Alphastrahlenindikator AD1


 von Norbert Renz

Elektronik-Labor  Projekte   Strahlungsmessung



Das AD1 ist für den Wohn-, Geschäfts-, Gewerbe-, Industrie- und Laborbereich in trockenen Innenräumen bestimmt. Außenanwendungen sind möglich, wenn Verschmutzung und Nässe verhindert werden. Es eignet sich als einfacher Indikator für Alphastrahlung für Sammler radioaktiver Mineralien, zur groben Detektion von starker Kontamination von Oberflächen oder für eigene Versuche mit der Technik. Das Gerät wurde als Bausatz in Ebay angeboten.

Das vollständige Datenblatt: Datasheet_AD1.pdf

Alphastrahlung ist besonders gefährlich, da sie nur eine kleine Reichweite hat und daher schwer zu messen ist. Das Einatmen oder Verschlucken von Staub und Partikeln kann jedoch zu schweren Erkrankungen führen. Zerbrechen oder bearbeiten Sie niemals strahlendes Material, wenn sie nicht dafür befugt sind. Normale Geiger-Müllerzählrohre sind meist für Alphastrahlung undurchlässig und geben keine Anzeige.



Ionisierende Kernstrahlung führt u.A. dazu, dass Gase leitfähig werden. Das AD1 verwendet eine offene Messzelle die die Leitfähigkeit der Luft, die durch die, durch das Schutzgitter eingetretenen, Strahlen verursacht wurde, misst. Hierzu ist ein extrem empfindlicher FET-Fühler eingebaut, welcher durch ein Gitter geschützt wird. 

Der FET ist ein üblicher HF-JFET, muss aber auf Eignung geprüft werden. Als minimale Lösung für das Gehäuse eignet sich ein UHF BNC Adapter. dessen 4-mm-Stift abgesägt wird. Der JFET wird mit Drain an das Gehäuse und mit dem  Source an den Innenleiter und die die Überwurfmutter an das Gehäuse gelötet. Ein vorgeformetes Edelstahlgitter, mit möglichst verschweißten Einzeldrähten, wird dann eingeschraubt. Der Gateanschluss steht frei in
die Kammer. 



Empfindlichkeit: ca. 40 Impulse/Minute mit 2cm x 2cm Wolfram legiert mit 2% Thorium.
Mit hellgrün Uranglas 5 Impulse/Minute.
Nullrate 0 Impulse/Minute
Signalausgang: Akustisch (mit eingebautem Geber), visuell mit ballistisch-integrierendem Zeigerinstrument.



Durch den offen Aufbau wird die Messstrahlung nicht abgeschwächt und die Empfindlichkeit maximiert. Durch den extrem empfindlichen und hochohmigen Fühler arbeitet der Sensor im Elektrometermodus. Das Abschimgitter schützt ihn vor zu starken elektrischen Feldern und Berührung. Sehr starke Felder, durch aufgeladene Gegenstände, isolierte Metallteile, Kunststoffteile, oder ihrem eigenen Körper (durch Aufladung der Kleidung und Schuhe beim Gehen), können zu einer Störung führen. Bleiben Sie beim Messen stehen, erden Sie sich und den Sensor durch kurze Berührung einer Masseverbindung, oder machen Sie einen Ladungsausgleich zum Messobjekt.

Youtube-Film zu dieser Schaltung von Alan Yates: www.youtube.com/user/vk2zay#p/u/0/gFbEFuEO5EE
Zweiter Film mit Auswertung von Alan Yates: http://www.youtube.com/user/vk2zay#p/u/1/P34QcyibV94


Darlington-Sensorverstärker, von B. Kainka

Bisher hatte ich immer geglaubt, mit einer Ionisationskammer kann man zwar die durchschnittliche Strahlendosis messen, nicht aber einzelne Ereignisse. Aber die hier vorgestellten Versuche zeigen, dass es geht. Nun wollte ich es auch mal ausprobieren. Und weil ich im Zusammenhang mit Gammazählern und Fotodioden gute Erfahrungen mit Darlingtonstufen gemacht habe, habe auch hier diesen Verstärkertyp eingesetzt. Er hat auch den Vorteil, dass die Messkammer auf Massepotential liegen darf.



Den Versuch habe ich in meine Blechdosen-Abschirmkammer eingebaut. Wenn ich den Deckel schließe, kommen von außen keine Störungen rein. Hier das Ergebnis einer Leerlaufmessung. Man sieht ein Rauschen mit ca. 10 mVss.



Und hier die Messung mit einer alten Armbanduhr:



Die Alphateilchen erzeugen Signale, die relativ steil um bis zu 20 mV ansteigen und etwas flacher wieder abfallen. Es fällt allerdings auf, dass die Anstiegsgeschwindigkeit mit ca. 1 mV/ms recht gering ist. Richtig steile Impulse wie bei einer Fotodiode werden nicht beobachtet. Liegt das an dem extrem hochohmigen Verstärker? Versuche mit kleinerem Eingangswiderstand brachten überhaupt kein Signal mehr. Daraus ziehe ich den Schluss, dass es an der geringen Diffusionsgeschwindigkeit der Ionen liegt. Es dauert tatsächlich mehr als 10 ms, bis alle Ionen eingesammelt sind. Das bedeutet zugleich, dass sehr hohe Impulsraten nicht gemessen werden können. Aber die Methode ist gut für die Messung geringer Aktivitäten geeignet.

Bei den Versuchen kam manchmal der Eindruck auf, dass die Aktivität am Anfang gering ist und dann ansteigt. Ich vermute, dass das vom Leuchtzeiger der Uhr ausgehende Radon sich nach dem Schließen des Deckels langsam in der Messkammer ausbreitet. Dann werden hauptsächlich die Alpha-Zerfallsereignisse registriert, die nahe am Sensordraht stattfinden.


Ionisationskammer im E27-Lampensockel



Damit der Sensor in eine Lampenfassung eingebaut werden kann, muss die Schaltung etwas modifiziert werden.






Im Leerlauf wird am Lastwiderstand von 4,7 k eine Spannung von 10 mV gemessen. Bei Annäherung von Uran-Pechblende können wieder einzelne Alpha-Teilchen am Oszilloskop erkannt werden. Ein AM241-Strahler aus einem Ionisations-Rauchmelder verdoppelt den Ausgangsstrom und erhöht die Spannung auf 20 mV



Ein Drahtgitter schützt den Sensor vor äußeren Störungen durch elektrische Felder. Etwa die Hälfte aller Alpha-Teilchen kommt noch durch. Am Ausgang wird eine Spannung von 15 mV gemessen, wenn das AM241-Preparat angenähert wird.


Siehe auch: http://techlib.com/science/ion.html


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