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Gammapilot FTG 671
Abb. 1.5:
Prinzip der radiometrischen
Grenzstanddetektion
Abschwächung der
Gammastrahlen
Grenzstanddetektion
Radioaktiver Zerfall
8
1.3
Meßprinzip
Detektor
Nmax
Statistische
Schwankung der
Zählrate
Nmin
Strahlengang frei
Radiometrische Füllstandmessung basiert auf dem Prinzip, daß Gammastrahlen beim
Durchdringen von Materie abgeschwächt werden. Grundsätzlich ist die Abschwächung
Fs eine Funktion der folgenden Parameter: Dichte ρ und Dicke d des Materials sowie ein
stoffspezifischer, von der Art der Strahlenquelle abhängiger, linearer Abschwächungs-
koeffizient µ. Die Abschwächung wird durch die folgende Beziehung beschrieben:
−µ • ρ • d
Fs = e
Die Strahlungsintensität läßt mit dem Quadrat des Abstandes d nach.
Bei der Grenzstanddetektion bleiben µ, ρ und d konstant und die Strahlungsintensität ist
nur vom Vorhandensein des Mediums abhängig. Die Zählrate erreicht ein Maximum,
wenn den Weg zum Detektor frei ist, ein Minimum, wenn die Strahlen das Material
durchdringen müssen. Die min. und max. Zählraten, Nmin und Nmax, werden bei der
Kalibrierung des Meßumformers festgelegt, wobei folgende Beziehung ihre Abhängig-
keit beschreibt:
Nmin =
N
max
Das Grenzschaltersignal wird normiert, Endwerte 0 und 100; Relais 1 schaltet in Min.-
Sicherheitsschaltung bei 38, Relais 2 in Max.-Sicherheitsschaltung bei 72 (Defaultwerte).
Beim Einsatz von Geiger-Müller-Zählrohr DG 17/27 sind die Schaltpunkte defaultmäßig
bei 10 und 90.
Naturgemäß unterliegt der Zerfall einer radioaktiven Strahlungsquelle dem Gesetz der
Statistik. Deshalb ist die Meßgenauigkeit eines Gammasystems von der Schwankung
der Zählrate abhängig. Die Varianz, d.h. die Höhe der Schwankungen zwischen Mes-
sungen, ist eine Funktion der Integrationszeit, die Meßgenauigkeit eine Funktion des
Vertrauensbereiches – 1σ, 2σ oder 3σ. Für eine Zählrate von N Impulsen/s gelten:
±1σ
68.28 % Vertrauensbereich
±2σ
95.48 % Vertrauensbereich
±3σ
99.74 % Vertrauensbereich
Üblicherweise wird der Vertrauensbereich 2σ verwendet. Die statistische Schwankung
kann durch das Erhöhen der Integrationszeit τ vermindert werden:
Statistische Schwankung =
Wenn das Produkt den Strahlengang freigibt
oder unterbricht, ändert sich die Zählrate
−µ • ρ • d
/Fs =
N
e
max
±2√N
√τ
Kapitel 1: Einleitung
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0
Zählrate der Rest- und
Hintergrundstrahlung
100
Strahlengang bedeckt
BA082D05
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Fehlerbehebung
