Hallo x(Aq) und Michael!
Hallo!
Wenn solche Schwankungen normal sind weiss jemand wie das
zustande kommt.
Das liegt schlicht und einfach an der Statistik.
Ein Geiger-Zählrohr ist so ziemlich der schlechteste Strahlendetektor den es gibt (trotzdem weit verbreitet, weil billig). Er registriert nur die Anzahl der Strahlungs-„Teilchen“ (meist überhaupt nur Gamma-Quanten ab einer Mindestenergie von z.B. 100 keV) die den Detektor treffen. Dabei werden die aber nicht etwa zu 100% gezählt, die Nachweiswahrscheinlichkeit liegt nur bei wenigen Prozent (je nach Energie, Festerdicke, Größe des Zählrohrs etc., „typisch“ sind vielleicht 3%!). Deshalb registriert den Zählrohr von der „Riesenmenge“ Umgebungsstrahlung nur einen winzigen Bruchteil. Aus der Anzahl der Impulse pro Zeit wird dann mit einem entsprechenden Kalibrierfaktor die angezeigte Äquivalentdosisleistung berechnet.
Wenn du eine Strahlungsfeld hast, das stark von dem, für das das Gerät kalibriert wurde, abweicht, dann kannst du mit dem angezeigten Wert auch nichts anfangen - er kann beliebig falsch sein. Dein Gerät wird also vermutlich Alpha-Stahlung überhaupt nicht, Betastrahlung nur schlecht und Röntgen-/Gammastrahlung erst ab 100 keV registrieren. Das bedeutet z.B., dass das Gerät dich auch nicht vor einer beliebig hohen Strahlendosis warnen kann, wenn diese von einer 90 kV-Röntgenröhre oder von radioaktivem Am-241 (60 keV Gammastrahlung) kommt.
Soweit zu Strahlungsmessung allgemein … Es ist leider so, dass man nicht einfach ohne Fachkenntniss ein Gerät nehhmen und dann was sinnvolles damit messen kann.
Zurück zur Statistik: Wie Michael schon geschrieben hat, müsste man wissen, wie dein Gerät genau mittelt. Zählt es eine bestimte Zeit die Impulse, zählt es eine bestimmte Anzahl von Impulsen oder verwendet es einen gleitenden Mittelwert für die Impulsrate (Anzahl der Impulse pro Zeit). Aufschluss sollte das Handbuch geben. Ein Hinweis wäre auch, wie oft sich die Anzeige ändert. Sicher hat dein Gerät auch einen „Sound“-Knopf. Schalt die akustische Anzeige ein, dann hörst du jeden registrierten Impuls. Mehr als diese Info hat das Gerät auch nicht. Aus den wenigen „Klicks“ wird dann eine schöne Zahl in nSv/h berechnet und es ist klar, dass die dann enorm schwankt. Wenn dein Gerät die gezählte Impulszahl anzeigen kann, dann schau die das mal an. Sonst lass es 10 Min. laufen und mach eine Strichliste mit den „Klicks“. Nehmen wir mal als Beispiel an, zu zählst in 10 Min. 160 „Klicks“. Wenn dein Gerät eine (effektive) Integrationszeit von 1 Min. hat, dann hat es im Mittel gerade mal 16 Impulse, aus denen dann in jeder Minute die Dosisleistung „geschätzt“ werden muss. Für die Zählung solcher zufälliger Ereignisse gilt die Poisson-Verteilung ( http://de.wikipedia.org/wiki/Poisson-Verteilung ). Poisson sagt uns, dass die Standardabweichung gleich Wurzel aus dem Mittelwert ist, im Beispile also sqrt(16) = 4. Es treten aber natürlich auch Schankungen von mehr als 1 Std-Abw. auf. Für Mittelwert=16 liegen z.B. nur ca. 90% der Werte im Bereich 9…22, 10% sogar außerhalb.
Fazit: Weil dein Zählrohr nur weinige Impulse registriert schwankt die Anzahl extrem. Daran ändert sich auch nichts, wenn die Impulsrate mit einem Kalibrierfaktor multipliziert wird und als nSv/h digital angezeigt wird!
@ Michael
Autsch , von einem Physiklehrer hätte ich das nicht erwartet!
… Erst vor kurzem habe ich im Physik-Unterricht die
Aktivität des Nulleffekts gemessen.
Was soll das sein , die „Aktivität des Nulleffekts“ ? Du hast die Zählrate bestimmt, sonst nichts!
Die Messdauer betrug
jeweils 30 s. Die Messwerte streuten zwischen 5 und 12
Impulsen pro Messintervall. Das entspricht einer Aktivität von
0,17 und 0,4 Bq …
Das ist - mit Verlaub - völliger Blödsinn, vor allem wenn man das dann seinen Schülern so verklickert! Aktivität ist die Anzahl von Kernumwandlungen pro Sekunde. Was Du bestimmt hast ist eine Impulsrate von 0,17 1/s.
Zwischen Impulsrate und Aktivität steht ein unbekannter Kalibirierfaktor, der von der Geometrie, vom Detektor, von der Stahlungsart und vom strahlenden Nuklid abhängt. Es gibt Nuklide, die pro Umwandlung mehrere Gammas abstrahlen (z.B. Co-60), andere geben nur in einem Promille der Zerfälle ein Gamma ab. Wenn dann nur 1% dieser Gammas deinen Detektor trifft und dort nur 3 % registriert werden, dann siehst du, dass die Gleichsetzung von Impulsrate und Aktivität um beliebige Zehnerpotenzen falsch sein kann!
Als Lehrer sollte man sorgfältigst mit diesen Begriffen umgehen.
Gruß Kurt
) auch für den Lehrer nicht ganz einfach ist. Nun kann ich mir überlegen, was ich für wichtig genug erachte, dass ich es im Unterricht thematisiere. Ich habe mich für folgendes entschieden: Kernzerfälle, Strahlungsarten (Eigenschaften, Reichweite, Abschirmung, …), Aktivität, Halbwertszeit, Nulleffekt, …