So messen Sie eine radioaktive Quelle geringer Aktivität mit einem Geigerzähler richtig. Maßnahmen, Methodik und notwendige Werkzeuge.
Die Messung einer radioaktiven Quelle mit geringer Aktivität mit einem Geigerzähler stellt eine der interessantesten Herausforderungen für jeden Enthusiasten oder Fachmann auf diesem Sektor dar. Unter diesen Bedingungen, In der Tat, Die Anzahl der vom Detektor erfassten Gammateilchen oder Photonen kann sehr gering sein, Dadurch ist die Messung besonders empfindlich gegenüber normalen statistischen Schwankungen.
Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge, die für zuverlässige Messungen erforderlich sind
Ein unerfahrener Benutzer könnte diese Schwingungen als eine Fehlfunktion des Instruments interpretieren, aber in der physischen Realität ist das ein völlig normales Verhalten. Um zuverlässige Daten zu erhalten, reicht es nicht aus, den Geigerzähler einzuschalten und den auf dem Display angezeigten Wert abzulesen: Es ist notwendig, eine korrekte Messmethodik anzuwenden und die probabilistische Natur des radioaktiven Zerfalls zu verstehen.
Weil die Messungen des Geigerzählers ständig schwanken?
Die Kernphysik lehrt uns, dass der radioaktive Zerfall ein zufälliges Phänomen ist. Die Atome einer radioaktiven Substanz zerfallen nicht in regelmäßigen Abständen, Sie folgen jedoch einer statistischen Verteilung, die als Poisson-Verteilung bekannt ist.
Konsequenterweise, sogar den Geigerzähler vollkommen ruhig und unter den gleichen Messbedingungen halten, Die Anzahl der erkannten Zählungen schwankt kontinuierlich.
Zum Beispiel, Während einer 60-Sekunden-Messung können Sie 30 Zählungen aufzeichnen, während in der folgenden Minute die Zählung 42 betragen könnte. Diese Variabilität stellt keinen Defekt des Instruments dar, sondern die natürliche Folge der Zufälligkeit des radioaktiven Zerfalls.
Das Verständnis dieses Phänomens ist der erste Schritt zur korrekten Interpretation radiometrischer Messungen.
Die Rolle der Erfassungszeit und des statistischen Fehlers
Wenn schwach radioaktive Quellen gemessen werden müssen, Der Erfassungszeitpunkt ist von grundlegender Bedeutung.
Tatsächlich nimmt der statistische Fehler einer Messung mit zunehmender Gesamtzahl der gezählten Impulse ab. Mit anderen Worten, desto größer ist die Anzahl der akkumulierten Ereignisse, desto zuverlässiger ist das Endergebnis.
Praxisbeispiel
- 100 Zählungen → statistischer Fehler ca. ±10 %
- 1.000 zählt → statistischer Fehler ca. ±3 %
Aus diesem Grund, Bei den kritischsten Messungen empfiehlt sich die Verwendung der Funktion SCALER O Gesamtzahl, in professionellen Geigerzählern vorhanden, durch die Einstellung langer Erfassungszeiten, Zum Beispiel:
- 300 Sekunden;
- 600 Sekunden;
- 3600 Sekunden.
Nur durch die Akkumulation einer großen Anzahl von Ereignissen ist es möglich, die statistische Unsicherheit zu verringern und wirklich aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten.
Die Durchführung mehrerer aufeinanderfolgender Messungen erhöht die Zuverlässigkeit
Sich auf eine einzelne Maßnahme zu verlassen, kann irreführend sein.
Normale statistische Schwankungen können tatsächlich zu Werten führen, die gelegentlich über oder unter dem Durchschnitt liegen. Aus diesem Grund, Bei den wichtigsten Messungen empfiehlt es sich, mindestens drei aufeinanderfolgende Aufnahmen mit derselben Integrationszeit durchzuführen.
Berechnung des Durchschnitts der erhaltenen Werte und Bewertung aller eindeutig anormalen Ergebnisse, Es werden robustere Daten erhalten, die die tatsächliche Aktivität der Quelle besser widerspiegeln.
Dieses Verfahren wird auch häufig in der Messtechnik eingesetzt.
Lassen Sie die Messgeometrie unverändert
Für den korrekten Vergleich von zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführten Messungen ist es wichtig, die Messgeometrie konstant zu halten.
Daher ist es wichtig zu konservieren:
- der gleiche Abstand zwischen Quelle und Sonde;
- die gleiche Ausrichtung wie der Detektor haben;
- die gleiche freiliegende Oberfläche;
- die gleichen Betriebsbedingungen.
Bei Punktquellen, insbesondere für Gammastrahlung, Der Abstand zwischen Sonde und Quelle kann das Ergebnis erheblich beeinflussen.
Noch kritischer ist niederenergetische Betastrahlung, da sie leicht aus der Luft aufgenommen werden. Selbst kleine Abstandsänderungen können die Anzahl der erkannten Partikel erheblich verändern.
Messen Sie den natürlichen Hintergrund: der unverzichtbare Bezugspunkt
Der Geigerzähler misst immer die Summe aus der Radioaktivität der Quelle und dem natürlichen Umgebungshintergrund.
Letzteres wird hauptsächlich durch generiert:
- kosmische Strahlung;
- Radon in der Luft vorhanden;
- Baustoffe;
- natürliche Radioaktivität des Bodens.
Daher empfiehlt es sich, vor jeder Messung den Umgebungshintergrund mit der gleichen Erfassungszeit zu erfassen, die später auch für die Quelle verwendet wird.
Zum Beispiel:
- natürlicher Hintergrund: 25 CPM;
- Quelle + unten: 45 CPM;
Der ausschließlich auf die Quelle zurückzuführende Anstieg beträgt daher 20 CPM.
Ohne diesen Vorgang, Es könnte schwierig sein, eine Quelle mit geringer Aktivität vom natürlichen Hintergrund zu unterscheiden.
Der Vorteil hochempfindlicher Sonden
Die Wahl der Sonde kann die Qualität der Messung maßgeblich beeinflussen.
Herkömmliche kleine Geiger-Röhren haben eine begrenzte empfindliche Oberfläche und erfordern längere Aufnahmezeiten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.
Professionelle Sonden vom Pancake-Typ, wie KJV 7317, stattdessen haben:
- große empfindliche Oberfläche;
- dünnes Glimmerfenster;
- hohe Erkennungseffizienz.
Diese Eigenschaften ermöglichen es, eine größere Anzahl von Partikeln abzufangen und selbst niederenergetische Betastrahlung effektiver zu erfassen, die herkömmliche Geiger-Röhren mit geringerer Empfindlichkeit messen könnten..
Eine höhere Anzahl an Zählungen bedeutet auch einen geringeren statistischen Fehler und kürzere Messzeiten.
CPM oder µSv/h? Welche Einheit verwendet werden soll?
Für die Bewertung von Quellen mit geringer Aktivität ist es im Allgemeinen vorzuziehen, die in ausgedrückten Werte zu verwenden:
- CPM (Zählt pro Minute);
- CPS (Zählt pro Sekunde).
Die CPMs stellen tatsächlich die tatsächlich vom Detektor gemessenen Daten dar.
Der in µSv/h ausgedrückte Wert ergibt sich aus einer mathematischen Umrechnung, die von der Gerätesoftware auf der Grundlage spezifischer Kalibrierungsfaktoren durchgeführt wird.
Da diese Koeffizienten je nach Energie der Strahlung und Art des vorhandenen Isotops variieren können, Der CPM-Wert ist oft der objektivste und zuverlässigste Parameter für den Vergleich verschiedener Quellen.
Schlussfolgerungen
Die ordnungsgemäße Messung einer radioaktiven Quelle mit geringer Aktivität erfordert Geduld, Methode und gute Kenntnisse der Grundprinzipien der Radiometrie.
Die Nutzung angemessener Erfassungszeiten, die vorbeugende Maßnahme des natürlichen Hintergrunds, Durch die Wiederholung von Aufnahmen und den Einsatz hochempfindlicher Sonden können präzise und wiederholbare Ergebnisse erzielt werden.
Auch der beste Geigerzähler kann eine korrekte Messmethodik nicht ersetzen.
Aus diesem Grund, bei Messungen schwach radioaktiver Quellen, Geduld und Technik sind oft wichtiger als die Leistung des verwendeten Instruments.