Labor für Radioökologie und Strahlenschutz



Kernphysikalische Messverfahren in der industriellen Messtechnik


Lehre

Kernphysikalische Messtechniken werden in vielen industriellen Messverfahren verwendet. Das Labor soll helfen, die zu Grunde liegenden physikalischen Prinzipien verständlich zu machen. Da ein Umgang mit ionisierender Strahlung auch immer Risiken birgt, ist das Thema Strahlenschutz integraler Bestandteil der Ausbildung.

Laborthemen:

  • Untersuchung und Kalibrierung elektronischer Personendosimetern. Personendosimetrie, Radiometrie – Anwendungsbeispiel: Schweißnahtprüfung mit γ- oder Röntgenstrahlung.
  • Untersuchung, Kalibrierung und Anwendung von Kontaminationsmonitoren. Neben der Dosiskontrolle ist der Schutz vor radioaktiven Kontaminationen ein zentrales Anliegen im Strahlenschutz. Korrekte Handhabung und sorgfältige Kalibrierung vorausgesetzt, erlauben Kontaminationsmonitore einen quantitativen Nachweis auch sehr kleiner Radioaktivitätsspuren.
  • Hochauflösende γ-Spektrometrie mit einem Ge-Halbleiter Detektor. Zur Identifizierung unterschiedlicher radioaktiver Nuklide ist die γ-Spektrometrie bestens geeignet. Das Verfahren dient der Überwachung kerntechnischer oder nuklearmedizinischer Einrichtungen, als auch der Untersuchung von Umwelt- und Lebensmittelproben.
  • Dichte- und Dickenmessung. Radiometrische Dichte- und Dickenmessungen sind Beispiele industrieller Nutzung. Sie werden z. B. an Walzstraßen der Stahlindustrie, oder bei der Folien-, Blech-, Papier- und Glasherstellung eingesetzt. Radiometrische Dichtemessverfahren eignen sich besonders bei der Lebensmittel- und Erdölverarbeitung.
  • Feuchtemessungen mit einer Neutronensonde. Das Verfahren beruht auf der besonders starken Bremswirkung des Wasserstoffs bei schnellen Neutronen. Das Verfahren besitzt ein breites Anwendungsspektrum. Beispiel: Kombinierte Sonden zur Dichte- und Feuchtebestimmung werden im Straßen- und Tiefbau verwendet (Troxlersonde).
  • Röntgenfluoreszenzanalyse. Bestrahlt man Materialproben mit ionisierender Strahlung, werden die Atome zur Aussendung charakteristischer Röntgenstrahlung angeregt. Durch deren Messung ist eine eindeutige, zerstörungsfreie Bestimmung der elementaren Zusammensetzung der Probe möglich.
  • Röntgen-Computertomographie. Tomographie ist ein Analyseverfahren, bei dem Objekte aus sehr vielen verschiedenen Richtungen durchleuchtet werden und anschließend aus den Projektionen mit Hilfe mathematischer Algorithmen die dreidimensionale Struktur (z. B. die Dichteverteilung) im Objektinneren berechnet werden kann.

 

Interessante Techniken

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

Die Messeinrichtung zur Röntgenfluoreszenz wurde im Rahmen von Bachelorarbeiten aufgebaut. Die Proben, auch Flüssigkeiten, werden mit einem schmalen Strahlenbündel aus einer Röntgenröhre von oben bestrahlt und senden dann Fluoreszenzstrahlungen aus, die mit einem hochauflösenden Si-Detektor spektral analysiert wird. Der Ort der Probennahme wird mit einem Laser markiert und kann mit einer Kamera dokumentiert werden.

Hochauflösende γ-Spektrometrie

Messeinrichtung mit einem Ge-Halbleiterspektrometer zum Nachweis von γ-Strahlung. Eine mehr als 10 cm dicke Blei- Kupfer- Plexiglasabschirmung (Bleiburg) sowie eine Filterung der Luft innerhalb der Bleiburg dienen zur effizienten Reduktion des natürlichen Strahlungsuntergrunds.

Computertomographie (CT)

Proben mit Durchmesser von bis zu 5 cm werden von einem Röntgenstrahlungsbündel durchleuchtet und die Projektionen mit einem digitalen Röntgenbilddetektor aufgenommen. Die Proben befinden sich auf einem Drehteller, so dass mehrere hundert Projektionen unter verschiedenen Winkeln aufgenommen werden können. Ein leistungsstarker Computer berechnet daraus die 3D-Dichteverteilung in der Probe.

Ausstattung

α-Spektrometrie
Zwei α-Spektrometer mit hochauflösenden PIPS Detektoren, Fa. CANBERRA.
Großflächiger α-Detektor mit Anticoincidence-Shielding,
Fa. FAG Kugelfischer.

β-Spektrometrie
Zwei Flüssigkeitsszintillationsspektrometer, Typ: TRI CARB 1000 und LSC 2560 TR/XL, Fa. Packard.

γ- Spektrometrie
Ge-Halbleiterdetektor mit low-level Messplatz, Fa. DSG und Fa. CANBERRA.

Myonen-Detektor
Messgerät zur Demonstration der Teilcheneigenschaft der Myonen in der kosmischen Hintergrundstrahlung, Eigenbau

Nebelkammer
Eine Diffusionsnebelkammer dient der direkten Sichtbarmachung von α- und β-Strahlung in der Umgebungsstrahlung (Demonstration in der Vorlesung).

Dosimetrie und Kontaminationskontrolle
Mehrere Messgeräte zur Bestimmung der γ-Ortsdosisleistung, eines davon für H*(10) Messungen mit Eichung.
Elektronische Personendosimeter zur Bestimmung von Hp(10).
Verschiedene Kontaminationsmonitore zur Bestimmung von α, β/γ und 3H-Kontaminationen.
Die Radon-Konzentration der Umgebungsluft kann mit einem Radonmonitor ermittelt werden.
Ein moderner Neutronen-REM-Counter dient zur Messung der Äquivalentdosis von Neutronenstrahlung.

Feuchte-, Dichte- und Dickenmessung
Industrielle Messeinrichtung zur radiometrischen Dichte- und Dickenmessung, Fa. Berthold.
Troxlersonde zur kombinierten Feuchte und Dichtenmessung, Fa. Troxler.
Neutronenfeuchtesonde, Fa. Berthold.

Röntgenfluoreszenz
Messplatz zur Materialanalyse mit Röntgenfluoreszenz, Komponenten der Fa. Amptek, Eigenbau.

Computertomographie
Demonstrationsgerät zur Computertomographie, Eigenbau
Gerät zur der Röntgen-Comutertomographie mit digitalem Röntgenbilddetektor, Fa. Leybold.

Radiochemisches Labor
Das radiochemische Labor dient der Probenpräparation und für radiochemische Analytik (Umgangsgenehmigung für offene radioaktive Stoffe vorhanden; Labor besitzt die Raumkategorie RK1)

Radioaktive Stoffe
Das Labor verfügt über ca. 150 verschiedene radioaktive Quellen in Form von umschlossenen radioaktiven Quellen für Bestrahlungs- und Kalibrierzwecke, sowie zahlreiche radioaktive Standardlösungen für radiochemische Präparationsarbeiten.

Impressionen

Das Team