Radioaktivitaet mit Hausmitteln messen

18/12/2010 - 15:33 von Ralf . K u s m i e r z | Report spam
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Moin!

Vorweg: Die Astronomen sind deswegen mit drin, weil die sich mit dem
Ummmodeln von Digitalcameras auf "sehr lichtempfindlich" und
Langzeitbelichtung auskennen.

Zweite Vorbemerkung: Das zwanghafte Einschrànken auf eine NG bitte ich
als nicht sinnvoll zu unterlassen. Wer in "seiner" NG liest, möchte
die Antworten auch dort vorfinden. Im RL tut Crossposting nàmlich gar
nicht weh.

Und nun zum Thema:

Ich überlege, ob man "mit Hausmitteln" kleine Radioaktivitàtsmengen
sinnvoll messen kann. Als Beispiel könnte man mal Tritium und 14C
nehmen: Die kommen in Baumholz in Mengen von einigen Bq/kg für Tritium
und einigen hundert Bq/kg für 14C natürlich vor und haben die
Eigenschaft, keine Gammalinien aufzuweisen, womit man mit billigen
Meßgeràten, die gammaempfindlich sind, schon einmal schlechte Karten
hat. Und wegen der Energiespektren dürfte es dann auch extrem
schwierig sein, die geringe Tritiumaktivitàt von dem hohen
14C-Hintergrund abzutrennen.

Was man jedenfalls machen kann, sind Autoradiographien: Probe auf
Fotomaterial (Röntgenfilme sind ganz brauchbar) legen, ggf. wochen-
oder monatelang im Dunkeln (und, wenn es geht, einigermaßen gut
abgeschirmt) weglegen und dann das Fotomaterial entwickeln. Und wenn
man Glück hat, sieht man dann Baumringe.

Kann man damit etwas anfangen?

Wenig: Erstens weiß man nicht, ob die Abbildungen chemisch verursacht
sind, und zweitens ist das wenig nuklidspezifisch, und außerdem in
keiner Weise kalibriert.

Also gleich mal die Frage, wie man an Kalibrierproben kommt.
Naheliegende Idee (auf die auch schon andere gekommen sind): Man nehme
40K - das ist in einem festen Prozentsatz in Kaliumverbindungen
enthalten, kurz nachgerechnet kommt man auf knapp 17 Bq/g für KCl, was
leicht erhàltlich ist. Da man (mit viel Geduld) ca. 350 g KCl in einem
Liter Wasser lösen kann, kommt man damit auf ca. 4 kBq/l wàßrige
Lösung - das ist schon ganz beachtlich, richtiger radioaktiver
Sondermüll. Jedenfalls kann man so ziemlich einfach Kalibriernormale
mit niedriger Aktivitàt herstellen. (Ob man so ohne weiteres an
Thoriumsalze kommt, weiß ich nicht, obwohl es nun auch nicht so
umwerfend schwierig ist, sich thorium- und uranhaltige Mineralien zu
besorgen und daraus die ganze radioaktive Giftküche zu extrahieren,
aber KCl aus der Apotheke ist wohl um Làngen einfacher und billiger zu
beschaffen.)

Bei Autoradiographien (und auch anderen Meßverfahren) braucht man
möglichst dichte Oberflàchen, damit die Probe sich nicht selbst
abschirmt. Also dürfte es keine schlechte Idee sein, Holz vor der
Messung erst einmal mit der Presse zu plàtten und die gepreßte
Oberflàche dann polieren. Aber ionisierende Strahlung mit dem
Röntgenfilm direkt nachzuweisen, ist ohnehin ein wenig aus der Mode:
Es gibt schließlich fluoreszierende Verstàrkerfolien.

Und damit bin ich dann bei dem Punkt, auf den ich eigentlich hinaus
wollte: Wàre es nicht am sinnvollsten, in die Probe
Fluoreszenzmaterial hineinzumischen/aufzupinseln und dann das
entstehende Fluoreszenzlicht zu messen bzw. abzuphotographieren?

Was nimmt man dafür am besten, was kann man für Ergebnisse erwarten?

Chemisches Fotomaterial kann man notfalls wirklich monatelang
belichten, aber digitale Chips laufen doch meistens nach weniger als
einer Stunde schon sehr aus dem Ruder, andererseits kann man damit
vergleichsweise unaufwendig viele Aufnahmen hintereinander machen und
die dann stacken. Besonders viel Licht erzeugen so ein paar kBq
jedenfalls nicht, wenn man sich vergleichsweise mal die Aktivitàten
von Tritiumlichtquellen ansieht oder einfach nur die thermische
Leistung der Strahlenquelle ausrechnet.

Ideen und Vorschlàge? Andere Meßverfahren "für daheim" sind genauso
willkommen.

(Die Abtrennung von 3H von 14C ist natürlich eine Frage der chemischen
Pràparationstechnik: Man muß wohl die Probe verbrennen, das
entstehende Wasser auffangen und das CO2 ausfàllen bzw.
abdestillieren, bzw. umgekehrt das freiwerdende CO2 binden und
trocknen, um die Nuklide zu trennen. Auf jeden Fall muß man darauf
achten, nicht bei der chemischen Behandlung die Probe mit dem
nachzuweisenden Nuklid zu verunreinigen: Mit etwas Pech enthàlt das
Wasser aus dem Wasserhahn schon mehr Tritium als die zu untersuchende
Probe. Tritiumfreies Wasser bekommt man aus manchen Tiefbrunnen sowie
durch Destillation von Meerwasser aus großen Tiefen, wenn man jemanden
findet, der einem welches gibt. Radiocarbonfreien Kohlenstoff kann man
aus Steinkohle oder anderen fossilen Brennstoffen gewinnen.)


Gruß aus Bremen
Ralf
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphàre Autor bißchen Ellipse Emission
gesamt hàltst Immission interessiert korreliert korrigiert Laie
nàmlich offiziell parallel reell Satellit Standard Stegreif voraus
 

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#1 Carsten Thumulla
18/12/2010 - 16:39 | Warnen spam
Am 18.12.2010 15:33, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

Und wenn man Glück hat, sieht man dann Baumringe.



Du suchst mal wieder verrückte Ideen? Da bist Du hier richtig.

Einen Baum könnte man mit modernen Drehmaschinen so zerlegen, wie er
gewachsen ist. Man könnte den Vorschub über einen optischen Sensor
schnell steuern und den Stamm nach der Farbe zerlegen. Naja, ehe man das
hinbekommt. Man könnte aber auch einen Stamm zentrieren, dann durch
Probebohrungen analysieren und ein digitales Modell errechnen, nach dem
der Stamm dann schichtweise zerschrotet wird. Die Spàne werden
abgesaugt. Den Beutel nicht zu wechseln vergessen. Man dürfte einige
hundert Gramm Spàne pro Jahr erhalten, was die Messung um
Größenordnungen erleichtern könnte.


Gruß
Carsten
http://www.nichtlustig.de/toondb/030508.html

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