Kontaminationsmessgerät richtig nullen: Untergrund, Wirkungsgrad und Messabstand berücksichtigen

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Ein Kontaminationsmessgerät zeigt auf einer vermeintlich sauberen Fläche bereits 20 Impulse pro Sekunde an. Bedeutet das automatisch radioaktive Kontamination? Und wenn auf einer anderen Fläche 35 Impulse pro Sekunde gemessen werden, entsprechen diese 35 Impulse direkt einer bestimmten Aktivität in Bq/cm²?

So einfach ist die Bewertung nicht. Bei jeder Kontaminationsmessung muss zunächst der natürliche und gerätebedingte Untergrund berücksichtigt werden. Erst die Nettozählrate oberhalb dieses Untergrunds kann der zu untersuchenden Oberfläche zugerechnet werden.

Für eine Umrechnung in eine flächenbezogene Aktivität kommen weitere Größen hinzu. Dazu gehören insbesondere der nuklidabhängige Wirkungsgrad der Sonde, die wirksame Detektorfläche und die Messgeometrie. Besonders bei Alpha-Strahlung können bereits wenige Millimeter zusätzlicher Abstand das Ergebnis erheblich verändern.

Geeignete Geräte finden Sie in der ICS-Kategorie Kontaminationsnachweisgeräte. Externe Detektoren und Sonden sind unter Sonden zusammengefasst.

Was misst ein Kontaminationsmessgerät?

Ein Kontaminationsmessgerät dient dazu, radioaktive Stoffe auf einer Oberfläche nachzuweisen und je nach Gerät quantitativ zu bewerten.

Das Gerät registriert einzelne Strahlungsereignisse im Detektor. Der unmittelbarste Messwert ist deshalb eine Zählrate, beispielsweise:

25 Impulse pro Sekunde

oder kurz:

25 Imp/s

Diese Zählrate ist noch nicht identisch mit der Aktivität des radioaktiven Stoffes.

Die Aktivität wird in Becquerel angegeben:

1 Bq = 1 radioaktiver Zerfall pro Sekunde

Von den tatsächlich stattfindenden Zerfällen erreicht jedoch nur ein Teil der ausgesandten Strahlung den Detektor und wird dort registriert.

Das Verhältnis hängt unter anderem ab von:

• Radionuklid,
• Strahlungsart und Strahlungsenergie,
• Detektortyp,
• Messabstand,
• Detektorfläche,
• Kontaminationsfläche,
• Oberflächenbeschaffenheit,
• Abschirmung zwischen Kontamination und Detektor.

Eine reine Rohzählrate ist deshalb ohne weitere Informationen nicht direkt als Bq oder Bq/cm² interpretierbar.

Was bedeutet Nullen bei einem Kontaminationsmessgerät?

Der Begriff „Nullen“ kann bei Kontaminationsmessungen missverständlich sein. Radioaktive Zählmessungen besitzen normalerweise keinen vollkommenen Nullwert.

Auch ohne Kontamination registriert ein empfindlicher Detektor Impulse durch:

• natürliche Umgebungsstrahlung,
• kosmische Strahlung,
• natürlich vorkommende Radionuklide,
• Gammastrahlung aus der Umgebung,
• geräteeigene Nulleffekte.

Beim sogenannten Nullen wird daher nicht einfach jeder vorhandene Messwert künstlich auf null gesetzt. Stattdessen wird zunächst der aktuelle Nulleffekt beziehungsweise Untergrund unter definierten Bedingungen bestimmt.

Dieser Wert kann anschließend von der eigentlichen Messung abgezogen werden.

Entscheidend ist dabei:

Die Untergrundmessung muss an einer nachweislich nicht kontaminierten Referenzstelle erfolgen.

Wird der Untergrund auf einer bereits kontaminierten Fläche bestimmt, wird ein Teil der tatsächlichen Kontamination später rechnerisch entfernt.

Untergrundzählrate richtig bestimmen

Die Untergrundzählrate sollte möglichst unter denselben Bedingungen bestimmt werden wie die anschließende Kontaminationsmessung.

Dazu gehören:

• gleicher Messbereich,
• gleicher Detektor,
• gleiche Betriebsart,
• gleiche Messzeit,
• vergleichbare Umgebung,
• ausreichender Abstand zu bekannten Strahlenquellen.

Eine Untergrundmessung in einem anderen Gebäude oder außerhalb eines Strahlenschutzbereiches kann unpassend sein, wenn sich das Gammastrahlungsfeld am eigentlichen Messort deutlich unterscheidet.

Besonders beim Beta Gamma Kanal kann der Untergrund deutlich höher sein als im Alpha Kanal. Das ist normal und hängt vom Messprinzip und von der Umgebungsstrahlung ab.

Bei einem Gerät mit automatischer Nulleffektsubtraktion sollte die dafür eingestellte Messzeit ausreichend lang sein. Je länger der Untergrund gemessen wird, desto besser lässt sich sein Mittelwert statistisch bestimmen.

Ein ungewöhnlich hoher Untergrund sollte nicht einfach gespeichert werden. Zunächst ist zu prüfen, ob:

• die Referenzfläche tatsächlich sauber ist,
• sich eine Strahlenquelle in der Nähe befindet,
• die Sonde selbst kontaminiert ist,
• das Detektorfenster verunreinigt wurde,
• sich die Umgebungsbedingungen geändert haben.

Bruttozählrate und Nettozählrate unterscheiden

Die bei der Oberflächenmessung tatsächlich registrierte Zählrate wird als Bruttozählrate betrachtet. Sie enthält sowohl die Beiträge der Kontamination als auch den Untergrund.

Vereinfacht gilt:

R_netto = R_brutto − R_untergrund

Beispiel:

• Untergrund: 18 Imp/s,
• Messwert über der Oberfläche: 48 Imp/s.

Damit ergibt sich:

R_netto = 48 − 18 = 30 Imp/s

Für die weitere Bewertung sind in diesem Beispiel also nicht 48 Imp/s, sondern ungefähr 30 Imp/s relevant.

Bei niedrigen Zählraten darf diese Rechnung jedoch nicht ohne Betrachtung der statistischen Schwankungen verwendet werden.

Ein Messwert von beispielsweise 20 Imp/s bei einem Untergrund von 18 Imp/s beweist nicht automatisch eine Kontamination von 2 Imp/s.

Warum schwankt die Zählrate trotz unverändertem Untergrund?

Radioaktiver Zerfall ist ein statistischer Prozess. Deshalb schwankt die Zahl der registrierten Impulse auch dann, wenn sich Strahlenfeld und Messaufbau überhaupt nicht verändern.

Bei einer kurzen Messzeit können diese relativen Schwankungen erheblich sein.

Beispiel:

Ein Detektor zeigt bei wiederholten Messungen derselben sauberen Fläche beispielsweise:

• 17 Imp/s,
• 20 Imp/s,
• 18 Imp/s,
• 21 Imp/s,
• 19 Imp/s.

Diese Unterschiede müssen nicht durch eine wechselnde Kontamination verursacht sein.

Grundsätzlich verbessert eine längere Messzeit die statistische Aussage. Deshalb sind für schnelle Suchmessungen und für quantitative Freimessungen häufig unterschiedliche Messzeiten sinnvoll.

Bei einer Suchmessung soll zunächst eine auffällige Stelle gefunden werden. Bei einer quantitativen Bewertung muss dagegen genügend lange gemessen werden, damit die geforderte Entscheidungs- beziehungsweise Nachweisgrenze erreicht werden kann.

Nachweisgrenze und Entscheidungsgrenze berücksichtigen

Eine Nettozählrate knapp oberhalb von null bedeutet noch nicht automatisch, dass eine Kontamination zuverlässig nachgewiesen wurde.

Für eine belastbare Bewertung müssen die statistischen Eigenschaften von Brutto- und Untergrundmessung berücksichtigt werden.

In der Strahlungsmesstechnik werden deshalb unter anderem unterschieden:

• Entscheidungsgrenze: Wert, oberhalb dessen ein Messergebnis als signifikant gegenüber dem Untergrund bewertet werden kann,
• Nachweisgrenze: kleinste Aktivität beziehungsweise Messgröße, die mit dem festgelegten Verfahren mit definierter statistischer Sicherheit nachgewiesen werden kann.

Die Nachweisgrenze ist kein fester Wert des Detektors allein. Sie hängt unter anderem ab von:

• Untergrundzählrate,
• Messzeit des Untergrunds,
• Messzeit der Probe,
• Wirkungsgrad,
• Detektorfläche,
• Messgeometrie,
• gewünschter statistischer Sicherheit.

Eine längere Messzeit und ein niedriger Untergrund ermöglichen normalerweise eine niedrigere Nachweisgrenze.

Für Freigabe- oder andere rechtlich relevante Messungen muss das eingesetzte Verfahren die erforderliche Nachweisgrenze nachweislich erreichen.

Warum ist der Wirkungsgrad entscheidend?

Nicht jeder radioaktive Zerfall erzeugt einen registrierten Impuls.

Der für die konkrete Messung anzuwendende Wirkungsgrad beschreibt vereinfacht, welcher Anteil der relevanten Emissionen unter einer definierten Messgeometrie tatsächlich erfasst wird.

Für eine vereinfachte flächenbezogene Betrachtung kann geschrieben werden:

a_s ≈ R_netto / (ε_eff × A_eff)

Dabei bedeuten:

• a_s: flächenbezogene Aktivität, beispielsweise Bq/cm²,
• R_netto: Nettozählrate,
• ε_eff: für Nuklid und Messgeometrie geltender Gesamtwirkungsgrad beziehungsweise Kalibrierfaktor,
• A_eff: wirksame Messfläche.

Bei normgerechten Auswertungen können weitere Einflussgrößen hinzukommen. Deshalb sollte für quantitative Messungen der für das konkrete Gerät und Radionuklid hinterlegte beziehungsweise kalibrierte Faktor verwendet werden.

Der Wirkungsgrad ist keinesfalls für alle Radionuklide gleich.

Ein Kontaminationsmonitor kann beispielsweise bei einem energiereichen Betastrahler eine deutlich höhere Nachweiswahrscheinlichkeit besitzen als bei einem niederenergetischen Betastrahler.

Deshalb dürfen zwei identische Zählraten verschiedener Nuklide nicht automatisch als dieselbe Oberflächenaktivität interpretiert werden.

Das richtige Radionuklid auswählen

Viele moderne Kontaminationsmessgeräte ermöglichen eine nuklidbezogene Anzeige direkt in Bq oder Bq/cm².

Das ist komfortabel, setzt jedoch voraus, dass das richtige Radionuklid beziehungsweise der richtige Kalibrierfaktor ausgewählt wurde.

Die Empfindlichkeit eines Detektors kann sich zwischen verschiedenen Nukliden erheblich unterscheiden. Ursache sind insbesondere:

• unterschiedliche Strahlungsart,
• unterschiedliche Teilchenenergie,
• unterschiedliche Emissionswahrscheinlichkeit,
• unterschiedliche Selbstabsorption,
• unterschiedliches Ansprechvermögen des Detektors.

Ein in Bq/cm² angezeigter Wert ist deshalb nur dann sinnvoll, wenn die hinterlegte Nuklidkalibrierung zur tatsächlichen Kontamination passt.

Ist das Nuklid unbekannt, ist zunächst die Zählrate eine objektivere Ausgangsgröße. Eine quantitative nuklidbezogene Umrechnung sollte erst erfolgen, wenn die Zusammensetzung ausreichend bekannt ist oder ein dafür festgelegtes Bewertungsverfahren verwendet wird.

Detektorfläche und Messfläche richtig berücksichtigen

Die Größe des Detektors beeinflusst sowohl die Geschwindigkeit der Kontrolle als auch die räumliche Auflösung.

Eine große Detektorfläche besitzt Vorteile bei:

• Fußbodenkontrollen,
• Arbeitsflächen,
• größeren Werkstücken,
• Fahrzeugen,
• Dekontaminationskontrollen.

Sie erfasst gleichzeitig einen größeren Bereich und ermöglicht dadurch eine schnelle Suche.

Bei einer sehr kleinen punktförmigen Kontamination kann ein großer Detektor jedoch einen Mittelwert über eine wesentlich größere Fläche bilden. Die lokale Aktivität direkt an der Kontaminationsstelle kann deshalb deutlich höher sein als der flächengemittelte Wert.

Umgekehrt darf bei einer Kontamination, die größer als die aktive Detektorfläche ist, nicht automatisch davon ausgegangen werden, dass eine einzelne Messung die gesamte Oberfläche beschreibt.

Die geprüfte Fläche muss entsprechend der Messaufgabe in geeignete Messfelder aufgeteilt werden.

Messabstand konstant halten

Der Abstand zwischen Detektor und Oberfläche gehört zu den wichtigsten Einflussgrößen einer Kontaminationsmessung.

Die Sonde sollte so dicht wie es das vorgesehene Messverfahren erlaubt über der Oberfläche geführt werden, ohne:

• die Oberfläche zu berühren,
• das dünne Detektorfenster zu beschädigen,
• Kontamination auf die Sonde zu übertragen.

Der Abstand muss während Vergleichsmessungen möglichst konstant bleiben.

Ein wechselnder Abstand verursacht unterschiedliche Detektorwirkungsgrade und macht die Messwerte schlechter vergleichbar.

Besonders kritisch ist dies bei Alpha-Strahlung.

Alpha-Teilchen besitzen in Luft nur eine kurze Reichweite und werden bereits durch sehr dünne Materialien stark abgeschwächt. Eine zusätzliche Luftschicht, Folie, Staubschicht oder Feuchtigkeit kann deshalb einen erheblichen Teil der Alpha-Strahlung absorbieren.

Bei Beta-Strahlung ist der Abstand ebenfalls relevant, der Einfluss hängt jedoch stark von der Betaenergie ab.

Für reproduzierbare quantitative Messungen sollte deshalb die in Kalibrierung und Betriebsanweisung vorgesehene Messgeometrie eingehalten werden.

Alpha und Beta richtig messen

Alpha- und Beta-Kontamination stellen unterschiedliche Anforderungen an die Messung.

Einflussgröße	Alpha	Beta
Abstand	Extrem kritisch	Kritisch und energieabhängig
Dünne Folien	Können Alpha vollständig abschirmen	Können niederenergetische Beta-Strahlung deutlich abschwächen
Staub oder Schmutz	Starke Selbstabsorption möglich	Je nach Energie relevant
Unebene Oberfläche	Besonders problematisch	Ebenfalls relevant
Messgeschwindigkeit	Langsame und sehr oberflächennahe Führung erforderlich	Abhängig von gewünschter Nachweisgrenze

Bei einer Alpha-Kontamination auf einer stark strukturierten Oberfläche kann eine Direktmessung erheblich schwieriger sein als auf einer glatten Edelstahlfläche.

Das bedeutet auch, dass ein identischer Messwert auf zwei völlig unterschiedlichen Oberflächen nicht automatisch dieselbe tatsächliche Kontamination beschreibt.

Rastergeschwindigkeit und Messzeit festlegen

Bei einer Suchmessung wird der Detektor häufig langsam über eine größere Fläche geführt. Wird er zu schnell bewegt, befindet sich eine kleine Kontaminationsstelle nur sehr kurz unter dem Detektor.

Dadurch werden möglicherweise nur wenige zusätzliche Impulse registriert und die Stelle bleibt unentdeckt.

Die geeignete Rastergeschwindigkeit hängt ab von:

• erwarteter Kontamination,
• Untergrundzählrate,
• Detektorempfindlichkeit,
• Detektorfläche,
• Strahlungsart,
• erforderlicher Nachweisgrenze.

Ein sinnvolles Vorgehen besteht aus zwei Stufen:

1. Suchmessung: Fläche langsam und systematisch rasterförmig untersuchen.
2. Quantitative Messung: Bei einem auffälligen Bereich Detektor ruhig in definierter Geometrie positionieren und über eine festgelegte Zeit messen.

Das Gerät sollte während der Suchmessung nicht hektisch hin- und herbewegt werden. Gleichmäßige Bahnen und eine reproduzierbare Überdeckung der einzelnen Messstreifen verbessern die Wahrscheinlichkeit, kleinere Kontaminationen zu erkennen.

Oberflächenbeschaffenheit berücksichtigen

Eine glatte Edelstahlplatte ist wesentlich einfacher direkt zu messen als beispielsweise:

• Beton,
• Holz,
• poröser Kunststoff,
• korrodierte Metalloberfläche,
• Gitter,
• Gewinde,
• Vertiefungen oder Rohrleitungen.

Radioaktive Stoffe können in Poren, Rissen und Vertiefungen eindringen. Dadurch verändert sich die Geometrie und ein Teil der Strahlung kann bereits im Material absorbiert werden.

Bei Alpha- und niederenergetischer Beta-Strahlung ist dieser Effekt besonders ausgeprägt.

Auch Feuchtigkeit, Schmutz oder eine zusätzliche Beschichtung können die Direktmessung beeinflussen.

Bei schlecht zugänglichen oder stark strukturierten Oberflächen kann deshalb ein indirektes Verfahren mit Wischtest sinnvoll oder erforderlich sein.

Direktmessung und Wischtest unterscheiden

Eine Direktmessung und ein Wischtest beantworten nicht exakt dieselbe Frage.

Direktmessung

Die Sonde wird unmittelbar über der Oberfläche positioniert. Erfasst werden grundsätzlich die Strahlungsanteile, die aus der vorhandenen Kontamination den Detektor erreichen.

Damit können je nach Messaufbau sowohl festhaftende als auch nicht festhaftende Aktivitätsanteile zum Messwert beitragen.

Wischtest

Bei einem Wischtest wird eine definierte Oberfläche mit einem geeigneten Wischmaterial abgerieben. Anschließend wird die Aktivität des Wischtests gemessen.

Der Wischtest dient insbesondere dazu, den abwischbaren beziehungsweise nicht festhaftenden Anteil der Kontamination zu beurteilen.

Für die Auswertung müssen berücksichtigt werden:

• gewischte Fläche,
• Wischmaterial,
• Wischverfahren,
• Übertragungs- beziehungsweise Aufnahmefaktor,
• Messwirkungsgrad für das Radionuklid,
• Untergrund des Messsystems.

Eine geringe Aktivität auf dem Wischtest bedeutet deshalb nicht automatisch, dass die Oberfläche insgesamt frei von radioaktiver Kontamination ist. Festhaftende Kontamination kann beim Wischen auf der Oberfläche verbleiben.

Kontaminationsgrenzwerte richtig bewerten

Für Oberflächenkontamination gibt es keinen einzigen allgemeinen Wert in Bq/cm², der unabhängig von Radionuklid und Anwendung gilt.

Die Bewertung hängt unter anderem ab von:

• Radionuklid beziehungsweise Nuklidgemisch,
• Strahlungsart,
• festhaftender oder nicht festhaftender Kontamination,
• Art des Strahlenschutzbereiches,
• Freigabe oder innerbetrieblicher Kontrollmessung,
• betrieblicher Strahlenschutzanweisung,
• anzuwendenden gesetzlichen Anforderungen.

Bei mehreren Radionukliden muss außerdem berücksichtigt werden, dass sich deren Beiträge zur Bewertung überlagern können.

Vor einer Freigabeentscheidung muss deshalb eindeutig festgelegt sein:

• welcher Bewertungswert anzuwenden ist,
• welche Mittelungsfläche zulässig ist,
• welche Radionuklide vorhanden sein können,
• welche Nachweisgrenze das Messverfahren erreichen muss.

Ein einfacher Alarmwert am Kontaminationsmonitor ersetzt diese Festlegung nicht.

Funktionstest vor der Messung durchführen

Ein plausibler Untergrundwert beweist noch nicht, dass der Detektor radioaktive Kontamination zuverlässig erkennt.

Vor einer wichtigen Messreihe sollte deshalb entsprechend der Geräte- und Betriebsanweisung geprüft werden:

• Batteriezustand beziehungsweise Stromversorgung,
• Selbsttest des Geräts,
• Zustand des Detektorfensters,
• Sauberkeit der Sonde,
• Nulleffekt beziehungsweise Untergrund,
• Reaktion mit einer geeigneten Prüfquelle,
• eingestelltes Radionuklid,
• Alarmparameter,
• Datum beziehungsweise Status der Kalibrierung.

Eine Prüfquelle dient dabei der Funktionskontrolle. Sie ersetzt keine rückführbare Kalibrierung des Messsystems.

Wichtig ist außerdem, die Sonde selbst auf Kontamination zu überprüfen. Eine kontaminierte Detektorunterseite erzeugt auch über einer sauberen Oberfläche dauerhaft erhöhte Messwerte.

Systematischer Messablauf

1. Messaufgabe festlegen: Suchmessung, Dekontaminationskontrolle, Wischtest oder quantitative Bewertung unterscheiden.
2. Erwartete Radionuklide bestimmen: Nuklidspektrum und Strahlungsarten aus Arbeitsprozess und Dokumentation ableiten.
3. Gerät prüfen: Selbsttest, Batterie, Detektorfolie und Funktion kontrollieren.
4. Messmodus festlegen: Alpha, Beta Gamma oder kombinierte Messung entsprechend der Aufgabe auswählen.
5. Untergrund bestimmen: Saubere Referenzstelle mit ausreichender Messzeit messen.
6. Untergrund plausibilisieren: Auffällig hohe Werte nicht ungeprüft als Nullwert übernehmen.
7. Fläche systematisch absuchen: Konstanten Abstand und geeignete Rastergeschwindigkeit verwenden.
8. Auffällige Stelle markieren: Geschwindigkeit reduzieren und Messung wiederholen.
9. Quantitative Messung durchführen: Detektor definiert positionieren und festgelegte Messzeit einhalten.
10. Nettozählrate bestimmen: Nulleffekt beziehungsweise Untergrund korrekt berücksichtigen.
11. Wirkungsgrad anwenden: Richtigen nuklidbezogenen Kalibrierfaktor verwenden.
12. Nachweisgrenze prüfen: Sicherstellen, dass das Verfahren für den erforderlichen Bewertungswert empfindlich genug ist.
13. Bei Bedarf Wischtest ergänzen: Nicht festhaftende Kontamination getrennt beurteilen.
14. Ergebnis dokumentieren: Brutto- und Nettowerte, Untergrund, Geometrie und Geräteparameter festhalten.

Praxisbeispiel zur Untergrundkorrektur

Nach Wartungsarbeiten soll eine glatte Arbeitsfläche auf Beta Gamma Kontamination kontrolliert werden.

Der Kontaminationsmonitor wird zunächst an einer bekannten sauberen Referenzfläche positioniert.

Die Untergrundmessung ergibt:

R_untergrund = 18 Imp/s

Bei der Suchmessung wird ein Bereich mit ungefähr 55 Imp/s gefunden.

Der Detektor wird dort in definierter Höhe ruhig positioniert. Die anschließende Messung ergibt:

R_brutto = 52 Imp/s

Die Nettozählrate beträgt somit vereinfacht:

R_netto = 52 − 18 = 34 Imp/s

Damit ist klar, dass eine Auswertung mit 52 Imp/s ohne Untergrundkorrektur die der Oberfläche zugeschriebene Zählrate deutlich überschätzen würde.

Für die Umrechnung in Bq beziehungsweise Bq/cm² wird anschließend der zum bekannten Radionuklid gehörende Kalibrierfaktor des Messsystems verwendet.

Nach der Dekontamination wird die Stelle erneut unter identischen Bedingungen gemessen.

Das Ergebnis beträgt:

R_brutto = 20 Imp/s

Dieser Wert liegt nur geringfügig oberhalb des zuvor gemessenen Untergrundes. Ob damit eine verbleibende Kontamination nachgewiesen oder ausgeschlossen werden kann, darf nicht allein aus der Differenz von 2 Imp/s beurteilt werden.

Dafür müssen Messzeit, statistische Unsicherheit und die für das Verfahren festgelegte Entscheidungs- und Nachweisgrenze berücksichtigt werden.

Das Beispiel zeigt den wesentlichen Unterschied zwischen einer einfachen Rohzählrate und einer belastbaren Kontaminationsbewertung.

Typische Fehler bei Kontaminationsmessungen

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Untergrund auf unbekannter Fläche gemessen	Kontamination wird teilweise als Nulleffekt abgezogen	Nachweislich saubere Referenzstelle verwenden
Bruttozählrate direkt als Kontamination bewertet	Aktivität wird überschätzt	Untergrund beziehungsweise Nulleffekt berücksichtigen
Kleine Differenz zum Untergrund automatisch als Nachweis gewertet	Statistische Schwankung wird als Kontamination interpretiert	Entscheidungs- und Nachweisgrenze berücksichtigen
Falsches Radionuklid eingestellt	Fehlerhafte Anzeige in Bq oder Bq/cm²	Nuklid und Kalibrierfaktor prüfen
Gleicher Wirkungsgrad für alle Nuklide angenommen	Falsche Aktivitätsberechnung	Nuklidabhängigen Wirkungsgrad verwenden
Abstand während der Messung verändert	Nicht vergleichbare Ergebnisse	Definierte Messgeometrie einhalten
Alpha-Sonde zu weit von der Oberfläche entfernt	Alpha-Kontamination wird stark unterschätzt	Vorgesehenen kleinen Messabstand einhalten
Detektorfenster auf die Oberfläche aufgesetzt	Beschädigung oder Kontamination der Sonde	Berührungsfreie Messung durchführen
Fläche zu schnell abgesucht	Kleine Hotspots werden übersehen	Rastergeschwindigkeit an Empfindlichkeit und Messaufgabe anpassen
Kontaminierte Sonde nicht erkannt	Dauerhaft erhöhte Messwerte	Sonde regelmäßig an sauberer Referenzfläche kontrollieren
Wischtest mit Direktmessung gleichgesetzt	Festhaftende und nicht festhaftende Aktivität werden verwechselt	Beide Messverfahren entsprechend der Fragestellung unterscheiden
Universellen Grenzwert angenommen	Falsche Freigabeentscheidung	Radionuklid und konkreten regulatorischen Anwendungsfall berücksichtigen

Was gehört in das Messprotokoll?

Eine nachvollziehbare Kontaminationsmessung sollte mindestens dokumentieren:

• Messstelle und Objekt,
• Datum und Uhrzeit,
• Messgerät und Seriennummer,
• verwendeter Detektor beziehungsweise Sonde,
• Kalibrierstatus,
• gewählter Messmodus,
• Radionuklid beziehungsweise verwendeter Kalibrierfaktor,
• Untergrundzählrate,
• Dauer der Untergrundmessung,
• Bruttozählrate,
• Nettozählrate,
• Anzeige in Bq beziehungsweise Bq/cm² soweit verwendet,
• Messzeit,
• Messabstand beziehungsweise Messgeometrie,
• Messfläche,
• Oberflächenzustand,
• Nachweisgrenze soweit für die Bewertung erforderlich,
• angewandter Bewertungs- oder Grenzwert,
• Ergebnis eines zusätzlichen Wischtests,
• durchgeführte Dekontamination,
• Ergebnis der Kontrollmessung.

Bei größeren Flächen ist zusätzlich eine Skizze oder ein Foto mit eingezeichneten Messfeldern sinnvoll. Dadurch können auffällige Bereiche später exakt erneut gemessen werden.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

GRAETZ CoMo-170 Kontaminationsmonitor

Der GRAETZ CoMo-170 ist ein mobiler Kontaminationsmonitor für die hochempfindliche Prüfung von Oberflächen auf Alpha Beta und Gamma Kontamination.

Das Gerät arbeitet mit einem dünnschichtigen Plastikszintillationsdetektor mit ZnS-Beschichtung und besitzt eine aktive Detektorfläche von 170 cm².

Zu den für die Kontaminationsmessung wichtigen Funktionen gehören:

• simultane oder selektive Alpha und Beta Gamma Messung,
• automatische Erkennung vorhandener Alpha-Strahlung,
• Anzeige der Impulsrate,
• nuklidbezogene Anzeige in Bq und Bq/cm²,
• hinterlegte nuklidabhängige Kalibrierfaktoren,
• Nulleffektmessung und Nulleffektsubtraktion,
• integrierte Messdatenspeicherung.

Der große Detektor erleichtert insbesondere die schnelle Kontrolle größerer Arbeits-, Geräte- und Bodenflächen.

Für quantitative Messungen müssen trotzdem Nuklid, Untergrund, Messgeometrie und der jeweils geltende Wirkungsgrad korrekt berücksichtigt werden.

GRAETZ ABG170 Kontaminationssonde

Die GRAETZ ABG170 ist eine externe Kontaminationssonde mit einer aktiven Detektorfläche von ebenfalls 170 cm².

Sie arbeitet mit einem dünnschichtigen Plastikszintillationsdetektor mit ZnS-Beschichtung und eignet sich zum Nachweis von Alpha Beta und Gamma Kontamination.

Die Sonde lässt sich über ein Sondenkabel an kompatible GRAETZ Grundgeräte wie die X5C Baureihe oder GammaTwin S anschließen.

Sie ist insbesondere sinnvoll, wenn Sonde und Anzeigeeinheit getrennt geführt werden sollen oder bereits ein kompatibles Grundgerät vorhanden ist.

CoMo-170 Varianten

Für unterschiedliche Einsatzbereiche stehen weitere Ausführungen des CoMo Systems zur Verfügung. Dazu gehören beispielsweise Varianten für Feuerwehr und Zivilschutz sowie Ausführungen mit zusätzlichen Messfunktionen.

Für die Geräteauswahl sollten insbesondere berücksichtigt werden:

• erwartete Radionuklide,
• Alpha beziehungsweise Beta Gamma Empfindlichkeit,
• erforderliche Anzeigeeinheit,
• Messdatenspeicherung,
• gewünschte Alarmfunktionen,
• mobiler oder stationärer Einsatz,
• erforderliche Nachweisgrenze.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Kontaminationsmonitor, Sonde, Prüf- und Referenzzubehör sowie bei der Zusammenstellung geeigneter Messlösungen für Strahlenschutz, Dekontamination, Labor, Industrie, Feuerwehr und Nukleartechnik.

Fazit

Ein Kontaminationsmessgerät wird nicht einfach auf null gestellt. Zunächst muss der tatsächliche Nulleffekt beziehungsweise Untergrund unter definierten und sauberen Bedingungen ermittelt werden.

Die Nettozählrate ergibt sich aus der Bruttozählrate abzüglich des Untergrunds. Besonders bei kleinen Differenzen müssen jedoch die statistischen Schwankungen und die erforderliche Nachweisgrenze berücksichtigt werden.

Eine Zählrate in Imp/s kann nicht ohne weiteres in Bq oder Bq/cm² umgerechnet werden. Dafür sind ein geeigneter nuklidbezogener Wirkungsgrad beziehungsweise Kalibrierfaktor und eine definierte Messgeometrie erforderlich.

Der Wirkungsgrad kann sich zwischen unterschiedlichen Radionukliden erheblich unterscheiden. Deshalb ist die korrekte Nuklidauswahl bei Geräten mit direkter Bq Anzeige entscheidend.

Messabstand und Oberflächenzustand haben besonders bei Alpha- und niederenergetischer Beta-Strahlung großen Einfluss. Der Detektor muss möglichst oberflächennah und mit konstantem Abstand geführt werden, darf die potenziell kontaminierte Oberfläche jedoch nicht berühren.

Bei großflächigen Kontrollen empfiehlt sich eine systematische Rastermessung. Auffällige Stellen werden anschließend mit definierter Messzeit und Messgeometrie quantitativ untersucht.

Direktmessung und Wischtest ergänzen sich, beantworten aber unterschiedliche Fragen. Während die Direktmessung die von der Oberfläche austretende Strahlung erfasst, dient der Wischtest insbesondere zur Bewertung des abwischbaren Kontaminationsanteils.

Eine belastbare Kontaminationsmessung besteht deshalb immer aus der Kombination von Untergrundbestimmung, geeigneter Messzeit, korrektem Wirkungsgrad, definierter Geometrie und nachvollziehbarer Dokumentation.

Häufige Fragen zur Kontaminationsmessung

Muss ein Kontaminationsmessgerät vor jeder Messung auf null stehen?

Nein. Ein empfindlicher Detektor registriert auch in sauberer Umgebung natürliche und gerätebedingte Untergrundimpulse. Entscheidend ist eine korrekt bestimmte Untergrundzählrate.

Was ist der Unterschied zwischen Brutto und Netto?

Die Bruttozählrate ist der unmittelbar gemessene Wert. Die Nettozählrate ergibt sich aus der Bruttozählrate abzüglich der zuvor bestimmten Untergrundzählrate.

Kann ich 20 Imp/s direkt in Bq/cm² umrechnen?

Nicht ohne weitere Informationen. Dafür werden unter anderem Untergrund, Radionuklid, Wirkungsgrad, Messfläche und Messgeometrie benötigt.

Warum muss das Radionuklid bekannt sein?

Der Detektor besitzt für verschiedene Strahlungsenergien und Radionuklide unterschiedliche Wirkungsgrade. Derselbe Aktivitätswert kann deshalb abhängig vom Nuklid sehr unterschiedliche Zählraten erzeugen.

Warum ist der Abstand bei Alpha-Strahlung so kritisch?

Alpha-Strahlung besitzt nur eine sehr kurze Reichweite in Luft. Bereits wenige Millimeter zusätzlicher Abstand oder eine dünne Schicht aus Staub, Folie oder Feuchtigkeit können die Zahl der am Detektor ankommenden Alpha-Teilchen deutlich reduzieren.

Darf die Sonde direkt auf die Oberfläche gelegt werden?

Nur wenn das konkrete Messsystem und Verfahren dies ausdrücklich zulassen. Bei empfindlichen Kontaminationsdetektoren sollte eine Berührung normalerweise vermieden werden, um Detektorfenster und Sonde nicht zu beschädigen oder selbst zu kontaminieren.

Warum darf ich den Untergrund nicht irgendwo messen?

Die Umgebungsstrahlung kann sich räumlich unterscheiden. Außerdem muss sichergestellt sein, dass die gewählte Referenzfläche selbst nicht kontaminiert ist.

Ist jeder Wert oberhalb des Untergrundes automatisch Kontamination?

Nein. Aufgrund der statistischen Natur radioaktiver Zerfälle schwanken Zählraten. Bei kleinen Differenzen müssen Messzeit sowie Entscheidungs- und Nachweisgrenze berücksichtigt werden.

Was ist der Unterschied zwischen Direktmessung und Wischtest?

Die Direktmessung untersucht die Oberfläche unmittelbar. Beim Wischtest wird dagegen ein Teil der abwischbaren Kontamination auf ein Wischmaterial übertragen und anschließend gemessen.

Warum darf ich einen Wischtest nicht als gesamte Oberflächenkontamination interpretieren?

Festhaftende radioaktive Stoffe können auf der Oberfläche verbleiben und werden vom Wischmaterial nicht vollständig aufgenommen. Der Wischtest beschreibt daher vor allem den abwischbaren Anteil.

Welche Messzeit ist richtig?

Das hängt von Untergrund, erwarteter Aktivität, Wirkungsgrad und erforderlicher Nachweisgrenze ab. Eine schnelle Suchmessung kann kürzer sein als eine quantitative Messung für eine Freigabeentscheidung.

Gibt es einen allgemeinen Grenzwert in Bq/cm²?

Nein. Der anzuwendende Wert hängt unter anderem von Radionuklid, Anwendungsfall und den jeweils geltenden strahlenschutzrechtlichen beziehungsweise betrieblichen Vorgaben ab.