-nat wiedergegeben, sowie den vom BfS ermittelten Referenzwert (z.B. für Reust A2 2682Bq/kg für Ra226). Um jetzt die Sache umzudrehen und aus den Angaben in den Tabelle 1-3 das im Mittel gemessene Gammaspektrum, sowie das Referenzspektrum zu ermitteln, wäre es jetzt zwar die ganze Brainpower des Forums nötig, ab machbar müsste das schon sein, da ja die Zuordnung von der Strahlungsphysik her ein-eindeutig sein muss, richtig?

Diese Challenge könnte man doch annehmen, oder nicht? 

Diese Tabellen stellen praktisch das Gamma-Spektrum der U238 Linien dar:

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Hmmm, die Google KI ist anderer Meinung, aber manchmal halluziniert sie ja auch.

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Hier der erste Link. Den Rest kannste ja mal selber googeln...

https://doris.bfs.de/jspui/bitstream/urn:nbn:de:0221-2015111813780/3/BfS-SW-20-15_ISIGAMMA2005-Gesamt_151120.pdf


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