Bremsstrahlung - Anwendungsfall GTLS

Chemik0r · Anmeldungsdatum: 15.02.2016 Beiträge: 2

Hallo,

mich interessiert der Anwendungsfall von Tritium in Tritiumgaslichtquellen (GTLS). Beispielsweise vertreibt die Firma nite sogenannte GlowRings, zB. zu Markierungszwecken am Schlüsselbund.

https://hostr.co/file/ubgFGnBKrj0s/glowring.png
In Polycarbonat eingeschlossen befindet sich hierbei ein trigalight, also ein mit Tritiumgas gefülltes Glasröhrchen, welches an der Innenseite über eine fluoreszierende Schicht verfügt.

Die bei der Kernumwandlung frei werdenden Elektronen mit ihrer niedrigen kinetischen Energie sollten bereits an der Beschichtung bzw. spätestens am Glas des trigalights auf ihren Ruhezustand abgebremst werden und würden den GlowRing als Beta-Strahlung also nicht verlassen. Was aber, von der Inhalation des Tritiums bei Beschädigung mal abgesehen, dem Organismus schädlich werden könnte, wäre die entstehende Bremsstrahlung.

Berechne ich die durch den Massendefekt frei werdende Energie für m(T) = 3,0160495 u und m(He-3) = 3,0160293 u, komme ich auf einen Wert von etwa 18,84 keV. Wenn man davon ausgeht, dass im Extremfall das Elektron diese Energie vollständig als kinetische Energie abbekommt, wäre das also die maximal mögliche Energie der beim Beta-Zerfall frei werdenden Elektronen.

Geht man nun weiterhin davon aus, dass die Elektronen über fluoreszierende Schicht und Glas vollständig abgebremst werden und man die weitere Dicke des Glases vernachlässigt, würde die entstandene Röntgenstrahlung also mit voller Intensität auf das umliegende Polycarbonat auftreffen und (mehr oder weniger gut) absorbiert werden, bevor sie den GlowRing verlässt und auf die Umgebung trifft. Ziel der folgenden Berechnung war es nun, herauszufinden, welcher Anteil der Strahlung nach 3,5 mm Polycarbonat (Durchmesser des trigalights 3 mm) austritt.

Die zuvor berechnete Energie des Elektrons würde dann ja der Energie Photons der Bremsstrahlung entsprechen (was bei 65,88 pm Wellenlänge zugegebenermaßen eine sehr weiche (überweiche) Röntgenstrahlung wäre).

Mithilfe des Lambert-Beer'schen Gesetzes sollte sich nun die Intensität transmittierte Strahlung berechnen lassen.

Glücklicherweise stellt das NATS Absorptionskoeffizienten bei Röntgen-Betrahlung für verschiedene Materialien bereit, darunter auch für Polycarbonat:
http://web.eecs.umich.edu/~fessler/irt/irt/ct/xray-mass-atten/compound/lexan

Wegen der schlechten Formatierung hier zum Vergleich für Polystyrol:
http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/polystyrene.html

Gerundet auf 20 keV bzw. 0,02 MeV ergibt sich für den Absorptionskoeffizienten ein Wert von 0,518 in Polycarbonat.

Nach 3,5 mm wird die Strahlung also so weit absorbiert, dass 83,42 % das Gehäuse verlassen.
Umgekehrt könnte man nun berechnen, nach welcher Strecke nur noch ein Millionstel der Strahlung ankommt, sodass diese wirklich vernachlässigbar wäre; auch hier stellt das NATS Werte für den Absorptionskoeffizienten in der Luft zur Verfügung:
http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ComTab/air.html

In die umgestellte Formel eingesetzt und davon ausgegangen, dass die knapp 20 Prozent ja bereits durch das Polycarbonat absorbiert wurden, führt zu folgendem Ergebnis:
Die Röntgenstrahlung beträgt direkt am Gehäuse aus Polycarbonat 83,42 % der ursprünglichen Intensität und beträgt bei zu einem Radius von 17,53 cm um den GlowRing nur noch ein Millionstel der Anfangsstrahlung.

Ist dies eine realistische Einschätzung der "Gefahren" die von einem solchen GlowRing ausgehen bzw. kann man die Überlegungen so annehmen?

Die Aktivität des Teils beträgt laut eines EU-Reports 17,5 GBq. Lässt sich daraus auf die genaue Intensität der Bremsstrahlung schließen?

Gibt es vergleichbare alltäglichen Strahlungen bzw. hat jemand mal ähnliche Berechnungen zu einem Röhrenfernseher durchgeführt?

Liebe Grüße

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Chemik0r · Anmeldungsdatum: 15.02.2016 Beiträge: 2

Am liebsten wäre mir eine Abschätzung der Äquivalentdosis in nächster Umgebung des GlowRings um eine "greifbarere" Größe zu haben.

Allerdings bin ich mir nicht sicher ob ich ausgehend von der Aktivität des Tritiums mit 17,5 GBq so einfach ans Ziel komme oder mir wichtige Größen fehlen.

Kennt jemand entsprechende Dosiskonversionsfaktoren?