Physik
Von: Wasserlöslich, 23.3.2007 10:52 Uhr
Hallo

Habe eine Frage zum Thema Umweltradioaktivität bzw Messwerte.
Beschäftige mich zur Zeit mit diesem Thema und hab mir deshalb einen Geigerzähler gekauft. Hab das Gerät bekommen und gleich mal ausprobiert. Jetzt erhalte in meiner Wohnung Messwerte zwischen 100 nano Sivert und 250 nano Sivert (die meiste Zeit im Bereich von 180 nS). Laut Behörde sollte die normale Umweltstrahlung in meiner Gegend heute bei 78 nano S liegen. Auch als ich den Geigerzähler aus dem Fenster gehalten habe bin ich nur für einen kurzen Augenblick unter 100 nS gekommen
Sind solche schwankungen Normal oder hat das Gerät einen defekt oder mache bzw. interpretiere ich da was falsch?
Ehrlich gesagt bin ich ein wenig beunruhigt.

Danke für die Hilfe
Grüße x(Aq)



  1. Antwort von Anonym (abgemeldet) 0
    Re: strahlenwerte
    Hallo,

    Radioaktivität kommt zum Beispiel auch in Beton vor. Von sehr vielen Elementen gibt es radioaktive Isotope, d.h. je mehr Material in der Nähe ist, desto höher ist auch die Chance, dort Radioaktivität zu messen. Der menschliche Körper selbst strahlt ein wenig!
    Die Angabe der Umweltstrahlung in Deiner Gegend bezieht sich wahrscheinlich auf die Radioaktivität, die durch die Zusammensetzung des Bodens und Untergrundes entsteht. Das, was Du zusätzlich in Deiner Wohnung misst, kann von Baustoffen, vielleicht auch von Farbstoffen von Fliesen oder ähnlichem kommen. Es hilft also nicht viel, den Geigerzähler aus dem Fenster zu halten, weil da ja immer noch eine Wand in der Nähe ist...
    Gruß,
    Simone [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
    • Antwort von Michael Bauer (abgemeldet) 0
      Re: strahlenwerte
      Hallo!

      Erstmal unterstütze ich Simones Antwort. Hinzufügen möchte ich lediglich, dass Sievert eine Einheit für die Dosis ist. Das kann man mit dem Geigerzähler naturgemäß nicht messen. Der Geigerzähler misst Aktivität bzw. - wenn man ihn als Proportionalzählrohr verwendet - die Dosisleistung. (Ich erkläre Dir gerne den Unterschied, wenn Du möchtest.) Damit aus der Dosisleistung die Dosis wird, muss man sie noch mit der Expositionszeit multiplizieren. Man muss also darauf achten, dass man sich auf denselben Zeitraum bezieht. Grenzwerte für die Dosisleistung werden typischerweise in mSv/a (Millisievert pro Jahr) angegeben. Beschäftige mich zur Zeit mit diesem Thema und hab mir deshalb
      einen Geigerzähler gekauft.
      Verrätst Du uns, zu welchem Zweck? (Den Nulleffekt alleine zu messen stelle ich mir verhältnismäßig langweilig vor...)

      Michael
      10 Kommentare
      • Re^2: strahlenwerte
        Hallo
        Erstmal vielen Dank für eure schnellen Antworten

        Mein Problem mit dem Gerät ist das die Werte schwanken und ich nicht weiss ob das normal ist oder ein defekt vorliegt.
        Hab ihn jetzt mal einige Stunden liegen gelassen und hin und wieder die Werte abgelesen. Diese Werte befinden sich zwischen 120 nS/h und 250 nS/h. Ich weiss das die Werte schwanken allerdings kommt mir dieser Bereich extrem groß vor (hab noch keine Erfahrung mit Geigerzählern) bzw. der Wert von 250 nS/h ist doch auch relativ hoch.
        Wenn solche Schwankungen normal sind weiss jemand wie das zustande kommt. Verrätst Du uns, zu welchem Zweck? (Den Nulleffekt alleine zu
        messen stelle ich mir verhältnismäßig langweilig vor...)
        Im Zuge meiner Ausbildung werde ich früher oder später auch mit Strahlern arbeiten und möchte mich einfach gut vorbereiten da mir das wichtig erscheint. Möchte aber nicht mit der Tür ins Haus fallen und dachte ich beschäftige mich erst mal mit der natürlich Radioaktivität.

        Danke
        x(Aq)
      • von Michael Bauer (abgemeldet) 0
        Re^3: strahlenwerte
        Hallo! Hab ihn jetzt mal einige Stunden liegen gelassen und hin und
        wieder die Werte abgelesen. Diese Werte befinden sich zwischen
        120 nS/h und 250 nS/h. Ich weiss das die Werte schwanken
        allerdings kommt mir dieser Bereich extrem groß vor (hab noch
        keine Erfahrung mit Geigerzählern) bzw. der Wert von 250 nS/h
        ist doch auch relativ hoch.
        Wie man's nimmt. 250 nSv/h scheint viel im Vergleich zu 78 nSv/h. Wenn wir es mal aufs Jahr hochrechnen, kommen wir auf 2,2 mSv/a bzw. 0,7 mSv/a. Die mittlere Dosisleistung in Deutschland beträgt 2,4 mSv/a. D. h. selbst Dein höchster gemessener Wert liegt noch unter dem deutschlandweiten Mittel. Wenn solche Schwankungen normal sind weiss jemand wie das
        zustande kommt.
        Da müsste man wissen, über welchen Zeitraum Dein Geigerzähler integriert. Erst vor kurzem habe ich im Physik-Unterricht die Aktivität des Nulleffekts gemessen. 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 - also auch eine enorme Schwankungsbreite. Radioaktiver Zerfall ist einfach ein zufälliges Ereignis. Wenn die Impulsrate so gering ist, muss man für einen vernünftigen Messwert eine sehr hohe Messzeit wählen. Wenn es Dein Geigerzähler mal mit richtig habhafter Strahlung zu tun kriegt, zeigt er bestimmt auch einen nahezu konstanten Wert an. Aber dieses Erlebnis möchte ich Dir nicht wünschen... Verrätst Du uns, zu welchem Zweck? (Den Nulleffekt alleine zu
        messen stelle ich mir verhältnismäßig langweilig vor...)
        Im Zuge meiner Ausbildung werde ich früher oder später auch
        mit Strahlern arbeiten und möchte mich einfach gut vorbereiten
        da mir das wichtig erscheint. Möchte aber nicht mit der Tür
        ins Haus fallen und dachte ich beschäftige mich erst mal mit
        der natürlich Radioaktivität.
        Ich weiß nicht, wo Du wohnst, aber vielleicht kannst Du ja mal mit Deinem Geiger-Zähler einen Ausflug nach Menzenschwand im Südschwarzwald machen. Danach wirst Du vermutlich die Strahlenbelastung in Deiner Wohnung realistischer einschätzen. Ich habe gerade nach der dortigen natürlichen Strahlung gegoogelt: 18 mSv/a. Das entspräche in Deinen Einheiten 2050 nSv/h. Und Menzenschwand ist sogar ein heilklimatischer Kurort!

        Wikipedia erwähnt sogar ein "Radonbad". Schon komisch: Da therapieren sich Leute mit etwas, was sie (zurecht!) im Zusammenhang mit Atomkraftwerken so skeptisch wahrnehmen.

        Michael
      • von Kurt 0
        Re^4: strahlenwerte
        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
      • von Michael Bauer (abgemeldet) 0
        Re^5: strahlenwerte
        Hallo! 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.
        Damit hast Du - mit Verlaub - völlig Recht. Danke für den Hinweis! Asche auf mein Haupt! Zur Erklärung (nicht zur Entschuldigung) möchte ich erwähnen, dass ich hier ausnahmsweise Arbeitsmaterialien verwendet habe, die ich nicht selbst erstellt, sondern einem Lehrerband entnommen habe. Aber stimmt: Da sollte man vorher noch einmal genau darüber nachdenken.

        Das Problem aus didaktischer Sicht ist folgendes: Ich muss eine unsichtbare Größe messen bzw. nachweisen, und die einzige Möglichkeit, die ich dazu habe, ist ein Geigerzähler (weil unsere Nebelkammer defekt ist). Ich habe zurecht relativ wenig Zeit für die Kernphysik (Es gibt in der 10. Klasse einfach wichtigeres). Ich kann von einem Schüler nicht verlangen, dass er sich in dem Wust von Einheiten (veralteten Einheiten) und Größen auskennt, was ja (wie man sieht ;-) ) 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, ... Als Lehrer sollte man sorgfältigst mit diesen Begriffen
        umgehen.
        Stimmt. Allerdings ist es in Physik ähnlich wie in einer Fremdsprache: Solange ein bestimmtes Vokabular nicht zur Verfügung steht, kann man es nicht verwenden. In der 10. Klasse wissen die Schüler vieles noch nicht, was für uns selbstverständlich ist.

        Michael
      • Re^6: strahlenwerte
        Hallo
        @ Kurt und Michael vielen dank für eure Bemühen und Antworten

        Kurz und Knapp nochmal, also kann man sagen der Geigerzähler funktioniert normal und das was er anzeigt bedeutet keine "Gefährdung". (Hat mich etwas beunruhigt das die Werte so schwanken)

        Ich muss sagen ich habe diese Thematik gewaltig unterschätzt werd mich also noch mal vor meine Bücher hängen :)

        Nochmals danke
        Grüße x(Aq)
      • von Kurt 0
        Re^7: strahlenwerte
        Hallo x(Aq),
        mach dir trotzdem mal den Spaß und zähle die Klicks, z-B. 10 oder 20 mal jeweils eine Minute lang. Das ist ungemein lehrreich und du wirst dann das Kapitel "Zählratenstatistik" in deinem Buch besser verstehen.
        Gruß Kurt
      • Re^8: strahlenwerte
        Hab das mal ausprobiert, mein Gerät hat zwar keinen akustischen Ticker aber eine Pulszählung und bin auf die Wert gekommen die du voraus gesagt hast. 15 - 25 /min

        Jetzt nochaml eine Frage zum Geiger Müller Zählrohr, diese Art der Strahlenmessung wird doch auch von Fachleuten benützt (Feuerwehr, Militär) Wie funktioniert das da wenn diese Methode so ungenau ist?


        Grüße x(Aq) [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
      • Re^9: strahlenwerte
        Hallo x(Aq),
        Jetzt nochaml eine Frage zum Geiger Müller Zählrohr, diese Art
        der Strahlenmessung wird doch auch von Fachleuten benützt
        (Feuerwehr, Militär) Wie funktioniert das da wenn diese
        Methode so ungenau ist?
        Sagen wir es mal so:
        Wenn du auf einem Mauersims stehst, musst du die Höhe nicht auf einen Millimeter genau messen um zu wissen ob es gefährlich ist runterzuspringen .......

        Radioaktivität ist sehr eng mit Statistik und Wahrscheinlichkeiten verbunden.
        Die Halbwertszeit eines Elementes, also wann die Hälfte einer bestimmten Ausgangsmenge an Atomen zerfallen ist, lässt sich ser gut bestimmen, aber wann ein bestimmtes Atom dieser Menge zerfallen wird, lässt sich überhaupt nicht berechnen.

        Genausowenig gibt es keinen festen Grenzwert für die biologische Wirkung. Schon ein einziger "Treffer" mit der richtigen Energie und an der richtigen Stelle der DNS kann eine Krebszelle "erzeugen".

        Bei Feuerwehr und Militär geht es eigentlich nur darum, abzuschätzen wieviel höher das Risiko im Vergleich zur normalen Belastung ist.
        Je nach Einschätzung wird dann unterschiedlich gehandelt.

        Dafür reicht ein "Schätzeisen" aus.

        MfG Peter(TOO)
      • Re^6: strahlenwerte
        Hallo Michael,
        Das Problem aus didaktischer Sicht ist folgendes: Ich muss
        eine unsichtbare Größe messen bzw. nachweisen, und die einzige
        Möglichkeit, die ich dazu habe, ist ein Geigerzähler (weil
        unsere Nebelkammer defekt ist). Ich habe zurecht relativ wenig
        Zeit für die Kernphysik (Es gibt in der 10. Klasse einfach
        wichtigeres).
        Aber du erklärst deinen Schülern schon, dass es sich mit dem Geiger-Müller-Zählrohr analog dem menschlichen Auge und dem elektomagnetischen Spektrum verhält ?

        MfG Peter(TOO)
      • von Michael Bauer (abgemeldet) 0
        Re^7: strahlenwerte
        Hallo Peter! Aber du erklärst deinen Schülern schon, dass es sich mit dem
        Geiger-Müller-Zählrohr analog dem menschlichen Auge und dem
        elektomagnetischen Spektrum verhält ?
        Man kann sich schon der einen oder anderen Analogie bedienen. Aber vergiss nicht, dass ein Schüler der 10. Klasse offiziell nichts vom elektromagnetischen Spektrum weiß. (Wellenlänge, Energie, Intensität, elektromagnetische Wellen, Radiowellen, Photonen, Quanten, ... sind Begriffe, die zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt sind. Das sind Themen aus der Oberstufe.)

        Klar sagt man, dass Gamma-Strahlen etwas ähnliches wie Röntgen-Strahlen sind, nur energiereicher. Und Röntgenstrahlen sind so etwas ähnliches wie Licht. Aber wenn man ehrlich ist, lügt man sich auch damit in die Tasche, weil man "energiereich" ohne eine Photonenvorstellung nicht verstehen kann. Leider schlucken die Schüler so eine Pseudo-Erklärung immer klaglos, weil sie (vor allem aus den Nachbarwissenschaften Chemie und Biologie) gewohnt sind, Black Boxes abzuspeichern. Frag mal einen guten Oberstufenschüler, warum das Bohrsche Atommodell falsch ist. Er wird antworten: Weil die Elektronen nicht auf Kreisbahnen um den Kern laufen, sondern sich in Orbitalen aufhalten. Frag mal, woher man das weiß - und er wird schweigen.

        Physik-Unterricht ist eine Gratwanderung zwischen Überforderung, didaktischer Reduktion und unzulässiger Vereinfachung.

        Das Ganze ist jetzt aber ein bisschen Off-Topic, oder nicht?

        Michael