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Aufbau einer Low-Level-Radon-Referenzkammer

31.01.2011

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 (0,5 m3) zur Erzeugung der Referenzatmosphäre, eine Einrichtung zur Überführung definierter Aktivitäten und die Entwicklung eines hochsensitiven Transfernormals.

Das Transfernormal zur Spektrometrie der α-Teilchen besteht aus einer Vieldraht-Impuls-Ionisationskammer, mit einem Volumen von 10 Liter. Die α-Teilchen ionisieren die Luft und erzeugen Ladungsträgerpaare die in der Vieldraht-Impuls-Ionisationskammer getrennt, detektiert und verstärkt werden müssen. Erfolgt ein Zerfall in der Kammer, so kommt es zu einer Spannungsabsenkung von 70 µV. Mit Hilfe der entwickelten Vorverstärker ist es möglich diese kleinen Spannungen zu messen und die Daten auszuwerten. Dazu wurde ein Lab View Programm entworfen, welches die Impulse erfasst und in ein Energiespektrum überträgt. Aus den Energiespektren konnten bereits in ersten Messungen die Aktivitätskonzentration von Radon in Luft bestimmt werden.

Erste Tests mit verschiedenen Vorverstärkern, die entweder nach dem Strom- beziehungsweise Spannungsmessprinzip arbeiten, zeigten, dass die durch das Radon erzeugten Impulse mit einem 50 Hz-Rauschen überlagert werden. Um das Rauschen zu unterdrücken, wird eine Abschirmung und Schwingungsdämpfung für die Vieldraht-Impuls-Ionisationskammer angepasst. Zusätzlich werden die Vorverstärker hinsichtlich der Rauschfilterung beziehungsweise -unterdrückung verbessert.

Weiterhin wurde mit dem Aufbau eines Radon-Emanationsmessplatzes zur Überführung definierter Aktivitäten begonnen. Als Quellenmaterial dient hierbei Radium-226. Dieses wird auf ein Filterpapier getropft und anschließend zwischen 2 PE-Folien in einen Aluminium-Ring eingespannt. Auf diese Weise ist das Radium-226 abrieb- und berührungssicher umschlossen. Das Radon diffundiert zwischen den Folien hindurch und wird im Anschluss über einen edelgasdichten Kreislauf in die Referenzkammer überführt.

Das Emanationsvermögen des Radium-226 Präparats wird γ-spektrometrisch bestimmt. Hierfür werden am Radon-Emanationsmessplatz die Zählraten von Pb-214 und Ra-226 eines Radium-226 Aktivitätsnormals mit den Zählraten eines offenen Präparates (Ra-226 mit PE-Folie) analog dem für den Thoron-Emanationsmessplatz entwickelten Verfahren, verglichen. Zur Zeit existieren zwei stabile Emanationsquellen unterschiedlicher Aktivität mit der Atmosphären von 1 kBq/m3 und 60 Bq/m3 erzeugt werden können.