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Mit Metrologie in die Zukunft - Herausforderung Umwelt und Klima

Verbessertes, neues Beta-Primärnormal (BPS2) und Anwendung der aktualisierten ISO 6980 in der Betadosimetrie

Nachricht zu Umwelt und Klima

06.06.2023

Die PTB hat ein verbessertes Beta‑Primärnormal (BPS2) eingeführt und wird sich ab Mitte 2023 darauf und auf die revidierte ISO 6980:2022 beziehen.

Betastrahlung findet Anwendung sowohl in der Medizin (Diagnose und Therapie) als auch in der Industrie (zum Beispiel bei der Kontrolle von Material‑Schichtdicken und Füllständen in der Fertigung und beim Rückbau von Kernkraftwerken). Die Einhaltung von Dosisgrenzwerten ist für das betroffene Personal von wesentlicher Bedeutung. Daher betreibt die PTB seit mehr als 30 Jahren eine Primärnormalmesseinrichtung zur hochpräzisen Messung der Dosisleistung durch Betastrahlungsquellen (Beta‑Primärstandard oder ‑normal, BPS1).

In den letzten Jahren hat die PTB ein neues Beta‑Primärnormal (BPS2) entwickelt, das dem bisherigen (BPS1), der Böhm‑Kammer, ähnlich ist, es aber in einigen wichtigen Punkten verbessert. So verfügt das neue BPS2 über einen Absorberwechsler, welcher einen automatischen Messablauf der gesamten Kalibrierung einer Betastrahlungsquelle ermöglicht. Weiterhin ist die genaue Geometrie der Messkammer dadurch kontrollierbar, dass die Plan‑Parallelität ihrer räumlichen Abmessungen erstmalig mess‑ und einstellbar ist. Neben einem Gewinn an Personaleffizienz können damit detailliertere Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Korrektionsfaktoren durchgeführt werden.

Alle für derartige Messungen erforderlichen Korrektionsfaktoren sind in der grundlegenden ISO 6980 Normenreihe zu Beta‑Referenzstrahlungsfeldern enthalten. Diese Normenreihe wurde in den vergangenen Jahren aktualisiert und es wurden verbesserte Methoden zur Bestimmung von Korrektionsfaktoren eingebracht. Die sich aus dieser Aktualisierung ergebenen Werte wurden auf die BPS2 und 1 angewendet. Es zeigte sich, dass die Ergebnisse der beiden Normale im Mittel auf etwa ± 1 % übereinstimmen. Diese Abweichung liegt innerhalb der statistischen Unsicherheiten (k = 1) der Messungen von etwa ± 3 % für 147Pm und ca. ± 2 % für 85Kr, 90Sr/Y 90und 106Ru/106Rh Strahlungsqualitäten, siehe Kasten innerhalb der Abbildung 1. Dies ist eine deutliche Verbesserung gegenüber der Anwendung der bisherigen Ausgabe der ISO 6980. Bei deren Verwendung betragen die Abweichungen im Mittel zwar auch nur bis zu 1,7 %, jedoch treten einzelne Extremwerte bis zu knapp 5 % auf während diese Extremwerte bei Verwendung der aktualisierten Normenreihe maximal 2,5 % betragen (siehe [1] für mehr Details).

Die PTB bezieht sich seit Mitte 2023 auf die revidierte ISO 6980 von 2022 und auf das neue Beta‑Primärnormal BPS2.

Diagramm Dosisleistung mittlere Beta-Energie

Abbildung 1: Übersicht des Verhältnisses der mit dem BPS2 und BPS1 gemessenen Dosisleistung in Abhängigkeit von der mittleren Beta‑Energie. Auf beide BPS wurden die Korrekturfaktoren aus der aktualisierten ISO 6980 angewendet. Die Unsicherheitsbalken (k = 1) enthalten nur die unkorrelierten Beiträge.

Literatur

[1]   R. Behrens: New Beta Primary Standard (BPS2) and revised ISO 6980 at PTB.
Metrologia 60 (2023) 045005, https://doi.org/10.1088/1681-7575/acd6fc

[2]   ISO 2023 Reference beta‑particle radiation – Part 1: Methods of production ISO 6980‑1: https://www.iso.org/standard/87213.html

[3]   ISO 2023 Reference beta‑particle radiation – Part 2: Calibration fundamentals related to basic quantities characterizing the radiation field ISO 6980‑2: https://www.iso.org/standard/87214.html

[4]   ISO 2023 Reference beta‑particle radiation – Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the determination of their response as a function of beta radiation energy and angle of incidence ISO 6980‑3: https://www.iso.org/standard/87215.html

Opens internal link in current windowWeitere Informationen zu den Beta-Primärnormalen BPS1 und BPS2

 

Ansprechpartner

Opens local program for sending emailRolf Behrens, Fachbereich 6.3, Arbeitsgruppe 6.34