Kontaminationsmessgerät richtig nullen: Untergrund, Wirkungsgrad und Messabstand berücksichtigen

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Kontaminationsmessgeräte dienen dazu, radioaktive Verunreinigungen auf Arbeitsflächen, Werkzeugen, Behältern, Kleidung und anderen Gegenständen zu erkennen. Das Messgerät zeigt dabei zunächst eine Zählrate an, beispielsweise in Impulsen pro Sekunde. Diese Rohzählrate ist jedoch noch keine direkt vergleichbare Flächenaktivität in Bq/cm².

Auch auf einer nicht kontaminierten Oberfläche registriert der Detektor natürliche Umgebungsstrahlung, kosmische Strahlung, Strahlung aus der Umgebung sowie elektronische Eigenimpulse. Dieser Untergrund muss bestimmt und von der gemessenen Bruttozählrate abgezogen werden.

Für die Umrechnung der Nettozählrate in eine Flächenaktivität werden außerdem die wirksame Detektorfläche, der radionuklid- und energieabhängige Wirkungsgrad sowie die Messgeometrie benötigt. Besonders bei Alpha- und niederenergetischer Betastrahlung können bereits kleine Änderungen des Messabstands das Ergebnis erheblich beeinflussen.

Geeignete Geräte für direkte Oberflächenmessungen finden Sie in der ICS-Kategorie Kontaminationsnachweisgeräte. Externe Detektoren für unterschiedliche Strahlungsarten und Messaufgaben sind unter Sonden für Strahlungsmesstechnik zusammengefasst.

Was misst ein Kontaminationsmessgerät?

Ein Kontaminationsmessgerät registriert Strahlungsereignisse, die im Detektor einen messbaren Impuls erzeugen. Abhängig vom Detektortyp kann das Gerät auf Alpha-, Beta- und teilweise Gammastrahlung reagieren.

Die direkte Ausgangsgröße ist meistens eine Zählrate, beispielsweise:

• Impulse pro Sekunde, kurz Ip/s,
• counts per second, kurz cps,
• Impulse pro Minute,
• aufsummierte Impulse während einer festgelegten Messzeit.

Ein Impuls entspricht nicht automatisch einem Becquerel. Ein Becquerel bedeutet einen radioaktiven Zerfall pro Sekunde. Vom Zerfall bis zum registrierten Impuls wirken mehrere Einflussgrößen:

• Das Radionuklid muss die für den Detektor relevante Strahlung aussenden.
• Die Strahlung muss die kontaminierte Oberfläche verlassen können.
• Sie muss den Detektor erreichen.
• Sie muss das Eintrittsfenster durchdringen.
• Der Detektor muss daraus einen auswertbaren Impuls erzeugen.

Zwei Geräte können deshalb auf derselben Oberfläche unterschiedliche Rohzählraten anzeigen, obwohl beide technisch korrekt funktionieren. Für einen Vergleich in Bq/cm² müssen die jeweilige Kalibrierung, die Detektorfläche, der Wirkungsgrad und die Messgeometrie berücksichtigt werden.

Was bedeutet „Nullen“ bei einem Kontaminationsmessgerät?

Das Nullen eines Kontaminationsmessgeräts bedeutet nicht, die Anzeige elektronisch auf exakt null zu setzen. Stattdessen wird die aktuelle Untergrundzählrate bestimmt und bei der späteren Auswertung berücksichtigt.

Ein korrekt bestimmter Untergrund beschreibt die Zählrate, die das Messsystem unter vergleichbaren Bedingungen ohne die zu untersuchende Kontamination registriert.

Je nach Gerät kann der Untergrund:

• manuell gemessen und dokumentiert werden,
• im Gerät gespeichert werden,
• automatisch von den Messwerten abgezogen werden,
• getrennt für Alpha- und Beta-/Gamma-Kanäle hinterlegt werden.

Ein gespeicherter Untergrundwert darf nicht unkritisch über längere Zeit weiterverwendet werden. Änderungen des Messorts, der Abschirmung, der Umgebungsstrahlung oder der angeschlossenen Sonde können einen neuen Untergrundabgleich erforderlich machen.

Untergrundzählrate richtig bestimmen

Die Untergrundmessung muss mit derselben Gerätekonfiguration erfolgen, die anschließend für die Kontaminationsmessung verwendet wird.

Dazu gehören insbesondere:

• dasselbe Messgerät und dieselbe Sonde,
• derselbe Alpha-, Beta- oder kombinierte Messmodus,
• dieselben Auswerteschwellen und Filter,
• eine vergleichbare Messgeometrie,
• eine ausreichend lange Messzeit,
• eine repräsentative, nachweislich saubere Messstelle.

Die Untergrundmessung sollte nicht unmittelbar neben radioaktiven Quellen, kontaminierten Gegenständen, bestrahlten Patienten, Prüfstrahlern oder stark strahlenden Anlagenteilen erfolgen. Auch eine vermeintlich saubere Oberfläche kann durch benachbarte Gammaquellen eine erhöhte Zählrate verursachen.

Für eine wiederholbare Messung empfiehlt sich ein definierter Untergrundplatz. Dort sollte die Sonde in einer festgelegten Position gemessen werden. Die Zählrate ist über eine ausreichend lange Zeit zu erfassen, damit kurzfristige statistische Schwankungen nicht fälschlich als Änderung des Untergrunds interpretiert werden.

Ein neuer Untergrundwert sollte insbesondere bestimmt werden:

• vor Beginn einer Messserie,
• nach dem Wechsel von Gerät oder Sonde,
• nach dem Wechsel des Messmodus,
• bei Änderung des Messorts,
• nach Arbeiten in erhöhter Strahlungsumgebung,
• wenn eine Kontamination des Detektors vermutet wird,
• wenn die Kontrollmessung ungewöhnlich hohe Werte zeigt.

Brutto- und Nettozählrate berechnen

Die auf der zu untersuchenden Oberfläche gemessene Zählrate ist die Bruttozählrate. Davon wird die Untergrundzählrate abgezogen:

R_netto = R_brutto − R_Untergrund

Werden statt Zählraten die während einer Messzeit registrierten Impulse verwendet, gilt:

R_netto = N_Messung / t_Messung − N_Untergrund / t_Untergrund

Dabei bedeuten:

• R_netto: Nettozählrate,
• N_Messung: während der Oberflächenmessung registrierte Impulse,
• t_Messung: Messzeit der Oberflächenmessung,
• N_Untergrund: während der Untergrundmessung registrierte Impulse,
• t_Untergrund: Messzeit der Untergrundmessung.

Ein negativer rechnerischer Wert kann aufgrund statistischer Schwankungen entstehen, wenn die Bruttozählrate geringfügig unter dem zuvor bestimmten Untergrund liegt. Daraus folgt nicht, dass eine „negative Kontamination“ vorhanden ist. Das Ergebnis wird im Zusammenhang mit der Erkennungs- beziehungsweise Nachweisgrenze bewertet.

Ein Messwert unterhalb der Nachweisgrenze sollte nicht pauschal als 0 Bq/cm² angegeben werden. Fachlich geeigneter ist beispielsweise die Angabe „nicht nachgewiesen“ oder „kleiner als die ermittelte Nachweisgrenze“.

Sondenwirkungsgrad richtig anwenden

Der Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der von der Oberfläche ausgehenden relevanten Strahlung tatsächlich als Impuls registriert wird. Er ist keine universelle Gerätekonstante.

Der Gesamtwirkungsgrad hängt unter anderem ab von:

• Radionuklid und Zerfallsart,
• Energie der Alpha- oder Betastrahlung,
• Emissionswahrscheinlichkeit,
• Detektortyp und Eintrittsfenster,
• Messabstand,
• Oberflächenbeschaffenheit,
• Kontaminationsverteilung,
• Kalibriergeometrie.

Bei der Bewertung können verschiedene Wirkungsgrade unterschieden werden:

Instrumentenwirkungsgrad

Der Instrumentenwirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen registrierter Zählrate und der von einer definierten Referenzquelle in Richtung des Detektors emittierten Teilchenrate.

Quellenwirkungsgrad

Der Quellenwirkungsgrad berücksichtigt, welcher Anteil der im radioaktiven Material erzeugten Strahlung die Oberfläche tatsächlich verlässt. Bei rauen, porösen, korrodierten, beschichteten oder verschmutzten Oberflächen kann ein erheblicher Anteil absorbiert werden.

Gesamtwirkungsgrad

Für eine vereinfachte betriebliche Berechnung kann ein validierter Gesamtwirkungsgrad verwendet werden, der die relevanten Emissions-, Quellen-, Geometrie- und Detektoreinflüsse zusammenfasst.

Die Umrechnung einer Nettozählrate in eine mittlere Flächenaktivität kann dann vereinfacht erfolgen mit:

a_s = R_netto / (ε_gesamt × A_eff)

Dabei bedeuten:

• a_s: Flächenaktivität in Bq/cm²,
• R_netto: untergrundkorrigierte Zählrate in Impulsen pro Sekunde,
• ε_gesamt: validierter Gesamtwirkungsgrad,
• A_eff: wirksame Messfläche in cm².

Der verwendete Wirkungsgrad muss zur erwarteten Nuklidgruppe und zur Messgeometrie passen. Ein für einen energiereichen Betastrahler bestimmter Kalibrierfaktor darf nicht ohne Weiteres für einen niederenergetischen Betastrahler oder einen Alphastrahler übernommen werden.

Detektorfläche und Messfläche unterscheiden

Eine große Detektorfläche ermöglicht das schnelle Absuchen größerer Oberflächen. Sie beeinflusst jedoch auch die Interpretation des Messwerts.

Ist die Kontamination gleichmäßig über die gesamte Detektorfläche verteilt, kann die gemessene Aktivität auf die wirksame Detektorfläche bezogen werden. Bei einer kleinen punktförmigen Kontamination wird der lokale Wert dagegen über die große Fläche gemittelt.

Beispiel: Befindet sich ein kleiner Hotspot unter einer Sonde mit 170 cm² Detektorfläche, kann die auf 170 cm² bezogene mittlere Aktivität niedrig erscheinen, obwohl die lokale Aktivitätsdichte im Hotspot wesentlich höher ist.

Deshalb sollte bei einem auffälligen Messwert:

• die Oberfläche zunächst großflächig abgesucht werden,
• der Bereich anschließend enger eingegrenzt werden,
• gegebenenfalls eine kleinere Sonde verwendet werden,
• die für die Bewertung verwendete Mittelungsfläche dokumentiert werden.

Die geometrische Gehäusefläche ist nicht zwangsläufig identisch mit der effektiven Detektorfläche. Für Berechnungen sind die vom Hersteller oder aus der Kalibrierung angegebenen Werte zu verwenden.

Warum ist der Messabstand so wichtig?

Der Messabstand beeinflusst, wie viel Strahlung den Detektor erreicht. Besonders stark ist dieser Effekt bei Alpha- und niederenergetischer Betastrahlung.

Alphateilchen besitzen in Luft nur eine geringe Reichweite. Bereits wenige Millimeter zusätzlicher Abstand, eine Schutzfolie, Staub, Feuchtigkeit oder eine dünne Beschichtung können die registrierte Zählrate deutlich reduzieren.

Auch bei Betastrahlung nimmt die Empfindlichkeit mit zunehmendem Abstand ab. Der Einfluss hängt stark von der maximalen Betaenergie des jeweiligen Radionuklids ab.

Für reproduzierbare Messungen gelten folgende Grundsätze:

• Die Sonde möglichst nah an die Oberfläche führen.
• Den für die Kalibrierung beziehungsweise Arbeitsanweisung vorgesehenen Abstand einhalten.
• Die Detektorfolie nicht auf die Oberfläche aufsetzen.
• Abstandshalter verwenden, sofern sie zum Messsystem gehören.
• Die Sonde möglichst parallel zur Oberfläche halten.
• Bei unebenen Flächen den veränderten Abstand berücksichtigen.

Das direkte Aufsetzen der Sonde ist zu vermeiden. Dadurch können radioaktive Stoffe auf den Detektor übertragen oder empfindliche Detektorfolien mechanisch beschädigt werden. Eine kontaminierte Sonde erhöht anschließend den scheinbaren Untergrund bei allen weiteren Messungen.

Alpha- und Betakontamination unterscheiden

Einfluss	Alphamessung	Betamessung
Messabstand	Sehr kritisch; wenige Millimeter können entscheidend sein	Energieabhängig, bei niedriger Betaenergie besonders kritisch
Oberflächenbeschichtung	Kann Alpha nahezu vollständig abschirmen	Kann niederenergetische Betastrahlung stark abschwächen
Rauheit und Porosität	Hohe Selbstabsorption möglich	Je nach Energie unterschiedliche Abschwächung
Rastergeschwindigkeit	Langsam und mit konstantem Abstand	Ansprechzeit und geforderte Nachweisgrenze beachten
Direktmessung	Nur bei zugänglicher, oberflächennaher Kontamination zuverlässig	Bei geeigneter Energie und Geometrie gut möglich
Wischtest	Geeignet für lose anhaftende Kontamination	Geeignet für lose anhaftende Kontamination

Bei gemischten Kontaminationen muss das Gerät Alpha- und Beta-/Gammaanteile entweder getrennt erfassen oder die Kanaltrennung nachvollziehbar berücksichtigen. Eine hohe Gammaumgebung kann insbesondere den Beta-/Gamma-Kanal beeinflussen und die Erkennung schwacher Oberflächenkontamination erschweren.

Rastergeschwindigkeit und Messzeit festlegen

Beim Absuchen einer Fläche muss die Sonde langsam genug bewegt werden, damit eine Kontamination während der verfügbaren Verweilzeit eine erkennbare Änderung der Zählrate verursacht.

Die geeignete Rastergeschwindigkeit hängt ab von:

• Detektorfläche und Abmessung in Bewegungsrichtung,
• Ansprech- beziehungsweise Mittelungszeit des Geräts,
• Untergrundzählrate,
• geforderter Nachweisgrenze,
• erwarteter Größe des kontaminierten Bereichs,
• Alpha- oder Betaempfindlichkeit,
• akustischer Einzelimpulsanzeige.

Die ungefähre Verweilzeit über einem Punkt ergibt sich aus der Sondenlänge in Bewegungsrichtung geteilt durch die Rastergeschwindigkeit. Wird eine 10 cm breite Detektorfläche beispielsweise mit 5 cm/s bewegt, befindet sich ein Oberflächenpunkt ungefähr zwei Sekunden unter dem Detektor.

Eine schnelle Rastermessung dient vor allem dem Auffinden auffälliger Bereiche. Wird eine erhöhte Zählrate festgestellt, sollte die Sonde über der betreffenden Stelle ruhig gehalten und eine längere statische Messung durchgeführt werden.

Für dokumentierte Freigabe-, Grenzwert- oder Dekontaminationsmessungen dürfen Rastergeschwindigkeit und Messzeit nicht spontan gewählt werden. Sie müssen zur Messaufgabe, zur Nachweisgrenze und zur festgelegten Arbeitsanweisung passen.

Erkennungs- und Nachweisgrenze berücksichtigen

Radioaktive Zerfälle und Untergrundimpulse unterliegen statistischen Schwankungen. Eine geringfügig erhöhte Bruttozählrate ist deshalb nicht automatisch ein sicherer Nachweis einer Kontamination.

Erkennungsgrenze

Die Erkennungsgrenze beschreibt den Messwert, oberhalb dessen mit einer festgelegten statistischen Sicherheit angenommen wird, dass ein zusätzlicher Beitrag oberhalb des Untergrunds vorliegt.

Nachweisgrenze

Die Nachweisgrenze beschreibt die kleinste Aktivität, die mit dem verwendeten Verfahren unter festgelegten Bedingungen zuverlässig nachgewiesen werden kann.

Die Nachweisgrenze wird verbessert durch:

• längere Messzeiten,
• einen niedrigen und stabilen Untergrund,
• eine größere wirksame Detektorfläche,
• einen hohen radionuklidspezifischen Wirkungsgrad,
• einen kleinen und konstanten Messabstand,
• geeignete Abschirmung gegen störende Umgebungsstrahlung.

Eine längere Messzeit reduziert statistische Unsicherheiten, kann jedoch einen ungeeigneten Detektor, einen zu großen Abstand oder einen falschen Kalibrierfaktor nicht ausgleichen.

Direktmessung und Wischtest richtig kombinieren

Die Direktmessung erfasst die von der Oberfläche austretende Strahlung. Sie kann sowohl festhaftende als auch lose anhaftende Kontamination enthalten, sofern die Strahlung die Oberfläche verlassen und den Detektor erreichen kann.

Ein Wischtest erfasst dagegen nur den Anteil der Kontamination, der durch das festgelegte Wischverfahren von der Oberfläche abgenommen wird.

Für einen reproduzierbaren Wischtest müssen definiert werden:

• abgewischte Fläche,
• Wischmaterial,
• trockenes oder angefeuchtetes Verfahren,
• Anpressdruck,
• Wischbewegung,
• Messgerät und Messgeometrie der Wischprobe,
• Messzeit und Untergrund,
• gegebenenfalls der validierte Aufnahme- beziehungsweise Wischwirkungsgrad.

Die abgewischte Aktivität entspricht nicht automatisch der gesamten nicht festhaftenden Aktivität. Ein Teil kann auf der Oberfläche verbleiben. Ohne validierten Aufnahmefaktor sollte das Ergebnis als unter den festgelegten Bedingungen abgewischte Aktivität beziehungsweise als verfahrensbezogener Messwert dokumentiert werden.

Direktmessung und Wischtest beantworten unterschiedliche Fragen:

• Direktmessung: Welche messbare Aktivität befindet sich auf oder nahe der Oberfläche?
• Wischtest: Welcher Aktivitätsanteil lässt sich abnehmen und kann potenziell weiterverbreitet werden?

Kontaminationswerte richtig bewerten

Es gibt keinen universellen Kontaminationsgrenzwert, der unabhängig vom Radionuklid, Messzweck und Einsatzbereich gilt.

Für die Bewertung sind unter anderem relevant:

• identifiziertes oder angenommenes Radionuklid,
• Alpha-, Beta- oder Gammaemission,
• festhaftende oder nicht festhaftende Kontamination,
• Kontrollbereich, Überwachungsbereich oder Bereich außerhalb eines Strahlenschutzbereichs,
• Arbeitsplatz, Verkehrsfläche, Kleidung oder Gegenstand,
• betriebliche Alarmschwelle oder gesetzlicher Bewertungswert,
• Freigabe-, Transport- oder Dekontaminationsmessung.

Die deutsche Strahlenschutzverordnung enthält in Anlage 4 radionuklidspezifische Werte der Oberflächenkontamination. Sind mehrere Radionuklide vorhanden, kann eine Summenbewertung erforderlich sein.

Die dort genannten Werte dürfen nicht pauschal als identische Alarmgrenze für jede Messung verwendet werden. § 57 StrlSchV unterscheidet unter anderem zwischen Kontrollbereichen, Überwachungsbereichen und Bereichen außerhalb eines Strahlenschutzbereichs.

Bei behördlich relevanten Freigabe- oder Grenzwertmessungen müssen das Messverfahren, die Mittelungsfläche, die Kalibrierung und die Nachweisgrenze zur jeweiligen Aufgabenstellung passen. Eine reine Rohzählrate ohne dokumentierten Untergrund und Kalibrierbezug genügt dafür nicht.

Systematischer Messablauf

1. Messaufgabe festlegen: Suche nach Kontamination, quantitative Flächenaktivität, Dekontaminationskontrolle oder Wischtest unterscheiden.
2. Radionuklid beziehungsweise Nuklidgruppe bestimmen: Alpha-, Beta- und Gammaanteile sowie Energiebereich berücksichtigen.
3. Gerät und Sonde auswählen: Detektorfläche, Eintrittsfenster und Empfindlichkeit müssen zur Aufgabe passen.
4. Gerätezustand prüfen: Gehäuse, Detektorfolie, Abstandshalter, Kabel, Batterie und Anzeige kontrollieren.
5. Funktionskontrolle durchführen: Reaktion mit einer dafür vorgesehenen Prüfquelle beziehungsweise nach betrieblicher Prüfanweisung kontrollieren.
6. Untergrund messen: Mit derselben Konfiguration an einer repräsentativen sauberen Stelle.
7. Fläche systematisch rasterförmig absuchen: Konstanten Abstand und festgelegte Geschwindigkeit einhalten.
8. Auffällige Bereiche statisch nachmessen: Sonde ruhig und parallel zur Oberfläche halten.
9. Nettozählrate bestimmen: Untergrund von der Bruttozählrate abziehen.
10. Wirkungsgrad anwenden: Nur radionuklid- und geometriebezogene Kalibrierfaktoren verwenden.
11. Flächenbezug festlegen: Effektive Detektorfläche, tatsächlich kontaminierte Fläche und zulässige Mittelungsfläche unterscheiden.
12. Nachweisgrenze prüfen: Sicherstellen, dass sie unterhalb des zu bewertenden Werts liegt.
13. Bei Bedarf Wischtest ergänzen: Abnehmbare Kontamination getrennt bewerten.
14. Ergebnis dokumentieren: Messort, Gerät, Sonde, Untergrund, Messzeit, Abstand und Auswertung festhalten.
15. Gerät nach der Messung kontrollieren: Erhöhten Untergrund als möglichen Hinweis auf eine kontaminierte Sonde prüfen.

Praxisbeispiel: Umrechnung in Bq/cm²

Eine ebene Oberfläche wird mit einer Sonde mit einer effektiven Fläche von 170 cm² statisch gemessen. Für das angenommene Radionuklid und die festgelegte Messgeometrie wurde ein Gesamtwirkungsgrad von 30 % bestimmt.

Die folgenden Werte werden gemessen:

• Bruttozählrate: 38 Ip/s,
• Untergrundzählrate: 8 Ip/s,
• effektive Detektorfläche: 170 cm²,
• angenommener Gesamtwirkungsgrad: 0,30.

Nettozählrate

R_netto = 38 Ip/s − 8 Ip/s = 30 Ip/s

Mittlere Flächenaktivität

a_s = 30 Ip/s / (0,30 × 170 cm²)

a_s ≈ 0,59 Bq/cm²

Das Ergebnis gilt nur unter den angenommenen Bedingungen. Der Wirkungsgrad von 30 % ist ein reiner Beispielwert und keine Produkteigenschaft einer bestimmten Sonde.

Ist die Kontamination nicht gleichmäßig über die 170 cm² verteilt, sondern befindet sich beispielsweise auf einem kleinen Fleck, beschreibt der berechnete Wert lediglich die über die gesamte Detektorfläche gemittelte Aktivität. Die lokale Flächenaktivität im Hotspot kann deutlich höher sein.

Vor einer Grenzwertbewertung müssen außerdem Messunsicherheit, Erkennungsgrenze, Nachweisgrenze, Radionuklid und zulässige Mittelungsfläche geprüft werden.

Typische Fehler bei der Kontaminationsmessung

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Bruttozählrate direkt als Kontamination bewertet	Untergrund wird fälschlich der Oberfläche zugerechnet	Untergrund bestimmen und Nettozählrate berechnen
Alter Untergrundwert weiterverwendet	Veränderte Umgebungsstrahlung bleibt unberücksichtigt	Untergrund am aktuellen Messort neu bestimmen
Falscher Nuklidwirkungsgrad verwendet	Flächenaktivität wird deutlich über- oder unterschätzt	Zur Nuklidgruppe passende Kalibrierung verwenden
Sonde zu weit von der Oberfläche entfernt	Alpha- und niederenergetische Betakontamination wird übersehen	Definierten kleinen Messabstand einhalten
Detektor auf die Oberfläche aufgesetzt	Kontamination oder Beschädigung der Detektorfolie	Abstandshalter verwenden und Kontakt vermeiden
Zu schnell gerastert	Kleine oder schwache Hotspots werden nicht erkannt	Rastergeschwindigkeit an Ansprechzeit und Nachweisziel anpassen
Große Sonde für punktförmigen Hotspot verwendet	Lokale Aktivität wird über die Sondenfläche verdünnt	Hotspot eingrenzen und gegebenenfalls kleinere Sonde einsetzen
Wischtest als Gesamtaktivität interpretiert	Festhaftende Kontamination bleibt unberücksichtigt	Direktmessung und Wischtest getrennt bewerten
Messwert unter Nachweisgrenze als 0 angegeben	Aussagekraft der Messung wird überschätzt	Ergebnis als kleiner als die Nachweisgrenze dokumentieren
Sonde nach Messung nicht kontrolliert	Kontaminierte Sonde verfälscht alle Folgemessungen	Untergrund nach der Messserie erneut prüfen

Was gehört in das Messprotokoll?

Ein nachvollziehbares Kontaminationsmessprotokoll sollte mindestens folgende Angaben enthalten:

• Datum, Uhrzeit und verantwortliche Person,
• Messort und eindeutig bezeichnete Messfläche,
• Messzweck und anzuwendendes Bewertungsverfahren,
• vermutetes oder bekanntes Radionuklid,
• Messgerät, Seriennummer und angeschlossene Sonde,
• Datum beziehungsweise Status der Kalibrierung,
• Funktionsprüfung vor und nach der Messung,
• Untergrundzählrate und Untergrundmesszeit,
• Bruttozählrate beziehungsweise Impulszahl,
• Messzeit und Rastergeschwindigkeit,
• Messabstand und Sondenorientierung,
• verwendeter Wirkungsgrad oder Kalibrierfaktor,
• effektive Mess- und Mittelungsfläche,
• Nettozählrate und berechnete Flächenaktivität,
• Erkennungs- beziehungsweise Nachweisgrenze,
• Messunsicherheit, soweit für die Aufgabe erforderlich,
• Ergebnis eines ergänzenden Wischtests,
• Bewertung und eingeleitete Maßnahmen.

Bei wiederkehrenden Messungen sollte stets dasselbe dokumentierte Verfahren verwendet werden. Nur so lassen sich Werte vor und nach einer Dekontamination oder aus unterschiedlichen Messserien sinnvoll vergleichen.

Welche Geräte und Sonden eignen sich?

GRAETZ CoMo-170

Das GRAETZ CoMo-170 ist ein mobiler Kontaminationsmonitor mit dünnschichtigem Plastik-Szintillationsdetektor. Mit einem Detektorsystem können Alpha-, Beta- und Gammaanteile empfindlich erfasst sowie Alpha- und Beta-/Gamma-Kontaminationen simultan oder selektiv gemessen werden.

Die große Detektorfläche unterstützt das schnelle Absuchen größerer Oberflächen. Für quantitative Messungen müssen die gespeicherten Messparameter, der Nuklidbezug, die Messgeometrie und der aktuelle Untergrund zur jeweiligen Aufgabe passen.

GRAETZ CoMo-170 ZS

Das GRAETZ CoMo-170 ZS ist auf Anwendungen im Zivilschutz und bei Feuerwehren ausgerichtet. Abhängig von der Firmware kann die Auswertung als Impulsrate oder nuklidbezogen in Bq beziehungsweise Bq/cm² erfolgen.

Auch bei einer direkten Anzeige in Bq/cm² bleibt entscheidend, dass das ausgewählte Radionuklid, der Kalibrierfaktor, die Messfläche und der Messabstand zur tatsächlichen Messaufgabe passen.

GRAETZ ABG170 Kontaminationssonde

Die GRAETZ ABG170 verwendet einen dünnschichtigen Plastik-Szintillationsdetektor mit ZnS-Beschichtung und einer Detektorfläche von 170 cm². Sie dient zum empfindlichen Nachweis von Alpha-, Beta- und Gamma-Kontaminationen und kann als Impulssonde an kompatible GRAETZ-Messgeräte angeschlossen werden.

Die große Fläche eignet sich besonders für Rastermessungen. Für das genaue Eingrenzen kleiner Hotspots kann abhängig von der Anwendung eine kleinere Sonde sinnvoll sein.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Kontaminationsmonitor, Sonde und Detektorfläche sowie bei der Festlegung von Messbereich, Nuklidbezug, Messzeit, Nachweisgrenze und Dokumentationsanforderungen.

Fazit

Das richtige Nullen eines Kontaminationsmessgeräts beginnt mit einer repräsentativen Untergrundmessung. Die Untergrundzählrate wird nicht ignoriert, sondern von der Bruttozählrate abgezogen.

Erst die daraus berechnete Nettozählrate kann unter Berücksichtigung von Wirkungsgrad und effektiver Detektorfläche in eine Flächenaktivität umgerechnet werden. Der Wirkungsgrad ist radionuklid-, energie- und geometrieabhängig und darf nicht beliebig zwischen unterschiedlichen Messaufgaben übertragen werden.

Messabstand und Sondenorientierung sind besonders bei Alpha- und niederenergetischer Betastrahlung entscheidend. Bereits kleine Abstandsänderungen können die Anzeige deutlich verändern. Gleichzeitig darf der empfindliche Detektor nicht mit der möglicherweise kontaminierten Oberfläche in Berührung kommen.

Rastermessungen dienen zum Auffinden auffälliger Bereiche. Für die quantitative Bewertung sind längere statische Messungen, ein dokumentierter Untergrund und eine ausreichende Nachweisgrenze erforderlich.

Direktmessung und Wischtest ergänzen sich, liefern jedoch unterschiedliche Aussagen. Während die Direktmessung die messbare Gesamtaktivität an der Oberfläche erfasst, beschreibt der Wischtest nur den unter den festgelegten Bedingungen abnehmbaren Anteil.

Eine belastbare Kontaminationsbewertung erfordert deshalb immer eine vollständige Messkette aus geeigneter Sonde, korrekter Geometrie, Untergrundabzug, Wirkungsgrad, Flächenbezug, Nachweisgrenze und nachvollziehbarer Dokumentation.

Häufige Fragen zur Kontaminationsmessung

Muss ein Kontaminationsmessgerät vor jeder Messung genullt werden?

Vor einer Messserie sollte der aktuelle Untergrund bestimmt werden. Eine erneute Messung ist insbesondere nach einem Orts-, Sonden- oder Moduswechsel sowie bei Verdacht auf eine kontaminierte Sonde erforderlich.

Warum zeigt das Gerät auf einer sauberen Fläche Impulse an?

Der Detektor registriert natürliche Umgebungsstrahlung, kosmische Strahlung, benachbarte Strahlenquellen und elektronische Eigenimpulse. Diese Untergrundzählrate ist normal und muss bei der Auswertung berücksichtigt werden.

Kann die angezeigte Zählrate direkt in Bq/cm² umgerechnet werden?

Nur wenn der zur Nuklidgruppe passende Wirkungsgrad, die wirksame Detektorfläche und die festgelegte Messgeometrie bekannt sind. Eine universelle Umrechnung von cps in Bq/cm² gibt es nicht.

Warum ist der Wirkungsgrad für Alpha und Beta unterschiedlich?

Alpha- und Betastrahlung unterscheiden sich in Reichweite, Energie und Wechselwirkung mit Luft, Oberfläche und Detektorfenster. Der Wirkungsgrad muss daher für die jeweilige Strahlungsart und möglichst für das relevante Radionuklid bestimmt werden.

Wie nah muss die Sonde an die Oberfläche?

Sie sollte in dem Abstand geführt werden, der für die Kalibrierung beziehungsweise Arbeitsanweisung festgelegt ist. Bei Alpha- und niederenergetischer Betastrahlung ist ein möglichst kleiner, aber berührungsfreier Abstand erforderlich.

Warum darf die Sonde die Oberfläche nicht berühren?

Durch direkten Kontakt kann die Sonde selbst kontaminiert oder die empfindliche Detektorfolie beschädigt werden. Eine kontaminierte Sonde erzeugt anschließend einen erhöhten Untergrund.

Was bedeutet ein negativer Nettozählwert?

Ein negativer Rechenwert entsteht durch statistische Schwankungen, wenn die aktuelle Bruttozählrate geringfügig unter dem zuvor gemessenen Untergrund liegt. Er bedeutet nicht, dass eine negative Aktivität vorhanden ist.

Ist ein Wischtest genauer als eine Direktmessung?

Beide Verfahren erfassen unterschiedliche Eigenschaften. Der Wischtest zeigt den abnehmbaren Anteil, während die Direktmessung auch festhaftende Aktivität erfassen kann. Welche Methode geeignet ist, hängt von der Messaufgabe ab.

Wann muss ein Messwert als „kleiner als die Nachweisgrenze“ angegeben werden?

Wenn die gemessene Nettozählrate keinen statistisch belastbaren Nachweis oberhalb des Untergrunds erlaubt. In diesem Fall sollte nicht ohne weitere Begründung 0 Bq/cm² angegeben werden.

Kann ein hoher Gammauntergrund die Oberflächenmessung stören?

Ja. Ein erhöhter Gammauntergrund kann insbesondere den Beta-/Gamma-Kanal beeinflussen und schwache lokale Kontaminationen überdecken. Untergrund, Messort und gegebenenfalls Abschirmung müssen deshalb berücksichtigt werden.