Messgeräte

UV-Lichtquellen

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Geiger-Müller-Zähler

Messgeräte für Radioaktivität sind vielfältig und meist extrem teuer. Aber für mein Hobby halten sich die Ausgaben in Grenzen, wenn man denn richtig auswählt.

Das erste Gerät ist zwar kein Messgerät und hat direkt auch nichts mit Radioaktivität zu tun, aber zur sicheren Erkennung von Uranglas und seiner späteren Präsentation in einer Vitrine ist die UV-Lampe das wichtigste Gerät.
Einfache UV-Lampen kennt fast jeder in Form eines Geldscheinprüfers. In jedem Geldschein - zumindest den Euro-Noten - sind als ein Echtheitsmerkmal kleine, unter UV-Licht fluoreszierende Partikel sowie andere unter UV-Licht deutlich hervortretende Sicherheitsmerkmale im Papier eingearbeitet.

Erstes Foto zeigt eine einfache Geldscheinprüflampe, die man für wenig Geld bekommt.
Auch diese geringe Leistung genügt in abgedunkelter Umgebung die Fluoreszenz des Uranglases zu offenbaren. Für die Flohmarktsuche ist sie bei Tageslicht unbrauchbar.

Mein erster Test mit einer 4-Röhren Höhensonne zur Gesichtsbräunung fiel für mich ernüchternd aus. Zwar sieht man bei Uranglas die Fluoreszenz, aber diese wird vom hohen Weißlichtanteil der Röhren größtenteils wieder überstrahlt, so dass der schöne fluoreszierende Effekt unter geht.
Mehr UV-Anteil werden die Höhensonnen mit zusätzlichem Quarzbrenner bringen. Ein Test dazu steht mangels Gerät noch aus. Das werde ich ggf. nachreichen. Aber das UV-Licht ist durch den hohen UV-A und -B Anteile auch nicht mehr ungefährlich und deswegen muss eine UV-Schutzbrille getragen werden. Somit eignet sich sowas nur für kurzfristigen Beleuchtung von Uranglas. Wahrscheinlich ist es deswegen nicht mehr sinnvoll, diese Art von Lampen zu benutzen.

Eine Überraschung war eine billige LED-Taschenlampe mit einer UV-LED’s aus China. Bestellt über eBay. Ich zweifelte daran, ob die LED’s wirklich UV-Licht abgeben und ob dieses hell genug ist. Ohja, diese kleine Lampe ist als Prüflampe für Flohmarktbesuche bestens geeignet. Sogar weit besser, als der obige Geldscheinprüfer, der unter freiem Himmel und Tageslicht einfach zu dunkel ist. Man sieht draußen nicht mal ob die kleine Röhre blau leuchtet.
Taschenlampen lassen sich mittlerweile sogar nach Wellenlänge der verbauten LED aussuchen. Daher die Info - je näher das UV-Licht an 400 nm (NanoMeter) Wellenlänge ist, desto mehr sichtbarer Anteil (blaues) Licht ist enthalten. Meistens haben die UV-LED’s eine Welenlänge von 390 - 405 nm. Sie leuchten jedoch noch deutlich blau. Besser sind die LED’s mit deutlich unter 390 nm. Im Moment scheinen 360 nm die kürzeste erhältliche Wellenlänge für LED’s zu sein.
Die links abgebildete Taschenlampe Ultrafire WF502B kostet incl. Versand über eBay etwa 15 €. Sie wird mit einem Akku Li 18650 oder zwei 123A Lithium betrieben.
Die Fotos der Uranglasgegenstände wurden mit Hilfe dieser Ultrafite Taschenlampe zur ausschließlichen Beleuchtung im UV-Licht angefertigt.

Geigerzähler oder auch Geiger-Müller-Zähler (kurz GMZ) genannt sind die wichtigsten Geräte zum Messen, bzw. Detektieren  radioaktiver Strahlung. Eigentlich heißen sie korrekt Dosisleistungsmessgeräte. Es gibt viele Variationen dieser Geräte. Wer einen gebrauchten GMZ erwerben möchte und ihn vorab testen kann, sollte drei wesentliche Dinge beachten:
1. Wenn die Anzeige auch mehrere Minuten 0 anzeigt ist das Gerät entweder nicht empfindlich genug oder es ist defekt. Es muss immer die überall vorhandene Hintergrundstrahlung anzeigen können. Bei Geräten mit einem kleinen Lautsprecher o.ä. sollte es in unregelmäßigen Abständen knacken. Wenn das Gerät nicht gerade neben einer Strahlungsquelle liegt, ist das die Hintergrundstrahlung. Im Rahmen ein bis zehn Knackser pro Minute sind normal.
2. In eBay werden oft Geräte mit dem Argument beworben eine Verstrahlung von Lebensmitteln messen zu können. Diese Aussage muss man mindestens relativieren, oder besser grundsätzlich in Frage stellen. Das hängt damit zusammen, dass ein herkömmlicher Geigerzähler meist ein Zählrohr verwendet. Die empfindliche Fläche eines Zählrohres sind bestenfalls wenige cm². Würde man das Messgerät an einen Apfel (Schale Pilze, Glas Milch oder was auch immer) halten, wird nur eine sehr kleine Fläche des Apfels erfasst werden können. Ein verstrahlter Apfel würde seine Strahlung aber recht gleichmäßig und rundherum abgeben, so dass die meiste abgegebene Strahlung gradlinig am Zählrohr vorbei geht und auch nicht gemessen werden kann. Daher kann man keine Aussage treffen, wie hoch die Aktivität eines Gegenstandes ist. Geigerzähler sind eher dafür gedacht eine Umgebungsstrahlung zu messen.
3. Wer Uranglas oder Mineralien sammeln will und zum Test einen GMZ verwenden will, sollte darauf achten, dass das Gerät Alpha-Strahlung detektieren kann. Dazu sind sogenannte Fenster-Zählrohre nötig. Im Internet werden viele Geräte angeboten, die zwar prinzipiell in Ordnung sind, aber eben nicht auf Alpha-Strahlung empfindlich sind. Uran sendet vornehmlich Alpha-Strahlung aus und derartige Geräte zeigen dann nichts an.
Es gibt noch weitere Geräte, wie Geräte mit Ionisationskammer oder Geräte mit Szintillations-Detektor (Kristall). Im Prinzip alles Strahlendetektoren, allerdings mit anderer Arbeitsweise. Da diese Messgeräte sehr speziell und größtenteils extrem teuer sind, ist mir mit meinem verfügbaren Hobbybudget noch keines über den Weg gelaufen.
Letztlich sei noch die Möglichkeit erwähnt, dass es findige Bastler gibt, die ein älteres Messgerät, z.B. aus ausgemusterten Militärbeständen, mit empfindlichen Sonden nachrüsten können. Zu dieser Gruppe zählt mein SV 500 von FAG Kugelfischer (früher Frieseke&Höpfner), der ein hochempfindliches russisches SBT-11A Fenster-Zählrohr als externe Kabelsonde bekommen hat.
Da ich die Umbauten nannte, will ich die auf dem Markt befindlichen Bausätze nicht unerwähnt lassen. Die meisten sind streng genommen keine Messgeräte in diesem Sinne, weil sie entweder nur Knackgeräusche  hörbar machen oder eine einfache Anzeige in Counts per Minute/Sec haben, was lediglich ein Ereigniszähler bei Detektion von Strahlung darstellt. Jedoch ist das zur Feststellung (irgendeiner) radioaktiven Strahlung und als grober Vergleichswert völlig ausreichend. Schwierig ist dort die Unterscheidung der Strahlungsart, weil man entsprechende Abschirmungen als Filter nicht (so einfach) vor dem Zählrohr anbringen kann. Wer die Strahlungsart einer Strahlungsquelle unterscheiden will und der verwendete Geigerzähler prinzipiell alle Strahlungsarten detektieren kann, kann das auch einfach manuell tun. Alphastrahlung wird schon durch ein Blatt Papier oder sehr dünne Kunststofffolie abgeschirmt. Legt man nun direkt zwischen der Quelle und dem Zähler diese leichte Abschirmung, so kommen dort nur noch Beta- und Gammastrahlung durch. Betastrahlung schirmt ein etwa 3 mm starkes Alublech ab, so dass der dann gemessene Wert nur der Gammastrahlung entspricht. Gammastrahlung ist sehr durchdringend und dazu muss dann Blei her. Aber so könnte man grob herausfinden, welche vornehmliche Strahlungsart die getestete Strahlungsquelle abgibt.
Das soll uns nun zur einfachen Vorstellung genügen.
Hier ein paar Vorstellungen verschiedener Messgeräte:

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Der Gamma-Scout
Mein wichtigstes Messgerät. Er kann alle drei Strahlungsarten Alpha-, Beta-, und Gammastrahlung messen. Er besitzt ein Fensterzählrohr des Typs LND 712. Bedingt durch das relativ kleine Fenster von etwa 12 mm ist der Gamma-Scout zwar nicht das empfindlichste Messgerät, jedoch das Praktischste. Er besitzt eine vor dem Zählrohrfenster angebrachte verstellbare Abschirmung, die eine Unterscheidung der Strahlungsart ermöglicht. Zudem muss man ihn nicht einschalten, er ist ständig betriebsbereit. Seine Lithiumbatterie hält laut Hersteller etwa 10 Jahre. Er besitzt eine USB-Schnittstelle zum Auslesen seiner permanent gesammelten Daten. Leider gehört zum Lieferumfang keine Auswertsoftware mit grafischen Darstellung der ausgelesenen Daten. Es können aber Langzeitdaten ausgelesen und in eine Excel-Tabelle importiert werden. Die /Alert Version hat zusätzlich zum Grundmodell eine programmierbare Warnschwelle und einen zuschaltbaren akustischen Ticker. Das Deutsche Handbuch kann man hier laden (PDF).

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Hier der Graetz X 50 ZS, wie ihn die Feuerwehren benutzt haben. Die beiliegenden Beutel sind zum Schutz des Gerätes vor Kontamination. Ein robustes, eichfähiges Gerät mit automatischer Messwertumschaltung, akustische Warnschwelle, zuschaltbaren Lautsprecher, Schnellsuchtaste und Displaybeleuchtung. In dieser Grundausstattung zeigt sein eingebautes Zählrohr (Valvo ZP 1310) Gamma- und Röntgenstrahlung an. Das Gerät verfügt über einen Anschluss für externe Sonden. Betrieb über einfache 9 V Batterie.
Ohne bessere externe Sonde ist es für die Identifikation von Uranglas  ungeeignet.

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Ein hochempfindliches Fensterzählrohr polnischer  Bauart vom Typ AOH-411
Datenblatt 1
Datenblatt 2
Das eigentliche Zählrohr ist vorne im Bild. Es wird in das obere Handgehäuse eingebaut und kann dann als externe Sonde betrieben werden. Das Gitter schützt die empfindliche Glimmerfolie des Zählrohres. Sie ist nur 2/1000 mm dick. Laut Händler ist es eines der empfindlichsten Zählrohre für alle Strahlungsarten, insbesondere Alphastrahlung.

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Geigerzähler kann sich der erfahrene Elektronikbastler auch selbst zusammen bauen. Hier ein Bausatz mit allen benötigten Teilen einschließlich Zählrohr vom Typ CI 39. Es ist der Glasstab oberhalb des Displays. Das Zählrohr kann harte Betastrahlung, sowie Gamma- und Röntgenstrahlung detektieren. Anzeige in Counts per Minute, was einen Vergleich der Messproben zulässt. Wem ein Lötkolben und mindestens mittlere Kenntnisse im Bausatzbau nicht fremd sind, ist es ein empfehlenswerter Anfang. Da die Hochspannung regelbar ist, kann dieser Bausatz auch für andere Zählrohre verwendet werden. Guter Einstieg für wenig Geld - 40 € bei Pollin Elektronik.

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Ein älteres Gerät der Bundeswehr der Fa. Frieseke & Hoepfer, - F&H  40T. Das eingebaute Zählrohr kann gewechselt oder über die Sondenverlängerung ausgelagert werden. Für diesen GMZ gibt es verschiedene Zählrohe. Es kann Gamma- Röntgen- und Betastrahlung messen. Da es den originalen 6V NiCd Akku nicht mehr gibt, muss man sich ein kleines Kunststoffrohr drehen lassen. Damit passt man den geringen Durchmesser der aktuellen und inzwischen preiswerten Lithiumbatterien 123A an. 2 Stk werden benötigt.

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Hier der bekannte SV500 von F&H und ist 1968 bei dem ABC-Abwehrtrupp der Bundeswehr eingeführt worden und zugunsten des digitalen FAG Kugelfischer IM7001 ausgemustert worden.
Im Foto ist mein Gerät, dass mit einer russischen Sonde SBT-11A nachgerüstet worden ist. Diese Sonde bietet nicht nur wegen seiner größeren Oberfläche eine bessere Empfindlichkeit, sie ist zudem auch alpha-empfindlich. Es reagiert problemlos auf Uranglas.
Der SV500 wird mit zwei herkömmlichen Mono-Zellen betrieben.

Ein alter Graetz X50, Baujahr 1959. Wurde in der B-Version auch von der Feuerwehr benutzt. Hier mit zusätzlicher Batteriebox (in der unteren Tasche), externem Zählrohr, sowie Bereitschaftstasche. Der X50 ist Beta- und Gamma- empfindlich.
 (Graetz X50 freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

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Das ist ein Kontaminationsnachweisgerät Minicont-2 der Fa. Herfurth, hier die Ausführung des ABC-Zuges der Feuerwehr. Diese Geräte sind inzwischen ausgemustert. Die Firma Herfurt gibt es nicht mehr, jedoch wird der Service von der Fa. Mirion, Hamburg aufrecht erhalten.
Diese Messgeräte sind zum Nachweis kontaminierter Flächen geeignet. Die Anzeige erfolgt auch nicht in Dosisleistungen, sondern in Impulse pro Zeiteinheit, also Imp/s. Da die empfindliche Detektorfläche beim Minicont-2 mit 184 cm² um ein Vielfaches der üblichen Geiger-Müller Zählrohre beträgt, ist es dementsprechend empfindlich. Schon die immer bestehende Umweltstrahlung wird mit 5 - 10 Imp/s angezeigt. Selbst die Strahlung von Granitsteinen lässt messen. Ich habe beim Steinmetz Granitsteine gefunden, wo ich Werte bis knapp 100 Imp/s messen konnte. Keine Frage das bei Uranglas über 500 Imp/s angezeigt werden und sogar den Warnpiepser auslösen.
Zum Betrieb ist ein Butan/Propan Gasgemisch nötig. Im Kofferset sind auch Detektorfolien als Ersatz enthalten, die der Anwender im Schadenfall selbst wechseln kann. Der Koffer enthält normalerweise zwei Prüfstrahler zum testen der Anzeige. Leider sind diese aus dem Koffer entfernt worden, obwohl diese als sehr geringe Strahlungsquellen weit unterhalb (an)meldepflichtiger Grenzen liegen.
Der Minicont-2 ist mit 2,4 Kg recht schwer und für die Flohmarktsuche zu unhandlich. Der gesamte Koffer wiegt einsatzbereit ca. 8 Kg.Erstaunlich ist die Robustheit dieser Geräte. Dieses Gerät ist über 30 Jahre alt und funktioniert einwandfrei..

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DL-Messer 6150 automess. Robuste Ganzmetallausführung mit Anschlussmöglichkeit für externe Sonden. Internes Zählrohr Valvo ZP 1310. Eichfähiges Messgerät mit Messbereich in Sievert. Betrieb mit einer Mono Batterie.
(DL-Messer 6150 freundliche Überlassung von Herrn Rainer B.)

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Geöffnete externe und eichfähige Hochdosis- Messsonde 6150 AD-15 von automess mit langem Kabel. Diese Ausführung passt zum digitalen 6150AD (und nicht zum obigen analogen 6150).
 (Sonde + Kabel freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

Dosimeter

Dosimeter dienen dazu die vom Träger aufgenommene Strahlendosis über einen längeren Zeitraum zu messen. Es besteht eine Tragepflicht für Personen, die mit radioaktiven Stoffen umgehen müssen oder in kerntechnischen Anlagen arbeiten. Ist eine bestimmte vom Gesetzgeber festgelegte Strahlendosis erreicht, so darf diese Person nicht weiterer Strahlung ausgesetzt werden. Im Gegensatz zum Geigerzähler summiert ein Dosimeter die Dosis bis zum Rücksetzen immer weiter auf. In festgelegten Abständen wird der Dosimeter dann ausgelesen und das Messergebnis für diese Person protokolliert.
Dosimeter werden oft in eBay angebotenen, teilweise sogar fälschlich als Geigerzähler betitelt. Man kann damit kein Gegenstand auf eventuell vorhandene Radioaktivität vermessen, noch zeigt es auf die Schnelle einen Strahlungswert an, der von einem Gegenstand ausgeht. Dosimeter sind ausschließlich zur Langzeitmessung gedacht, wie oben schon erklärt. Für die Suche bzw. den Nachweis von Uranglas und ähnlichen Dingen sind Dosimeter absolut unbrauchbar. Dosimeter sind für die Privatperson in aller Regel unbrauchbar.

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Fimdosimeter

Oben ein Filmdosimeter tragefertig und geöffnet, links das Prinzipbild.
Ein kleines, flaches Kuststoffgehäuse beherbergt ein Stück lichtempfindlichen Film in einer lichtundurchlässigen Schutztasche. In der Kunststoffhülle sind verschiedene Abschirmungen angebracht. So kann man durch die Filmschwärzung die Strahlungsmenge indirekt messen, die dieser Fimdosimeter und folglich sein Träger ausgesetzt war. Zur Auswertung wird die Filmtasche zur Entwicklung ins Labor geschickt. Der Träger konnte seinen Strahlungswert nicht selbst und sofort abgelesen.

Filmdosimeter sind heute noch im Einsatz. Der entwickelte und ausgewertete Film kann zur Archivierungszwecken aufgehoben werden und dient dann auch als späterer, amtlicher Nachweis. Ein wichtiger Vorteil gegenüber anderen Messverfahren.
 (Filmdosimeter freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

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Hier ein Dosimeter RDC-III D der ehemaligen NVA.
Es basiert auf der Radiothermoluminizenz eines Kalzium - oder Lithiumfluoridkristalles. Die auf diesem Kristall einwirkende Strahlung wird durch erhitzen in Licht emittiert. Ein spezielles Auslesegerät (RDC III A) erhitzt diesen Kristall und misst die dabei die vom Kristall ausgehende Lichtmenge. Daraus kann dann die Strahlungsdosis errechnet werden.
Ein Satz bestand aus 2 Stück, die jeweils links und rechts in der Kampfuniform des Soldaten eingenäht wurden.

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Strahlendosimeterkiste  des ABC-Zuges der Feuerwehr. Ebenfalls ein mittlerweile ausgemusterter Gerätesatz, der durch moderne digitale Geräte ersetzt wurde.
Diese Stift- oder auch Stabdosimeter genannten Dosimeter lassen eine Abschätzung einer Strahlendosis  zu, die eine Person über einen längeren Zeitraum ausgesetzt war. Diese Stiftform gestattet eine Tragweise wie ein Kugelschreiber in einer Brusttasche der Arbeitskleidung. Der Messbereich des Stiftdosimeters ist vom Hersteller vorgegeben. Es war das erste Gerät, dass der Träger selbst ablesen konnte. Über ein spezielles Ladegerät konnte er sekundenschnell rückgesetzt werden. Nachteilig ist die Selbstentladung und die fehlende Möglichkeit der  Archivierung der Messergebnisse. Somit lassen sich (handschriftliche) Protokolle im Nachhinein nicht mehr nachvollziehen. (Vordere goldenfarbige  Stiftdosimter Bendix freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

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Hier ein anderes Ladegerät der Firma  Frieseke & Hoepfer. Durch eine seitliche Öffnung konnte man Tages- oder Lampenlicht einstrahlen lassen, so dass die interne Lichtquelle nicht zwangsläufig benutzt werden musste. Eine Ersatzlampe ist im Inneren des Gerätes untergebracht. Es wird mit 2 Monozellen betrieben.
 (Ladegerät freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

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Hier der Blick durch einen Stiftdosimeter. Mit Hilfe des Lade- bzw. Rücksetzgerätes kann man die Anzeige wieder auf Null setzen.

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Foto: freundliche Bereistellung von Herrn Rolf G.

Links im Vordergrund und unteres Foto: Alarmdosimeter FAG FH41z (das rote Gerät)
Permanente LCD-Anzeige des Messwertes. Bei erreichen eines einstellbaren Warnwertes von 15, 100 od. 250 mS ertönt ein Alarm. Gespeicherte Messwerte können per Tastenprozedur gelöscht werden. Batterielebensdauer 1000 Std, mit Lithiumbatt. 2000 Std. Herausnehmen der Batterie löscht nicht den zuletzt angezeigten Messwert.
Diese Version “Z” ist der Feuerwehr oder dem THW vorbehalten. Sie zeigt gegenüber anderen Versionen keine Nachkommastellen des Messwertes an. Eingebaut ist das Zählrohr ZP1301.

Im Hintergrund: DL-Warner 6126 von automess (das graue Gerät). Drei einstellbare Warnschwellen 2,5, 100, 1000 mR/h. Keine Anzeige der gemessenen Strahlungsmenge.
Beide Dosimeter werden mit einer 9V Blockbatterie betrieben.

Der große Vorteil dieser Art Dosimeter liegt in der Alamierbarkeit. So kann der Träger bei Überschreitung vorher festgelegten und eingestellten Werten alamiert werden, damit er dem Strahlungsbeerich verlassen kann. Zudem haben einige Geräte dieser Art eine permanente Anzeige, die jederzeit abgelesen werden kann.
(DL-Wanner 6126 freundliche Überlassung von Herrn Rolf G.)

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Alle Messgeräte funktionieren noch. Zwar sind eventuelle Eichungen längst abgelaufen, jedoch bedeutet das ja nicht, dass diese Messgeräte ungenau oder gar defekt sind. Prinzipiell lassen sich Strahlungswerte auch mit aktuellen und geeichten Messgeräten nur mit Abweichungen von 10 - 20 % bestimmen, das insbesondere bei geringer Strahlung. Das liegt daran, dass der Kernzerfall eines Elementes nicht in regelmäßigen Abständen zerfällt, sondern nur zufällig. In den allermeisten Fällen geht es nur um das Vorhandensein von Strahlung und ist diese höher oder niedriger als die Messung zu X zu Y. Somit sind weiger genaue Messwerte wichtig, als es denn um die Größenordnung geht. Zu beachten ist außerdem, dass die meisten Messgeräte einen Gegenstand immer nur punktuell messen können, jedoch nicht in der Gesamtheit. Deswegen kann man auch keine Aussage machen, wie z.B. dieser Liter Milch strahlt mit xx Becquerel. Für die Aktivitätsmessung sind aufwändige Messplätze nötig, um wirklich aussagekräftige Messwerte zu erhalten.

Diese Auflistung der Messgeräte ist keinesfalls vollständig und wird es auch niemals werden. Mir fehlen in meiner Sammlung z.B. noch Messgeräte mit Szintillationsdetektor. (Vielleicht erhört eine Firma meinen innigsten Wunsch eines Szintillationszählers und stellt mir einen zur Verfügung.)
Diese Auflistung soll auch nur einen kurzen Einblick über die verschiedenen Arten geben. Ebenso sind die meisten Messgeräte nicht mehr im behördlichen Einsatz. Aber das dürfte einige Messgeräte besonders für die Privatperson interessant machen, weil sie oft als ausgemustertes Gerät günstig angeboten werden. Wer sich für sowas interessiert sollte die entsprechenden Rubriken in eBay im Auge behalten.

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