Umrechnung Becquerel in Dosisleistung µSv/h

TheDamned · Anmeldungsdatum: 19.04.2022 Beiträge: 3

Umrechnungsfaktor
Energie in eV Energie in J
1 1,60E-19

Berechnung

Gamma-Strahlung 2,50E+06 eV entspricht 4,01E-13 J
Körpermasse 80 kg

Energiedosis D = Energie (in J) / Masse (in kg)
Energiedosis D 5,01E-15 J / kg = Sv
Diese Energiedosis ist die Energiedosis eines einzigen Gamma-Quants (n = 1).

Aktivität A = Zerfälle n / Zeit t (Maßeinheit ist Becquerel Bq)

Dosisleistung H = Energiedosis D / Zeit t

Wenn n = 1 ist ergibt sich daraus folgender Zusammenhang:
Dosisleistung H = Energiedosis D (in J/kg = Sv) * Aktivität Bq (in 1/s) (Damit ist die Einheit der Dosisleistung H Sv/s)

Aktivität in Bq Dosisleistung H
1,00 5,01E-15 Sv/s | * 3600
1,00 1,80E-11 Sv/h | * 1.000.000
1,00 1,80E-05 µSv/h

Messung

Ich habe mir so einen Geigerzähler gekauft. Mit dem habe ich die Ticks (Zerfälle) pro Minute gemessen. Ich habe 32 Ticks in einer Minute gemessen. Während dieser Zeit war die Anzeige bei ungefähr 0,25 µSv/h

Zerfälle n / min Aktivität Bq Dosisleistung H
32 0,53 0,25 µSv/h
1,00 0,47 µSv/h

Der Unterschied zwischen Berechnung und Messung hat den Faktor 26009

Ja, ich weiß, das der Geigerzähler eine gewichtete Dosisleistung (effektive Äquivalenzdosisleistung) anzeigt. Aber die Gewichtungsfaktoren sind nicht so groß, das zwischen Berechnung und Messung so ein großer Unterschied entstehen könnte.

Äquivalenzdosisleistung H = Energiedosos D * Qualitätsfaktor q
q = 1 – 20 je nach Strahlungsart (Gamma-Strahlung q = 1)

Effektive Äquivalenzdosisleistung Heff = Äquivalenzdosisleistung H * Wichtungsfaktor w
w = 0,01- 0,2 je nach Körperteil

Wo liegt mein Fehler?

jmd · Anmeldungsdatum: 28.10.2012 Beiträge: 577

TheDamned · Anmeldungsdatum: 19.04.2022 Beiträge: 3

Die Strahlungsreichweiten der anderen Strahlungen sind ja nicht so besonders weit.
Alpha-Strahlung kann man ja schon durch ein Blatt Papier abschirmen (Mein Geigerzähler hat ein Kunststoffgehäuse).

Beta-Strahlung hat eine Freifeld Halbwertsreichweite von ca 100 m (Wenn ich das richtig in Erinnerung habe). Mein Geigerzähler steht hier in der Wohnung, ist also umgeben von Mauern und Fenstern.

Das Einzig, was ich mir noch vorstellen könnte wäre die Strahlung vom natürlichem Radon in der Luft, das ja beim Lüften wieder erneuert wird.

Gamma-Strahlung hat eine sehr große Reichweite und kann nur durch dicke Bleiwände abgeschirmt werden.

Deswegen dachte ich eigentlich, dass das, was ich da detektiere, nur Gamma-Strahlung sein kann.

Was noch energiereicher als Gammastrahlung ist, ist die Alpha-Strahlung. Die ist aber nur ca. das dreifache der Gammastrahlung, rechtfertigt also den großen Faktor (26000) nicht.

Oder verstehe ich da was völlig falsch?

jmd · Anmeldungsdatum: 28.10.2012 Beiträge: 577

Antwort · Gast

Leider kann man das nicht einstellen.
Das Gerät hat ja auch "nur" 100 € gekostet

Soweit ich weiß, haben wir hier unten auf der Erdoberfläche keine hoch energetischen Teilchen, weil die ja durch das Magnetfeld und die Atmosphäre abgeschirmt werden.
Sie würden uns (Mensch und Tier) ja auch vollkommen zerschießen.

Hier mal einen Vergleich:
Gamma-Strahlung 2,5 MeV
Beta-Strahlung 3 MeV
Alpha Strahlung 8 MeV

Habe ich irgendwo im Internet gefunden
Aber vielleicht stimmt das ja auch nicht.
Alpha Strahler sind ja Heliumkerne, 2 Protonen 2 Neutronen. Das die nur 8 MeV haben sollen kann ich irgendwie nicht glauben.

Ich suche morgen nochmal ...

nach weiteren Recherchen. · Gast

Hochenergetische Höhenstrahlung entsteht durch schnele schwere Teilchen (Protonen) aus dem Weltall (überwiegend aus der Sonne).

Wenn diese Protonen auf die Atmosphäre treffen, erzeugen sie durch die Wechselwirkung mit anderen Teilchen einen Teichenschauer.

Die Zerfallsprodukte dieses Teichenschauers sind dann letztendlich niedrigenergetische Strahlungen (überwiegend Gamma- und Beta-Strahlung), die dann auch die Erdobrfläche erreichen.

Die Strahlung wird erzeugt durch kerntechnische Ereignisse (natürliche Zerfälle, angestoßene Zerfälle, Kernspaltung, ...).

Die dabei entstehende Strahlung hat zwar nicht nur ein Energieniveau, aber dennoch kann man ungefähr den Energiegehalt des Maximalwert dieser Verteilung angeben.

Das Energieniveauliegt in etwa bei denen von mir angegebenen Energieniveaus.
Alpha Strahlung 2 MeV - 5 MeV manchmal auch 10 MeV
Betha Strahlung 19 keV - 1,7 MeV
Gamma Strahlung 200 keV - 25 MeV (kann man berechnen nach E = h * f (h = Planksches Wirkungsquantum))

Die Abweichungen liegen also bei ca. Faktor 10.
Auch das rechtfertigt den Unterschied zwischen Berechnung und Messung um den Faktor 29000 nicht.

jmd · Anmeldungsdatum: 28.10.2012 Beiträge: 577

TheDamned · Anmeldungsdatum: 19.04.2022 Beiträge: 3

eim Hersteller des Geigerzählers sehe ich wenige Chancen auf eine adäquate Antwort. Der kommt aus China. In der Anleitung steht auch nichts darüber, eben nur das er eigentlich nur Gamma-Strahlung detektiert.

Er hat auch keine sichtbare Detektorfläche. Ich müsste in aufschrauben um da was zu sehen. Vielleicht mach ich das auch irgendwann mal. Das bringt mich aber nicht weiter.

Bei der Energiedosis bzw. Dosisleistung/ Äquivalenzdosisleistung kommt es nicht auf die Fläche an, sondern auf die Masse, hier auf die Masse des menschlichen Körpers.

Die Detektorfläche ist doch nur insofern interessant, das die Strahlung mit dem Quadrat der Entfernung zur Strahlungsquelle abnimmt. Die Gesamtaktivität so einer Probe (Strahlungsquelle) interessiert mich aber nicht. Deswegen ist die Entfernung auch irrelevant und damit auch die Fläche (Detektorfläche).

Ich stütze mich auf die Ereignisse, die ich mit meinem Zählrohr messe. Aus dieser Anzahl rechne ich dann mit den bekannten Konstanten und Gleichungen die Dosisleistung aus.

Ich weiß auch, das hier viele Faktoren eine Rolle spielen. Im einzelnen kommt da schon was zusammen. Folgende Faktoren habe ich berücksichtigt:
- Registrierungsprozentsatz des Zählrohrs (wenige Prozent, angenommen 4%),
- Übergangswahrscheinlichkeit der Gammastrahlung (85 %),
- Gewichtungsfaktoren (bei Gamma-Strahlung 1 und bei empfindlichen Geweben 0,2)
spielen bei der Umrechnung von Dosisleistung in die die effektive Äquivalenzdosisleistung eine Rolle. Auch der Energiespektrum der Gammastrahlung ist ziemlich hoch.

Der Faktor zwischen Berechnung und Messung dürfte deswegen zwischen 1470 (0,04*0,85*1*0,2*0,1) und 1,47 (0,04*0,85*1*0,2*100) liegen. Wobei der Unterschied im wesentlichen durch die Energie des Gamma-Quantes erzeugt wird, den ich mit 100 MeV ja schon ziemlich hoch angesetzt habe. Die Energie müsste 150 MeV betragen, damit das ungefähr aufgeht.
Das ist dann aber schon die Höhenstrahlung mit ca. 10 MeV - 1 GeV, die es aber nur außerhalb unserer Atmosphäre existiert. Wie du sagtest, müsste das dann eine hochenergetische Strahlung sein, mit all ihren Folgen auf den Organismus.

Natürlich kann man das als gegeben hinnehmen und den Zähler eichen so das letztendlich dieser hohe Umrechnungsfaktor herauskommt.

Ich will es aber verstehen.