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Aufbau einer Low-Level-Radon-Referenzkammer

29.12.2011

Um Messgeräte zur Bestimmung der Rn-222-Aktivitätskonzentration in Luft im Bereich unterhalb von 1000 Bq/m3 rückführbar zu kalibrieren, wird zur Zeit eine Low-Level-Radon-Referenzkammer aufgebaut: Dies beinhaltet ein rückgeführtes Volumen zur Erzeugung der Referenzatmosphäre, eine Einrichtung zur Erzeugung und Überführung definierter Aktivität und ein hochsensitives Transfernormal.

Der Aufbau eines Radon-Emanationsmessplatzes zur Überführung definierter Aktivität ist abgeschlossen und steht nun als zusätzliches Primärverfahren zur Darstellung der Aktivitätskonzentration zur Verfügung.

Bei diesem Messverfahren werden konstante Referenzatmosphären erzeugt. Dafür wird das von einem Radium-226-Aktivitätsnormal emanierte Radon über einen edelgasdichten Kreislauf in ein Referenzvolumen überführt. Die Rückführung der Aktivitätskonzentration erfolgt somit über die Radium-Aktivität A(Ra-226), den Emanationsgrad χ und das Volumen V. Um das Emanationsvermögen des Radium-226 Aktivitätsnormals zu bestimmen wurde ein Emanationsmessplatz auf Basis der γ-Spektrometrie entwickelt. Analog dem für den Thoron-Messplatz entwickelten Verfahren werden die Zählratenverhältnisse geschlossener und emanierender Ra-226 Präparate gleicher Geometrie betrachtet.

Mit den vorhandenen Emanationsquellen unterschiedlicher Aktivität können stabile Referenzatmosphären unterhalb von 1200 Bq/m3 erzeugt werden.

Low-Level Radon-Referenzkammer (links) und der Radon-Emanationsmessplatz (rechts).

Für das Transfernormal zur Spektrometrie der α-Teilchen werden zur Zeit zwei Vieldraht-Impuls-Ionisationskammern unterschiedlicher Geometrie aufgebaut. Beide Kammern besitzen ein aktives Volumen von 10 Liter und bestehen aus keramischem Grundmaterial. Durch die Entladung der α-Teilchen entstehen in der Vieldraht-Impuls-Ionisationskammer Signale, welche detektiert und verstärkt werden müssen. Erfolgt ein Zerfall in der Kammer, so kommt es zu einer Spannungsabsenkung von ca. 70 µV. Mit Hilfe der entwickelten Vorverstärker werden diese kleinen Spannungsänderungen ausgewertet.

Zur Erfassung und Übertragung der Impulse in ein Energiespektrum wurde ein LabView Programm entwickelt. Aus den Energiespektren wurden mehrere Messungen der Aktivitätskonzentration von Radon in Luft durchgeführt. Tests mit den Vorverstärkern, welche nach dem Strommessprinzip "JFET mit Gain" arbeiten, zeigten, dass die durch das Radon erzeugten Impulse mit einem 50 Hz-Rauschen überlagert sind.

Zur Verbesserung der Energieauflösung unter Beibehaltung der Linearität wurden die Zeitkonstanten für die digitale Weiterverarbeitung angepasst, verschiedene Verarbeitungsalgorithmen getestet sowie Testsignale erfolgreich generiert und eingespeist.