Einstieg in die Gammaspektroskopie

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Phoenix6478
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Einstieg in die Gammaspektroskopie

#1 Beitrag von Phoenix6478 »

Ich interessiere mich schon seit längerem für die Messung von radioaktiver Strahlung, aber bis jetzt besaß ich nur Geigerzähler. Mit einem Geigerzähler kann man aber nicht bestimmen welches Isotop strahlt und welche Aktivität vorhanden ist. Das Geiger Müller Zählrohr bringt nur stumpf Pulse, die unabhängig von der Energie der Gammastrahlung sind. Die meisten einfachen Geigerzähler sind auf die Energie von Cs137 kalibriert und zeigen nur bei diesem Isotop genaue Dosisleistungen an. Nimmt man nun aber ein Isotop das Gammastrahlung mit mehr Energie abstrahlt, zeigt der Geigerzähler eine zu geringe Dosisleistung an. Bessere Geräte besitzen zwar ein energiekompensiertes Zählrohr das auch bei verschiedenen Isotopen halbwegs genaue Werte liefert, aber natürlich ist auch damit keine Bestimmung des Isotops möglich.

Aus diesem Grund habe ich mir einen Szintillationsdetektor besorgt. Er besitzt einen 63x63mm NaI(Tl) Szintillator und eine FEU-82 PMT. Der Detektor besitzt eine FWHM von etwa 7.3% und bringt ca. 3500CPM Background. Zum Vergleich, selbst große Pancake GM Zählrohre bringen nicht mehr als 100-200CPM Background, ein solch großer Szintillationsdetektor ist dadurch auch viel empfindlicher.
20190903_091341.jpg
Hier ist mein erster Test mit einem Oszilloskop und Thorium haltigen WIG-Elektroden. Die PMT wird mit 1200V gespeist und das Signal wird mit einem Bias T in das Oszi geschickt. Man sieht deutlich wie die Anzahl der Pulse hochgeht, sobald ich mit den Elektroden nahe an den Detektor fahre:



Ich habe mir bereits einen Gamma Spectacular bestellt, damit ich mit dem Detektor Gammaspektroskopie betreiben kann: https://www.gammaspectacular.com/blue/g ... gs-usb-pro

Später werde ich wohl noch eine Bleiabschirmung hinzufügen, damit ich auch sehr schwache Quellen wie Cs137 belastete Pilze aus dem Wald messen kann. Allerdings dauert so eine Messung dann mehrere Stunden bis Tage.

Grüße
Phoenix

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stoppi
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#2 Beitrag von stoppi »

Du lässt dich wieder einmal nicht lumpen Phoenix, wenn's um die Ausrüstung geht.

Die ersten Ergebnisse schauen ja schon sehr vielversprechend aus, viel Erfolg weiterhin. ;)

Hier eine relativ günstige Röhre mit Cs-137: https://www.ebay.at/itm/VALVE-TUBE-CK10 ... 4215324479

P.S.: Schön zu sehen, dass ich nicht der Einzige bin der einen solchen Vogel hat...

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Phoenix6478
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#3 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo stoppi

Danke für die nette Antwort :)

Du hast recht, ein großteil meines Geldes fließt in meine Hobbys. Aber mit guter Ausrüstung macht das ganze erst richtig Spaß.

Die Röhre ist interessant, um eine Cs137 Quelle muss ich mal schauen. Zum Kalibrieren dürften aber meine Wig Elektroden schon ziemlich gut sein, da viele Peaks durch die unterschiedlichen Zerfallsprodukte des Thoriums entstehen.

Ich habe mein Bias T verbessert und jetzt bekomme ich 14100CPM bei Hintergrundstrahlung :hihi:
Hier ist das Video:


Grüße
Phoenix

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Death
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#4 Beitrag von Death »

Coole Sache :awesome:

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#5 Beitrag von Phoenix6478 »

Danke :)

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kilovolt
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#6 Beitrag von kilovolt »

Sehr schön, Phoenix! Kenn mich mit dieser Materie leider gar nicht aus, darum kann ich auch nicht viel dazu sagen :oops: Trotzdem Respekt, tönt vielversprechend und wenn Du Lob von stoppi bekommst, dann muss da schon richtig was dran sein ;-)

Gruss kilovolt
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#7 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo kilovolt

Danke für das Lob :)

Man kann sich ja nicht bei allen auskennen, das ist ganz normal. Auch ich hab von einigen Themen der Physik keine Ahnung. Auch bei der Gammaspektroskopie weiß ich noch nicht viel, da ich mich erst seit ein paar Wochen dafür interessiere.

Das Gerät zur Gammaspektroskopie ist übrigens heute in Österreich angekommen, das Paket stammt ja aus Australien. Bald dürfte es also losgehen. Wenn alles funktioniert werde ich hier die ersten Ergebnisse posten.

Grüße
Phoenix

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Phoenix6478
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#8 Beitrag von Phoenix6478 »

Endlich habe ich das Gerät erhalten und ich kann loslegen. Hier ist das Spektrum von einem Pilz aus dem Wald:
20191015_182823.jpg
Der blaue Teil des Spektrums ist die Hintergrundstrahlung, ich habe den Pilz ohne Abschirmung gemessen. Man sieht trotzdem schön den grünen Peak bei 662keV, das ist das Cs137. Das Spektrum wurde nur über 20 Minuten aufgenommen und der Pilz wurde vorher getrocknet, um das Cs 137 zu konzentrieren.

Grüße
Phoenix

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#9 Beitrag von Phoenix6478 »

Hier sind 2 weitere Spektren.

Bei diesem Spektrum wurden in etwa 150g Kaliumchlorid für 2000s gemessen. Man kann gut den K40 Photopeak bei 1460keV sehen. Man sieht auch den Annihilationsphotopeak bei 511keV. Die FWHM des K40 Peaks beträgt 3.7%, das ist sehr gut für einen NaI Kristall.
4.png
Bei diesem Spektrum habe ich einen Glühstrumpf gemessen. Bei den Peaks handelt es sich um Zerfallsprodukte des Th232 (Pb212, Ac228, Tl208).
5.png
Grüße
Phoenix

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stoppi
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#10 Beitrag von stoppi »

Gratuliere zu den hochaufgelösten Spektren, schauen super aus ;)

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#11 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo stoppi

Danke für die nette Antwort :)

Ich habe gestern nochmal den Pilz mit einer partiellen Abschirmung bestehend aus einem Bleiakku und den Gegengewichten der parallaktischen Montierung gemessen :mrgreen:

Die Background CPS haben sich dadurch halbiert, von etwa 250CPS auf 127CPS. Ist schon erstaunlich, was so eine einfache Abschirmung bringt. Wenn ich mir einmal eine gute Abschirmung aus Walzblei baue werden die Ergebnisse noch besser werden.

Hier ist das Ergebnis (violett ist der Background):
20191031_104113.png
Die Software kann auch die Aktivität der Probe bestimmen, diese Beträgt in etwa 452Bq/kg, also noch unter dem Grenzwert von 600Bq/kg.

Grüße
Phoenix

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Multi-kv
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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#12 Beitrag von Multi-kv »

Interessante Versuche, Phoenix!
Bq geben doch die Zerfallsrate pro sec an, also einzelne Atome die durchschnittlich zerfallen?
Das klingt tatsächlich erstmal nicht sehr viel, aber 600 Bq/kg ist bereits der Grenzwert!?

Jetzt wäre es natürlich interessant zu testen, in welchen Pilzarten sich am meisten radioaktive Stoffe sammeln :-)
Die sollte man dann auf der nächsten Pilzwanderung meiden ;-)
Das mag aber auch regional sehr unterschiedlich sein, je nachdem wo mal die Regenschauer nach Tschernobyl runter gekommen sind.

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#13 Beitrag von Phoenix6478 »

Hallo Multi-kv

Danke für den Beitrag :)

Ja, 1Bq entspricht einem Zerfall/s. Wenn man die 600Bq/kg mit anderen, natürlich radioaktiven Lebensmitteln vergleicht, ist das schon deutlich mehr. Bananen haben z.b. 120Bq/kg.

Bei den Pilzen die am meisten Cs137 konzentrieren handelt es sich um Maronenröhrlinge, hier in Österreich wurden bis zu 3500Bq/kg bei diesem Pilz festgestellt.

In meinem Gebiet kam extrem viel Fallout von Tschernobyl runter, ich wohne auf der Karte im dunkelroten Gebiet in Österreich:
Quelle: https://www.pinterest.com/pin/446278644315812609/
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Grüße
Phoenix

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#14 Beitrag von Phoenix6478 »

Hier ist wieder das Gammaspektrum vom Glühstrumpf, aber diesesmal mit einer Messdauer von 6h ohne Abschirmung.
IMG-20200614-WA0016.jpg

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Re: Einstieg in die Gammaspektroskopie

#15 Beitrag von Phoenix6478 »

Hier ist das Gammaspektrum von einem kleinen Stück Pechblende das ich heute gefunden habe. Die Peaks von links nach rechts sind: Röntgenpeak, Röntgenpeak, Radium 226, Blei 212 ,Thallium 210, Actinium 228, Thallium 208.
Dateianhänge
IMG-20200627-WA0031.jpg
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