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Software zur zerstörungsfreien Analyse von radioaktiven Stoffen

Programme


In EducTUM stellen wir verschiedene Programme zur Vertiefung der Inhalte bereit. Dabei handelt es sich nicht nur um Programme, die im Rahmen von Vorhaben an verschiedenen Institutionen entwickelt wurden (und deren Nutzerfreundlichkeit möglicherweise noch verbessert werden muss), sondern auch um Programme, die weltweit unter industriellen Bedingungen eingesetzt werden. Die Liste der verfügbaren Programme wird laufend erweitert.

Das Programm LVis

Das Programm LVis der Fa. ORTEC® wurde von Marschelke Messtechnik entwickelt.

LVis wurde für EducTUM entsprechend den Anforderungen eines Online-Schulungsportals modifiziert und ist in nahezu vollständiger Funktionalität nutzbar. Eine Ausnahme bildet der direkte Datei-Transfer, d. h. das Hoch- und Herunterladen von Spektren und sonstigen Daten. Dieses ist aus Urheberrechts- und Sicherheitsgründen unterbunden.

LVis kann mit folgenden Daten genutzt werden:

  • in EducTUM bereitgestellte Spektren (hier handelt es sich um Spektren von Nukliden und Nuklidgemischen, die mit verschiedenen Detektoren gemessen wurden).
  • mit dem in LVis integrierten Simulationstool tRAYcy generierte Spektren.
  • Spektren, die während der Nutzung von LVis Online gemessen wurden (hierfür wird ein Messplatz mit Gamma-Detektoren bei der RCM vorgehalten und mit wechselnden Radionukliden bzw. Radionuklidgemischen bestückt). Die gemessenen Spektren können in einem persönlichen Ordner für einen bestimmten Zeitraum bei EducTUM für spätere Nutzung hinterlegt werden.

Für die erstmalige Nutzung von LVis wird dringend empfohlen, zunächst die untenstehenden Videotutorials anzusehen und gegebenenfalls parallel hierzu die einzelnen Schritte in LVis nachzuvollziehen. Nur so kann das volle Potential, welches in LVis steckt, nutzbringend angewandt werden.

Was ist LVis?

LVis ist eine Software für die Arbeit in Messlaboren der Analytik von radioaktiven Proben aus den Bereichen Stahlenschutz, Betriebsmessungen, Umweltanalytik, Medizintechnik und Lebensmittelüberwachung. LVis wurde nicht nach Lastenheft entwickelt, sondern iterativ aus den direkten An-forderungen und Wünschen von Anwendern aus den oben genannten Bereichen, ist also sozusagen eine gemeinschaftliche Entwicklung von Kunden und Hersteller (AMETEK Ortec und Marschelke Messtechnik) eines praxisnahen Werkzeugs für den Arbeitsalltag „an der Front“.

LVis – die Videotutorials

Was ist LVis – ein Überblick

Übersicht über den Konfigurationsbereich

Wir zeigen einen kurzen Durchgang über alle wichtigen Elemente der LVis-Benutzeroberfläche, der darstellt, wo welche wichtigen Funktionen zu finden sind, die Sie für die Arbeit mit LVis brauchen (Dauer 1:14 min).

Was ist eine Probe?

Video, das an einem einfachen Beispiel darstellt, aus was eine typische Volumenquelle besteht, also Behälter, Inhalt (Material, Volumen, Dichte) und Nuklidinventar (Dauer 1:40 min).

Probencontainer

Ein Probencontainer ist der Behälter, der Probenmaterial enthält. In LVis können verschiedene Arten von Probencontainern angelegt und verwaltet werden. Wir zeigen, wo das geschieht (Dauer 1:26 min).

Materialien

Der Inhalt eines Probencontainers wird beschrieben mit einer Definition des Materials, dem Füllvolumen und der Dichte. Wir zeigen, wo Materialien definiert und verwaltet werden (Dauer 1:40 min).

Analysebibliotheken

Um das Nuklidinventar beschreiben zu können und Nuklide in Proben qualitativ und quantitativ beschreiben zu können, werden Analysebibliotheken verwendet. Wir zeigen, wo sie definiert und verwaltet werden (Dauer 1:19 min).

Referenzquellen

Für die Kalibrierung einer Messeinrichtung in der Gammaspektroskopie werden im allgemeinen Referenzquellen verwendet, die eine typische Probe mit einem der Messaufgabe angepassten, bekannten Nuklidinventar darstellen. Wir zeigen, wo und wie das geschieht (Dauer 1:41 min).

Aufnahme von Spektren – Detektoren

Anlegen eines neuen Detektors am Beispiel eines NaI-Detektors

LVis kann mit verschiedenen Detektoren verbunden werden, mit nur einem oder mehreren gleichzeitig. Der typische Ablauf des Verbindens von LVis mit einem Detektor wird hier beispielhaft erläutert (Dauer 1:49 min).

Simulation eines Detektors

Um bestimmte Messsituationen kennenzulernen, auszuprobieren, den Umgang mit Messungen zu üben, auch um Messungen zu hinterfragen und zu validieren, ist ein simulierter Detektor geeignet, denn mit ihm kann gearbeitet werden wie mit einem echten Detektor, nur dass eben weder ein echter Detektor noch echte radioaktive Quellen notwendig sind. Auf diese Weise können ganz vielfältige Konfigurationen erstellt werden, und die Ergebnisse sind durchaus gut vergleichbar mit realen Messungen. Wir zeigen, wie ein simulierter Detektor erstellt wird (Dauer 4:27 min).

Was ist ein Spektrum – Verlauf einer Intensitätsverteilung

Das Spektrum eines Germaniumdetektors

Wir sehen ein simuliertes Spektrum eines Germaniumdetektors mit einem einfachen Nuklidgemisch aus Cs-137 und Co-60 (Dauer 2:33 min).

Comptonkante im simulierten Spektrum eines Germanium-Detektors

(dieses Video wird möglicherweise überflüssig, denn wir arbeiten an der Verbesserung der Simulation an dieser Stelle ( (Dauer 1:34 min))

Was kann man aus dem Spektrum ermitteln – Energie, Effizienz, Aktivität

Spektrum ohne Energiekalibration

Es ist möglich, einfache Spektren qualitativ zu interpretieren, weil man aus Erfahrung die typischen Muster der Photopeaks im Spektrum erkennt. Ein solches Spektrum betrachten wir hier (Dauer 1:47 min).

Energiekalibration

Wir zeigen, wie eine Energiekalibrierung durchführt wird und welche Informationen dadurch gewonnen werden, nämlich die vereinfachte Identifizierbarkeit der Photopeaks und damit der gemessenen Radionuklide (Dauer 2:26 min).

Navigation im Spektrum

Wie im Spektrum in LVis navigiert wird, um das Spektrum zu untersuchen und Details zu erkennen, zeigen wir hier (Dauer 2:48 min).

Eine geeignete Kalibrierquelle

Wir betrachten eine typische Kalibrierquelle mit einem geeigneten Nuklidmix. Eine solche Quelle wird typischerweise für die Energiekalibrierung eines Germaniumdetektors verwendet, und wir sehen ihr simuliertes Spektrum (Dauer 1:49 min).

Eine gute Energiekalibrierung

Mit einer geeigneten Kalibrierquelle erzeugen wir eine gute Energiekalibrierung für unseren simulierten Germaniumdetektor (Dauer 2:42 min).

Details einer Energiekalibrierung

Aus welchen Detailinformationen sich eine Energiekalibrierung zusammensetzt, wo man diese in LVis findet und ob die Energiekalibrierung gut ist, zeigen wir hier (Dauer 4:50 min).

Halbwertsbreite

Wir erläutern einige Aspekte der Halbwertsbreite, mit der die Photopeaks der Radionuklide im Spektrum abgebildet werden (Dauer 2:30 min).

Manuelle Energiekalibrierung

LVis gibt uns die Möglichkeit, eine Energiekalibrierung auch vollständig manuell durchzuführen. Das ist im Allgemeinen nicht notwendig, verdeutlicht aber den Prozess, der zu einer Energiekalibrierung führt. Wir zeigen, wie das funktioniert (Dauer 2:31 min).

Was nützt eine Energiekalibrierung?

Eine gute Energiekalibrierung ist besonders dann hilfreich, wenn im Spektrum Peaks zu sehen sind, die zunächst noch unbekannt oder unerwartet sind. Wir betrachten ein Beispiel, wie wir einen unbekannten Peak im Spektrum identifizieren können (Dauer 2:50 min).

Quantitative Interpretation: Effizienz und Aktivität

Über Gaußpeaks, Brutto- und Netto-Zählraten sowie ips

Wir betrachten Fragen bezüglich der Menge an Impulsen, die zu einem Photopeak im Spektrum beigetragen haben, den Untergrund und die Peakform und berechnen die Intensität (Dauer 3:38 min).

Ein ganz langweiliges Spektrum

… liefert uns Cs-137, da es nur Photonen mit genau einer Energie, ca. 661 keV, aussendet. Was kann man trotzdem alles in einem solchen Spektrum entdecken? (Dauer 2:02 min)

Vom langweiligen Spektrum zur vereinfachten Effizienz

Die Effizenz eines Messgerätes, die man auch als Wirkungsgrad bezeichnen könnte, ist die wichtigste Größe, die wir für quantitative Messungen wissen müssen. Wir können aus dem Photopeak und dem Wissen, welche Aktivität die verwendete Strahlenquelle hatte, eine erste Aussage zur Effizienz unseres Messsystems, bestehend aus Strahlenquelle, Detektor und Elektronik machen. Wir das geht, sehen wir uns hier an (Dauer 1:45 min).

Effizienz und Übergangswahrscheinlichkeit

Die wirkliche Effizienz erhalten wir, wenn wir sie unabhängig von der Übergangswahrscheinlichkeit der zur Bestimmung der Effizienz verwendeten radioaktiven Zerfälle machen. Wir überlegen, wie sich die Übergangswahrscheinlichkeit bemerkbar macht und wie wir damit umgehen. Anschließend berechnen wir mit der neu bestimmten Effizienz eine Aktivität, natürlich wieder unter Berücksichtigung der Übergangswahrscheinlichkeit (Dauer 2:34 min).

Eine erste richtige Effizienzkalibrierung

Anhand des simulierten Spektrums einer geeigneten Kalibrierquelle mit einem sinnvollen Nuklidmix mit bekannter Aktivität machen wir in LVis eine richtige Effizienzkalibrierung und haben jetzt ein vollständig kalibriertes, einsatzfähiges Gammaspektrometer … simuliert. Aber die Realität ist auch nicht schlimmer (Dauer 3:46 min).