Strahlungsmessung mit dem BG51 von Teviso

test eqipment in practical use
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wolfgang
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Strahlungsmessung mit dem BG51 von Teviso

Beitrag von wolfgang »

Für eine Wetter-/Umweltstation wollte ich auch die Hintergrundstrahlung im Freien messen. Dafür kommen 4 Messverfahren in Frage:

1. Klassisches Geiger-Müller Zählrohr
2. Fluoreszenzkristall mit Photodetektor (Phootransistor oder gar Sekundärelektronenvervielfacher
3. Messung direkt mit BPW34 und Auswerteschaltung
4. Dasselbe mit fertigem Sensor Teviso BG 51

Beim Geiger-Müller Zählrohr störte mich die hohe Spannung, die aufwändigen Schutz gegen Insekten und Feuchtigkeit bedarf.
Das Fluoreszenzkristall mit Photodetektor halte ich für solche Routinemessung für unnötig aufwändig.
Die Üblichen Schaltungen mit dem BPW34 sind recht aufwändig und umständlich zu kompensieren, Außerdem mit Bordmitteln nicht zu kalibrieren.

Bleibt der Beta-Gamma-Detektor BG51 von Teviso. Er ist mit SF 115 recht teuer, kommt aber mit einer Abgleichkurve daher. Außerdem gibt es ein Strahlungsnormal mit 0,05µCi für SF 37. Das Normal hat den Durchmesser eines Euro und eine Dicke von ca 4mm.
Nachteilig ist, daß es keinen EU-Vertragshändler gibt, sodaß man ihn in der Schweiz bestellen muß und die Zollformalitäten selbst erledigen und zahlen! :( muß.

Also hatte mit vor einiger Zeit diesen Gamma-Detektor von Teviso gekauft. Im Prinzip ist das ein Baustein, der die vielfach veröffentliche Schaltung mit den PIN-Photodioden in kompensierter Form als "Dreibein" darstellt.
Die Größe ist etwas größer als ein TO-220.
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Anschlüsse sind +Uv, 0, und Puls mit +Uv = 3,3 - 12V und Upuls = Uv.

Die Auswertung ist einfach bei 5 cpm für 1 µSv/h. Über die Pulsbreite soll eine Aussage über Energie moglich sein, die aber nicht dokumentiert ist. Da ich nicht über entsprechende Meß- und Kalibriermöglichkeiten verfüge verzichte ich zunächst auf eine spektrale Auswertung.

Getestet habe ich es mit dem "Normal", mit einigen Keramikscherben mit Uranglasur und mit alten Thorium-Glühsocken meiner Petromax. Im Test an Labornetzteil und Ereigniszähler funtioniert das Bauteil wunschgemäß.
Zur Auswertung folgt ein Programm auf dem Arduino.

Ich benutze den Sensor für 2 Zwecke:
1. zur Beobachtung der Hintergrundstrahlung und
2. zur Beobachtung von Warnschwellen

und hier wird es interesant.

Die Hintrgrundstrahlung liegt irgendwo bei 1 - 10 mSv/a, entsprechend ca 0,1 - 1 µSv/h, also ca 0,5 -5 cpm.

Es gibt zwei Auswertemethoden zur Ereigniszählung: Die Ereigniszählung mit fester Meßzeit oder die Zeitmessung zwischen zwei Ereignissen. Beides setzt aber periodische Ereignisse voraus, um das Ergebnis einer Einzelmessung zu verallgemeinern. Die Strahlung ist aber stochastisch verteilt, also zufällig. Da bleibt es nur, mehrere Ergebnisse zu mitteln, also endweder viele Ereignisse mit einer langen Messzeit zu zählen und die Häufigkeit zu berechnen, oder die Zeit zwischen zwei Ereignissen zu messen, und über mehrere Ereignisse zu mitteln.

Für die Messung der Hintergrundstrahlung vergleiche ich zur Zeit beide Verfahren. Da ich die Wetterstation mit 1-stündlicher Messung aufzeichne, messe ich 1 Stunde.
Zusätzlich messe ich die Zeit zwischen zwei Ereignissen und mittle über eine Stunde. Der Vorteil ist, daß ich bei der zweiten Methode bereits nach wenigen Sekunden(Minuten) ein, wenn auch ungenaues, Ergebnis habe, das über die folgende Stunde immer genauer wird.

Für die Warnschwellen wird die Impulszahl so hoch, daß ich mit einer Meßdauer von 1-10 sek hinkomme.

Gruss
vy73

Wolfgang
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wolfgang
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Re: Strahlungsmessung mit dem BG51 von Teviso

Beitrag von wolfgang »

Guten morgen zusammen und frohe Pfingsten.

Ich habe in der letzten Woche den Baustein genauer angesehen. Bei nacktem Betrieb, d.h. an Labornetzteil und Scope/Zähler sind die Ergebnisse Hausnummern.
Der Baustein ist, nach Datenblatt, extrem störanfällig durch Mikrowellen, und ich hoffe, daß die im Test gezählten Ereignisse falsch waren :ugeek: :ugeek: .
Ich hatte dann die im Batenblatt vorgeschlagene Entstörschaltung
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angeschlossen und siehe da, die Ergebnisse waren plötzlich plausibel. Ca 25 counts in 2 h,
entsprechend einer Hintergrundstrahlung von ca 0,3 mSv/a; was für diese Gegend hinkommt.

Aaaber, beim Einschalten der Leuchtstofflampen im Heizungskeller (ca 8m entfernt) gab es zusätzliche 700 counts.
Das kann man nach dem Datenblatt durch eine Abschirmung mit Alu-Folie beheben.

Eine genaue Testung und Kalibrierung ist nicht möglich, da Normale nicht verfügbar sind. Ich habe dieses Test-'Normal' vom Hersteller, einige Thorium Glühsocken meiner Petromax und noch einige Scherben von Keramik, die mit Uran gefärbt ist. damit ist eine Plausibilitätsprüfung einfach möglich.

Das Signal am (Analog-)Scope zu kontrollieren bei ca 1 Puls alle 4 min ist lästig. Da kommt der alte W&G FZ4 zur Anwendung.
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Zusammenfassung:
Bei der Messung von Gamma-Hintergrundstrahlung ist der Baustein gut geeignet, bei entsprechender Abschirmung und Filterung ist der Aufwand gering, Spannungsquelle und Zähler. Allerdings darf die zeitliche Anforderung nicht hoch sein, da Messzeiten im min oder h Bereich sind erforderlich.

Bei Warn-Meßgeräten sieht es besser aus, da die Meßzeiten je nach angestrebter Warngrenze geringer werden, 1 Sekunde Meßzeit ist möglich.

Die Messung von Betasrahlung ist nach Datenblatt möglich, jedoch muß dann die Abschirmung entfernt werden. Da dann Störsignale mitgezählt werden, ist die Nutzung nur in stör-armer Umgebung

Schönen Feiertag
vy73

Wolfgang
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wolfgang
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Re: Strahlungsmessung mit dem BG51 von Teviso

Beitrag von wolfgang »

Ich habe den Detektor jetzt in der endgültigen Form laufen lassen. Der Sensor ist so unempfindlich, daß bei der lokalen Ortsdosis ca alle 3-4 min ein Klick kommt. daß entspricht etwa 50-70 nSv/h. Bei höheren, warnpflichtigen Dosisleistungen rattert das Ding schon so, daß man mit Meßzeiten von 1-10 sek hinkommt.

Um die Ortsdosisleistung korrekt zu messen braucht es schon Meßzeiten von ca 1h. D.h, das Gerät zeigt in der ersten Stunde nichts an :x
Ich habe jetzt den Kompromiss geschlossen, daß das Gerät in der ersten Stunde über die Intervallzeit die Rate mißt, also bereits nach dem zweiten "klick" anzeigt. Nach einer Stunde mißt er die klicks per Stunde.

Der erste angezeigte Wert ist völlig zufällig (umgerechnet von 20 - 800 nSv/h) und nähert sich dann asymptotisch innerhalb ca 20 min dem tatsächlichen Wert.

Daneben ist bereits der Baustein für die Bodentemperatur (Sensor DS18B20). Um Treiberwechselwirkungen zu vermeiden habe ich pro Sensor einen Arduino nano spendiert, die daten werden dann auf einen UNO oder Mega übertragen ind per Funk weitergegeben. Die Anzeigen dienen nur zur Kontrolle, die verschwinden später.
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Gruß
vy73

Wolfgang
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