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Detektoren II: Strahlung messen? – Gibts da nicht ne Handy-App für?

Von / 12. April 2016 / 22 Kommentare
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Ja, gibt es und sie ist beim ersten Ausprobieren auch recht witzig und funktioniert erschreckend gut (im Vergleich zu meinen Erwartungen). Aber erst mal langsam. Als ich hier angefangen habe, hatte ich in einem meiner ersten Artikel vollmundig versprochen mich öfter mal um Detektoren zu kümmern, zu erklären, wie man Strahlung praktisch überhaupt messen kann und gleich auch noch ein paar Anwendungen für den Hausgebrauch vorstellen. Dem bin ich in den folgenden Jahren und Monaten leider nicht nachgekommen – mea culpa – was allerdings auch einen guten Grund hatte.

Detektorphysik ist ein großes, wirklich großes Gebiet und tausende Doktoranden haben jede Menge Doktorarbeiten zu einzelnen Detektoren oder Techniken geschrieben. Dem kann ich kaum Rechnung tragen, indem ich von Zeit zu Zeit mal ein bis zwei A4-Seiten zu dem Thema fülle. Auf der anderen Seite ist es natürlich eines der Kernthemen dieses Blogs, von erheblichem öffentltichen Interesse und meine lahmen “Strahlung kann man halt sehr präzise messen”-Aussagen, die ich von Zeit zu Zeit abgebe sind, halt entsprechend hohl, wenn ich nicht auch mal demonstriere, wie das überhaupt gemacht wird.

Daher will ich nun meine Taktik ändern und mir einfach immer mal wieder nen Detektor schnappen und damit rumspielen. Dadurch wird das ganze zwar recht chaotisch aufgezogen werden und einen klaren roten Faden vermissen, aber ich muss mir wirklich eingestehen, dass ich nicht die Zeit erübrigen kann, um das ganze “vernünftig” aufzuziehen.

SmartGeigerPro

Smart Geiger Pro SGP-001

Aber zurück zur Überschrift. Ich habe mir einen Strahlungsmesser fürs Smartphone gekauft (konkret das Smart Geiger Pro SGP-001). Das besteht aus einem daumengroßen Halbleitersensor, der in den Klinkenstecker des Smartphones oder Tablets gesteckt und mit der entsprechenden App ausgelesen wird. Bislang habe ich es nur aus der Hülle genommen und einmal an eine Uranglasprobe gehalten, die ich hier herumfliegen habe um sicherzustellen, dass die ganze Sache kein Fake ist. Kurz gesagt, das Ding kann was messen und ich werde mir in naher Zukunft (Ende April – Anfang Mai) die Zeit nehmen und eine ausführliche Produktbewertung erstellen. Dabei werde ich es auch mal gegen andere “Strahlungsmesser”, wie z.B. ein GMC-300E und professionelle Geräte probelaufen lassen, um zu zeigen, Monitorwas man leicht machen bzw. nicht machen kann. Vielleicht vergleiche ich es auch mal mit einer reinen App, die nur die Kamera benutzt (https://www.hotray-info.de/html/radioactivity.html).

Dann werde ich mir hier im Rahmen meiner Detektoren XY ein High-Tech-Gerät vornehmen: Einen ortsaufgelösten Li-Szintillator für Neutronenmessungen, den ich primär während meiner Arbeit benutze. Der ist mit seinen 10-15 Jahren zwar nicht mehr die Spitze der Detektorentechnik, aber mit einem “Restwert” von >30k€ immer noch wesentlich mehr als die meisten, die sich damit nicht professionell beschäftigen, jemals in die Finger bekommen werden.

Aber da ich schon mal Besserung gelobt habe: Gibt es irgendwelche Detektoren, die euch besonders interessieren? Irgendwelche Fragestellungen von gesteigertem Interesse? Ich habe natürlich nur begrenztes Wissen und begrenzten Zugriff auf solche Systeme, aber wenn ihr eine tolle Idee habt würde ich versuchen sowas mal zu realisieren.

 

Alle meine Artikel zu Detektoren gibt er hier.

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Kommentare (22)

  1. #1 schlappohr
    12. April 2016

    Also mich würde mal interessieren, was darin steckt (ich kann Dich vermutlich nicht dazu überreden, mal den Deckel aufzumachen, oder? :-))
    60 Euronen sind ja auch kein Pappenstiel, und es wäre mal interessant zu wissen, ob da wirklich ein spezieller Sensor drinsteckt. Strahlungsmessung geht grundsätzlich auch mit Bauteilen im Centbereich, siehe z.B. https://www.elektronik-labor.de/Projekte/Alpha.html . Die Frage ist nur, wie genau und wie empfindlich das ist (das kann man natürlich auch ein bisschen professioneller aufbauen als in den Abbildungen gezeigt) Ich habe schon länger überlegt, das mal aufzubauen, aber mangels einer passenden Strahlungsquelle weiß ich nicht so recht, wie ich das testen bzw. kalibrieren soll.

  2. #2 Keno
    12. April 2016

    Nur mal hier die erstbeste Anekdote, die mir zu Strahlendetektoren einfällt:
    Als dem schon recht betagten Max Planck ein Szintillationsdetektor vorgeführt wurde, soll er gesagt haben: “Die Teilchen gibt’s ja wirklich!”

  3. #3 Keno
    12. April 2016

    Okay, hab mir mal deinen Link zu der Kamera-App angeschaut. Die Dinger gibt’s ja wirklich! 🙂
    Hätte nicht gedacht, dass eine CCD-Kamera darauf reagiert. Das führt mich zu einer Frage, die mich seit einiger Zeit beschäftigt: Es gibt oder gab vor Jahren schon eine App, die Wärmebilder erstellt. Das hielt ich für einen Fake und nahm an, dass die Software ein Gesicht, ein Haus mit Fenstern o.Ä. erkennt und die typische Wärmebild-Farbgebung darüber legt.
    Kann ein CCD-Chip Infrarot detektieren? Ich dachte, die Energie der Photonen läge unter der Schwelle.

  4. #4 Martin
    12. April 2016

    Ich denke, wenn die Detektoren für den kleinen Geldbeutel sind und über ein Smartphone von jedem genutzt werden können, könnten Sie auch entsprechend verbreitet werden. Spätestens beim nächsten mal, wenn irgendeine Meldung über einen Zwischenfall in die Medien kommt und aufgebauscht wird.
    Geben die zugehörigen Apps für Laien irgendwelche Hinweise, wie die gemessene Strahlung einzuordnen ist? Gemessen wird ja vermutlich mehr oder weniger überall etwas…

  5. #5 schlappohr
    12. April 2016

    @Keno

    CCD- und CMOS-Sensoren sind immer Infrarotempfindlich. Das ist ein Problem bei der Fotografie, deswegen baut man meistens einen IR-Sperrfilter auf den Sensor, außer man will ein paar Cent sparen (eben im Smartphone) oder explizit Infrarotbilder machen.

  6. #6 Keno
    12. April 2016

    Ah ja! Wieder etwas schlauer. Danke!

  7. #7 Roland B.
    12. April 2016

    Sind die üblichen Sensoren denn auch im “richtigen” Bereich empfindlich für IR? Zu klassischen Fotografiezeiten konnte man ja auch Infrarotaufnahmen machen, mit speziellen Filmen, das waren aber “nur” Falschfarbenaufnahmen, keine Wärmebilder.

  8. #8 schlappohr
    12. April 2016

    “Sind die üblichen Sensoren denn auch im “richtigen” Bereich empfindlich für IR?”

    Nicht so wirklich. Echte Wärmebildkameras arbeiten zwischen 0.7 und 14um soweit ich weiß, und normale Bildsensoren sind nur bis etwa 700nm und ein wenig darüber spezifiziert (siehe z.B. https://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MT9F002-D.PDF Seite 72). Sie haben ein wenig Empfindlichkeit im nahen Infrarotspektrum, aber für brauchbare Wärmebilder (im Sinne nutzbarer Messwerte) reicht das nicht, wohl aber um gute Bilder im optischen Bereich zu verhunzen. Wärmebildsensoren werden nicht aus Silizium sondern aus GaAs oder noch exotischerem Zeug hergestellt und haben ihr Empfindlichkeitsmaximum bei größeren Wellenlängen.

  9. #9 Robert aus Wien
    12. April 2016

    Mich würde interessieren, wie gut solche Geräte sind, wenn das möglich ist: https://www.amazon.de/dp/B00HYI44QC/ref=wl_it_dp_o_pd_S_ttl?_encoding=UTF8&colid=LGM1LFXQ78AQ&coliid=I3DPD8AT29P099&psc=1

  10. #10 Martin aus Prag
    Prag
    12. April 2016

    Ausser Szintillator-basierten ortsaufloesenden Systemen gibt es inzwischen auch wesentlich effizientere direkt-konvertierende Detektoren die anstatt einer reinen Dosis mit entsprechender Software auch dazu in der Lage komplexe Strahlungsfelder zu analysieren, z.B. anhand von Track-Analyse einzelne Teilchen zu kategorisieren und deren Energie zu bestimmen. So laesst sich auch die Art der Strahlungsquelle bestimmen. Ein autonom arbeitender Detektor der sich per Smartphone ueber ein Webinterface steuern laesst ist z.B. hier beschrieben: https://www.advacam.com/en/products/raspix . Falls Interresse besteht kann ich gerne Testdaten zur Verfuegung stellen.

  11. #11 Tobias Cronert
    12. April 2016

    @Schlappohr: Mich reizt es auch extrem das Ding mal auseinander zu nehmen. Aber auch “mal schnell ne neue Software” dafür schreiben liegt recht hoch im Kurs. Mal gucken, wieviel Zeit ich so in den kommenden Tage für so Spielereien haben werde.

    @Robert aus Wien: Also grundsätzlich messen solche Geräte, wie du verlinkt hast, schon etwas und die Qualität ist “für den Hausgebrauch” schon OK. Grundsätzlich entstehen halt Probleme dadurch, das du mit einem solchen Detektor nicht alles messen kannst. Die Litwinienko Vergiftung mit Polonium wäre dadurch z.B. unentdeckt geblieben, weil es eben keine Alpha-Strahlung in Nahrungsmitteln messen kann. Da kommt es mehr auf die Messmethode an, als auf den Detektor selber. Was genau würdest du bei einem solchen “Review” denn wissen wollen?

    @Martin aus Prag: Ja, da sind wir schon deutlich in der anspruchsvollen Kategorie. Ein Kollegeg von mir arbeitet gerade an einem Projekt zu wavelength shifting fibres, einer sehr interessanten ortsauflösenden Technik. Die 11.September Verknappung des He3 hat da vorallem in der Neutronendetektion einige vielversprechende neue Ansätze angeregt.

  12. #12 Tobias Cronert
    12. April 2016

    @Martin: Also die beschriebene Handy App misst immer nur Intervalle und ermittelt daraus dann eine Ortsdosis. Das ist für den Kundigen schon recht frustierend, aber für den Laien wahrscheinlich recht praktikabel, weil ich einfach einen Wert bekomme, den ich mit den berümten 3µSv/h vergleichen kann. In Fukushima könnte ich da wirklich mithilfe einer solchen Messmethode im normalen Leben “navigieren”. Da gibt es übrigens auch aktuell ein sehr tolles system inkl. interaktiver Karte https://ramap.jmc.or.jp/map/eng/ über die ich aber auch definitiv mal ausführlicher schreiben werde.

  13. #13 gedankenknick
    12. April 2016

    @Schlappohr:
    Die CCD- und CMOS-Sensoren sind im NIR-Bereich empfindlich, so ca. bis 1500nm Wellenlänge. Wärmebildkameras arbeiten aber bis 4000nm Wellenlänge, daher kann man eine “normale” Kamera für Bilder wie “Wärmelecks an Häusern” oder “Lebewesen im Wald” nicht verwenden.

    Was möglich ist (mit einem UV-VIS-Sperrfilter und ziemlich langen Belichtungszeiten) sind Nah-IR-Bilder wie z.B. dieses hier: https://traumflieger.de/forum/viewtopic.php?t=32628&highlight=ir Mit der langen Belichtungszeit tricks man den kamerainternen IR-Sperrfilter aus. Wenn man den ausbaut, gehen auch superkurze Belichtungszeiten (allerdings muss man dann bei modernen DSLR-Kameras eine passend dicke Scheibe einbauen, sonst stimmt der Autofokus nicht mehr).

    Oder man hackt eine Sony F828 mit einem Magneten https://www.heise.de/foto/artikel/Sony-F828-Infrarot-Hack-2466738.html , dann gehts auch mit weniger Belichtungszeit… 😉

  14. #14 Markus
    12. April 2016

    Eine APP um mit dem Smartphone Wärmebildfotos zu machen gibt es wirklich, allerdings gehört die passende Zusatzkamera noch dazu.
    “Flir One” oder “Seek CompactXR” sind solche, für unter 300$.

  15. #15 Bernd
    12. April 2016

    Ich habe eine konkrete Überlegung zum Bau eines Halbleiterdetektors aus monokristallinen Solarzellen. Die ja ebenfalls einen (allerdings flächigen und dünnen)
    PN übergang haben.
    “Echte” Germanium Halbleiterdetektoren sind ja der Goldstandart bei der genauen Messung der Energie des eindringenden Teilchens/Photons. Leider ist das für den gewöhnlichen intressierten Laien unbezahlbar und teuer.
    Es gibt eine aktive Szene die zb aus einem DSO201 Taschenoszilloskop einen Szintillationsdetektor gebaut hat. Doch was wäre realistisch und überhaupt möglich ?
    Ginge das überhaupt mit einem (zB durch ein Peltierelement gekühltenen Stack aus übereinander liegenden Solarzellen) ? Oder muss/ soll es flüssiges Helium/ Stickstoff zum Kühlen sein. Bei LH2 wird das ganze dann wieder recht unerreichbar.

  16. #16 Tobias Cronert
    13. April 2016

    Naja, bei den echten Germanium Detektoren reicht die Kühlung mit flüssigen Stickstoff ja aus. Das ist generell auch für Privatpersonen für 1€/L erwerbbar, aber die Lagerung wird das Problem werden. Generell wird die Kühlung ja benutzt um den Untergrund durch termische Einflüsse zu verringern und Strahlenschäden entgegen zu wirken. Da muss man sich für den Hausgebrauch dann halt Gedanken machen, wie gut das Signal sein soll und ob man eine Kühlung nicht anderweitig realisieren kann. Ein Problem sehe ich in der Dicke der Solarzellen und der reduzierten Nachweiswarscheinlichkeit gegenüber einem Bulk-Kristall. Ist die Frage, ob man das wirklich durch eine parallelisierte Stack Bauweise kompensieren kann.

  17. #17 Robert aus Wien
    14. April 2016

    @Tobias:
    Danke für die Antwort. Naja, ich bin auf dem Gebiet ja nur ein interessierter Laie, ich lese dein Blog zwar mit sehr großem Interesse, weiß aber nur das, was ich aus derartigen Blogs oder populärwissenschaftlicher Literatur entnehme. Das, was du zu diesem Gerät geschrieben hast, wußte ich z.B. nicht, und ist daher sehr interessant für mich.
    Vor allem sind derartige Geräte ja direkt nach Fukushime stark nachgefragt worden – beim Conrad waren die Lieferzeiten tw. Monate. Wenn man aber damit z.B. gar keine Alpha-Strahlung in Lebensmitteln messen kann, ist es anscheinend eher sinnlos, sich sowas anzuschaffen, oder? Wobei ich es sowieso für fraglich halte, sich als Privatperson so ein Gerät anzuschaffen. Anscheinend vertrauen mittlerweile aber die Leute den Behörden nicht mehr, die Nachfrage nach solchen Geräten halte ich für ein Indiz dafür.
    Generell würde mich interessieren, ob es überhaupt einen Sinn hat, sich für derartige Katastrophenfälle so ein Gert anzuschaffen, und welches da am sinnvollsten wäre.

  18. #18 Tobias Cronert
    14. April 2016

    @Robert aus Wien: Ob sich die Anschaffung jetzt privat lohnt hängt mMn viel mehr mit der Psychologie und Erwartungshaltung der entsprechenden Personen ab und weniger von der Technik. Grundsätzlich können selbst die simpelsten Detektoren zwischen “aktute Gefahr Ja/Nein” entscheiden… aber für so einen Fall muss es wirklich schon ein Havarie eines AKWs geben. Ansonsten wird so eine Messung niemals nötig sein.

    Alle latenten Gefährdungen (Nahrung, Boden, erhöhter Untergrund) sind von der Messung und Interpretation für den Laien schon zu komplex, da hilft auch kein (noch so teurer) Detektor.

    Nach den ersten Tests gestern bin ich eigentlich guter Hoffnung, dass die recht billige Handy App mit Halbleiterdetektor eine günstige (naja 60€ halt) und anwenderfreundliche Methode ist “um mal kurz was zu messen”. Ich hoffe gegen Ende des Monats da mal was schreiben zu können.

  19. #19 Robert aus Wien
    18. April 2016

    @Tobias:
    Na dann nochmal danke für die Antwort, ich warte schon gespannt auf die Artikel.

    Das habe ich übrigens heute auf heise gefunden: https://www.heise.de/newsticker/meldung/30-Jahre-Tschernobyl-Der-Radioaktivitaet-auf-der-Spur-vier-Bauanleitungen-von-c-t-Hacks-3175930.html

    Paßt gut zum Thema.

    Eine Frage zu Tschernobyl hätt ich noch, die vielleicht nicht so ganz zum Thema paßt: auf youtube findet man eine Doku, wo Sebastian Pflugbeil angeblich im Sakrophag war, und festgestellt haben soll, daß gar nicht mehr soviel radioaktives Material drin ist. Angeblich sei das damals in einer “atomaren Verpuffungsreaktion” alles in die Atmosphäre geblasen worden. Die Doku behauptet weiter, daß ein weiterer Sarkophag gar nicht mehr notwendig sei.
    Was meinst du dazu? Ist da was Wahres dran, oder ist das Quatsch?

  20. #20 Tobias Cronert
    18. April 2016

    @ Robert aus Wien: Sehr schöner Link. Vielen Dank dafür. Bei Tschernobyl muss ich gestehen, dass da mein Wissen sehr sehr Lückenhaft ist und ich mich wohl wesentlich mehr damit beschäftigen sollte. Daher kann ich auch zu der konkreten Frakǵe kaum etwas qualifiziertes sagen, außer, dass die eigentlich problematischen Suibstanzen ja nicht der Kernbrennstoff, sondern die (kurz und mittellebigen) Abbau und Aktivierungsprodukte sind. Das sich diese chemisch zersetzt haben ist durchaus möglich, aber ohne mich da weiter informiert zu habenkann ich da leider keine definitive Aussage treffen.

  21. #21 gedankenknick
    19. April 2016

    Heise hat jetzt DIY-Strahlendetektoren-Bauanleitungen zum freien Download bereit gestellt. Man muss ich allerdings im Heise-Shop anmelden.

    Den Artikel dazu findet man hier: https://www.heise.de/newsticker/meldung/30-Jahre-Tschernobyl-Der-Radioaktivitaet-auf-der-Spur-vier-Bauanleitungen-von-c-t-Hacks-3175930.html

  22. #22 Frank Hill
    Jena
    25. April 2016

    zu gedankenknick am 12. April 2016:
    1,5 µm mit Si- das wäre zu schön um wahr zu sein.
    Si hat seine maximale Empfindlichkeit bei 850nm, die dann rasch bis 1,1µm (Bandkante) abfällt. Jenseits von 1,1 µm geht von den “billigen” Halbleitermaterialien eigentlich nur noch InGaAs (bis 1,7 µm oder 2 µm, je nach Reinheit und Dotierung) . “Billig” heißt: Ein Detektorarray in InGaAs koste “nur” etwa 1000 mal so viel wie ein gleich großes, gleich auflösendes Si-Array.