Praktikum Gamma-Spektrometrie

Inhalt

Allgemeines
Ziel
Vorbemerkungen
    Ablauf des Praktikums
    Vorarbeiten
Gamma-Spektrometrie
Das Szenario
Ihre Aufgaben
Durchführung der Messung
    Anmerkung
    Vorbereitung
    Starten von LVis
      Anmerkungen zum Gamma-Spektrometrie-Programm LVis
      Unterbrechen von LVis
      Beenden von LVis
      Beenden der Programmseite
    Konfiguration des Messsystems
    Detektor auswählen und konfigurieren
    Energiekalibration
    Effizienzkalibration
Messung
Auswertung
Abschluss des Praktikums

Allgemeines

Von ihrem Betreuer werden Sie in einer kurzen Besichtigung der entsprechenden Einrichtungen an der RCM in das Thema Gamma-Spektrometrie eingeführt.

Für die Durchführung der Messungen nutzen Sie einen 24/7 verfügbarer online-Messplatz. Der Zugriff auf diesen erfordert einen Benutzernamen und ein Passwort. Beides beantragen Sie rechtzeitig vor Ihrem geplanten Beginn des Praktikums per E-Mail bei Ihrem Betreuer bzw. bekommen es bei der Besichtigung zugeteilt.

Für die Messung und die Auswertung der Messdaten werden Sie ein professionelles Gamma-Spektrometrie-Programm einsetzen. Mittels kurzer Videotutorials können Sie sich mit der Funktion des Programms vertraut machen.

Ziel

Sie sollen lernen, wie radioaktive Proben mittels Gamma-Spektrometrie identifiziert und quantifiziert werden. Am Beispiel eines fiktiven Szenarios wollen wir den Bezug zur - zugegebenermaßen nicht alltäglichen - Realität herstellen.

Nach Abschluss des Praktikumsversuchs sollen sie in der Lage sein, zukünftig selbstständig eine (einfache) Gamma-spektroskopische Messung und Analyse der Daten durchzuführen. Diese Fähigkeiten können sie zukünftig mit ihrem online-Zugang an unterschiedlichen Proben und mit verschiedenen Detektorsystemen vertiefen.

Vorbemerkungen

Ablauf des Praktikums

Der Praktikumsversuch wird im Wesentlichen online durchgeführt und erfordert deshalb einige Vorarbeiten von Ihnen.

Vorarbeiten

1.  Senden Sie eine E-Mail mit Ihrem Namen, Ihrer Matrikelnummer, Ihrer (TUM-)Email-Adresse mindestens drei Werktage vor Ihrem geplanten Beginn des Praktikumsversuchs Gamma-Spektrometrie an Ihren zuständigen Betreuer.
   • Daraufhin erstellen wir für Sie den Zugang zur Nutzung von Programmen im Webportal und laden die benötigten Dateien (z. B. Kalibrationsspektren) in Ihren persönliche zugeordneten Praktikumsordner.
   • Sie erhalten im Anschluss daran eine E-Mail mit Ihrem Zugangspasswort. Dieses ist persönlich zugeordnet und darf nicht weitergegeben werden. Als Nutzernamen verwenden Sie die bei der Anmeldung ihre Matrikelnummer mit vorangestelltem p (z. B. p123456). Sollte eine weitere Person Interesse an der Nutzung des Programms und/oder der Durchführung von Messungen haben, stellen wir dieser gerne ein eigenes Zugangskonto nach Anmeldung über den entsprechenden Link auf EducTUM.de bereit).
   • Mit Ihren Zugangsdaten können Sie den Praktikumsversuch jederzeit durchführen, gegebenenfalls auch unterbrechen und zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzen.
2. Machen Sie sich mit den Grundlagen der Gamma-Spektrometrie vertraut.

Gamma-Spektrometrie

In diesem Abschnitt werden die Grundlagen für die Durchführung des Praktikumsversuchs Gamma-Spektrometrie besprochen bzw. Querverweise auf entsprechenden Informationsquellen gegeben.

Folgende Fragen sollten Sie mit Hilfe der jeweils aufgeführten Links oder anderen Ihnen zur Verfügung stehenden Informationen beantworten können:

1. Was versteht man unter radioaktivem Zerfall?
2. Was versteht man unter Gamma-Spektroskopie?
3. Welche Arten von Gamma-Detektoren gibt es und wie funktionieren sie?
   • Betrachten Sie hier vor allem die Funktionsweise von NaI- und HPGe-Detektoren.
   • Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Detektorarten?
4. Für die Durchführung der Messungen und Auswertungen wird in diesem Praktikumsversuch das Gamma-Spektroskopie-Programm LVis verwendet.
   • Für die Nutzung des Programms müssen Sie sich zuerst anmelden (siehe Vorbereitungen).
   • Zur Nutzung des Programms LVis gibt es eine Reihe an kurzen Videotutorials
     Empfehlung: Schauen Sie sich nachfolgend empfohlene Tutorials in Ruhe vor Beginn der Durchführung des Praktikumsversuchs an.
     • Übersicht über den Konfigurationsbereich
     • Referenzquellen
     • Anlegen eines neuen Detektors

Das Szenario

Abb. 1.1 Auffahrunfall eines PKWs auf einen Schulbus.

• Bei einem Verkehrsunfall in Hogwarthshofen ist ein PKW auf einen Schulbus aufgefahren.
• Zu größeren Verletzungen ist es weder bei den Insassen des Busses noch beim Fahrer des aufgefahrenen Fahrzeuges gekommen.
• Der Fahrzeugführer des PKWs hat sich jedoch nach dem Unfall fluchtartig vom Unfallort entfernt.
• Die zur Einsatzstelle gerufenen Einsatzkräfte von Polizei und Feuerwehr haben nach der Versorgung von Schülern und Busfahrer eine genauere Überprüfung des PKW durchgeführt.
• Die Einsatzkräfte der Feuerwehr setzten hierfür auch ein Dosisleistungsmessgerät ein.
• Im Bereich des Kofferraums wurde eine erhöhte Dosisleistung festgestellt.

Abb. 1.2 Dosisleistungsmessung am geöffneten Kofferraum des PKW durch eine Einsatzkraft der Feuerwehr.

• Nach Öffnen des Kofferraums wurde dort ein Versandstück mit (möglicherweise) radioaktivem Inhalt gefunden, wie eine direkte Messung an seiner Oberfläche mit einem mobilen Radionuklid-Identifikationsgerät (RID) ergab.

Abb. 1.3 Im Kofferraum aufgefundenes Versandstück (oben) mit (möglicherweise) radioaktivem Inhalt. Die Dosisleistung wird mit einem mobilen Radionuklid-Identifikationsgerät (RID) gemessen.

• Daraufhin wurde der Unfallort von der Feuerwehr abgesperrt und die zuständigen Behörden über den (möglichen) Fund einer radioaktiven Quelle informiert.

Abb. 1.4 Abgesperrter Unfallbereich mit Einsatzfahrzeugen und Einsatzkräften.

• Die zuständige Behörde, in Bayern beispielsweise das Landesamt für Umwelt (LfU), hat Sie als Rufbereitschaftshabende(r) mit einem Einsatzfahrzeug zur Unfallstelle geschickt, um nähere Informationen hinsichtlich des (möglicherweise) radioaktiven Fundes zu ermitteln.

Ihre Aufgaben

Nach Ihrer Ankunft am Einsatzort sollen Sie mit dem Ihnen zur Verfügung stehenden Messequipment (ein NaI-Detektor) folgende Fragen beantworten:

• Ist tatsächlich radioaktives Material vorhanden?
• Falls ja, um welche(n) radioaktiven Stoff(e) handelt es sich?
• Welche Aktivitäten haben die (gegebenenfalls) identifizierten radioaktiven Stoffe?
• Liegt ein Verstoß gegen das Transportrecht vor, der verfolgt werden muss?

Durchführung der Messung

Anmerkung

Für die Durchführung der Messung steht Ihnen ein NaI-Detektor zur Verfügung.

Vorbereitung

Halten Sie das Zertifikat der Kalibrationsstrahler für Ihre erste Nutzung von LVis bereit. Sie benötigen die darin enthaltenen Daten zur Erstellung einer Referenzquelle, mit der das zur Verfügung gestellte Kalibrationsspektrum gemessen wurde.

Starten von LVis

Führen Sie nachfolgende Schritte aus.

1. Öffnen Sie in EducTUM den Abschnitt Programme (alternativ öffnen Sie im Browser direkt den Zugang durch Aufruf von prgr.eductum.de die Login-Seite).
2. Loggen sich sich mit Ihren persönlich zugeordneten Nutzerdaten ein.
3. Unter aktuell verfügbare Anwendungen klicken Sie auf das Icon LVis.
4. Eine Verbindung zum Server bei RCM wird aufgebaut und das Programm LVis geöffnet.
5. Falls Sie LVis das erste Mal nutzen zeigt sich LVis mit weitgehend leeren Fenstern

Anmerkungen zum Gamma-Spektrometrie-Programm LVis

Für die Auswertung Gamma-spektrometrischer Messungen existiert eine Vielzahl von Programmen unterschiedlichster Hersteller und Anbieter. Auch Open-Source Anwendungen sind verfügbar. Die meisten Programme arbeiten Datei-basiert, d. h. sie wenden die verschiedenen Analysenschritte immer wieder auf die gemessene Spektrumsdatei an und die Ergebnisse sind in eigenen Ergebnisdateien gespeichert. Dies macht oftmals eine nachhaltigen Speicherung der Messdaten zusammen mit den Analysenergebnissen problematisch bzw. erfordert zusätzliche Programme, welche die verschiedenen Zuordnungen (Spektrum, Kalibration, verwendete Nukliddaten) berücksichtigen.
Wir haben für diesen Praktikumsversuch LVis aus zwei Gründen gewählt:

1. LVis ist in die Website EducTUM eingebunden und steht für das Praktikum uneingeschränkt zur Verfügung.
2. LVis ist ein parameterbasiertes Spektrometrieprogramm, d. h. alle Informationen (Messdaten, Analysedaten etc.) werden zusammen und nachvollziehbar gespeichert. Dies macht es speziell für die Nachvollziehbarkeit von Praktikumsergebnissen sehr wertvoll.
3. LVis ist ein weltweit von verschiedensten Instituten und Firmen eingesetztes Gamma-Spektrometrieprogramm. Es könnte also sein, dass LVis Ihnen in Ihrem Berufsleben irgendwo über den Weg läuft - und dann sind Sie(fast) schon Experte dafür.

Unterbrechen von LVis

Sie können die Arbeiten mit LVis zu jedem Zeitpunkt unterbrechen. Ihre bislang erstellten Ergebnisse werden in einem persönlich zugeordneten Ordner gespeichert.
Zum Beenden von LVis verwenden Sie Datei/Beenden. Falls Ergebnisse noch nicht gespeichert wurden, werden Sie gefragt wo Sie diese speichern wollen. Bestätigen Sie die vorgeschlagenen Verzeichnisse und Dateinamen.

Beenden von LVis

Wenn sie ihre Arbeiten mit LVis beenden, schließen sie das Programm über Datei/Beenden. Nur so wird sichergestellt, dass ihre aktuellen Arbeiten gespeichert werden und beim nächsten Aufruf wieder verfügbar sind.

Beenden der Programmseite

Nach Schließen von LVis - und falls kein anderes Programm genutzt werden soll - muss auch noch der Zugriff auf diese Seite beendet werden. Hierfür den Button Bitte abmelden drücken.

Konfiguration des Messsystems

Bevor mit einem Messsystem eine Messung durchgeführt werden kann, ist dieses zu konfigurieren. Diese beinhaltet neben den Angaben zum Detektorsystem auch dessen Kalibrierung (Energie, Effizienz).

Bei erstmaliger Nutzung von LVis wird auf der linken Seite der Explorer für die Konfigurationseinstellungen angezeigt. Er sollte dann nur den Eintrag Buffer enthalten (im unteren linken Bereich kann mittels Buttons zwischen den verschiedenen Anzeigen umgeschaltet werden).
Da für die Durchführung der Messung ein geeigneter Gamma-Strahlungsdetektor benötigt wird, muss dieser als erstes eingebunden und konfiguriert werden.

Detektor auswählen und konfigurieren

1. Mit der rechten Maustaste in den Konfigurationsbereich klicken. Es öffnet sich ein Auswahlfenster, in dem neuer Detektor angeklickt wird.
2. Es werden alle aktuell verfügbaren Detektoren angezeigt. Für den Praktikumsversuch ist der Detektor NAI-Osprey auszuwählen.
3. Im Konfigurationsexplorer erscheint nun der Eintrag NaI-Osprey, versehen mit einem roten Ausrufezeichen. Letzteres bedeutet, dass der Detektor noch nicht konfiguriert wurde.
4. Zur Konfiguration des Detektors mit der rechten Maustaste auf den Eintrag NaI-Osprey klicken und in dem sich öffnenden Auswahlmenü den Punkt Detektorkonfiguration auswählen.
5. Es öffnet sich das Fenster zur Eingabe der spezifischen Detektordaten.

• Im linken Bereich wählen Sie als Detektor-Typ NaI aus. Über den Button Details können prinzipiell weitere Informationen zum verwendeten Detektor eingegeben werden. Im Rahmen des Praktikums werden diese Informationen aber nicht benötigt.
• Im rechten Bereich können weitere Angaben zur verwendeten Elektronik des Detektorsystems gemacht werden. Wichtig ist hier der Klick auf den Button Details. In dem sich öffnenden Fenster müssen folgende Eingaben gemacht werden (Übungsfrage: was haben die einzelnen Einstellungen für Auswirkungen?):
• Verstärkungsgrad des Verstärkers (Gain): 1.5
• Anzahl der Kanäle des Vielkanalanalysators (Channels): 1024
• Einschalten der Hochspannung (die Spannung des NaI-Detektors ist hier fest vorgegeben)

Nach Übernahme der Eingaben wird der Detektor gestartet. Dies ist am nun fehlenden roten Ausrufezeichen im Konfigurationsexplorer sichtbar.

Energiekalibration

Die Detektorelektronik liefert als Ergebnis der Messung ein Impulshöhenspektrum. Für die Identifizierung von Radionukliden ist die Kenntnis der Zuordnung von Kanalnummer zu Energie essentiell. Diese Zuordnung wird mit einer Energiekalibration hergestellt. (Beachte: Die Energiekalibration ist in regelmäßigen Intervallen (typischerweise mindestens wöchentlich) oder bei Auffälligkeiten zu überprüfen und zu dokumentieren).

1. Für die Durchführung der Energiekalibration werden die Daten der verwendeten Kalibrationsquelle(n) benötigt. Falls diese noch nicht in LVis angelegt wurden (z. B. bei einer ihrer früheren Nutzungen von LVis), müssen diese im Bereich Referenzquellen neu angelegt werden.
   1. Rechter Mausklick in den Dateiexplorer Referenzquellen, Neue Referenzquelle anklicken und einen eindeutigen Namen für die Referenzquelle vergeben (Vorschlag: QCR310_19911201).
   2. Im Fenster Referenzquellen aus dem Zertifikat der Kalibrationsstrahler Referenzdatum und -uhrzeit ermitteln und eintragen. Für die Bezugsmengeneinheit Probe wählen.
   3. Fügen sie nun alle im Zertifikat angegebenen Gamma-Referenzstrahler über den Button Nuklid hinzufügen hinzu. Nutzen Sie die in LVis hinterlegte Nuklidbibliothek Praktikum_Cal.Lib und wählen Sie die entsprechenden charakteristischen Linien der jeweiligen Nuklide aus. Tragen Sie die Aktivitäten und die Unsicherheiten in die Tabelle ein. Achten Sie auf die Einheiten!
   4. Nach Übernahme der Eingaben erscheint die Referenzquelle im Referenzquellenexplorer.
2. Nach diesen vorbereitenden Arbeiten kann die eigentliche Energiekalibration durchgeführt. Für die Durchführung der Energiekalibration (und auch der nachfolgenden Effizienzkalibration) steht ihnen ein bereits gemessenes Kalibrationsspektrum zur Verfügung. Die Messung dieses Kalibrationsspektrums erfolgt in der Praxis analog der von Ihnen noch durchzuführenden Messung einer unbekannten Probe, mit dem wesentlichen Unterschied, dass die Daten zur Probe bekannt sind. In diesem Fall liegt Ihnen das Zertifikat der Kalibrationsstrahler vor.
3. Nach Rechtsklick im Konfigurationsexplorer auf den Detektor und Auswahl von Energiekalibration aus Spektrumdatei öffnet sich ein Fenster, in dem Sie die Datei AmCoCs_Prak.chn auswählen. Falls die Datei nicht angezeigt wird, prüfen Sie, ob Ortec CHN Datei *.chn eingestellt wurde und ob das korrekte Verzeichnis (.../Measurements oder Measurements /NaI-Osprey) ausgewählt wurde (das Verzeichnis variiert je nach Praktikumsversuch).
4. Es wird ein neuer Reiter mit der Bezeichnung EnKal_2...... angelegt und in dessen Reiter Spektrum das Kalibrierspektrum angezeigt. Durch Anklicken der Achsen kann die Darstellung des Spektrums angepasst werden. Für die Impuls-Achse wird eine logarithmische Darstellung empfohlen.
5. Zur Vervollständigung der Informationen über die Messung werden in den weiteren Reitern zusätzliche Informationen hinterlegt
   • Probendaten
     • Auswahl der Kalibrierquelle (Bezeichnung, die von Ihnen dafür gewählt wurde)
     • weitere Angaben sind hier nicht erforderlich
   • Probengeometrie
     • unter Behälter ist für den Typ Punktquelle auszuwählen (siehe Zertifikat)
     • weitere Angaben sind hier nicht erforderlich
   • weitere Reiter
     • keine weiteren Angaben erforderlich
6. Klick auf den Button Kalibriertabelle unten links im Reiter Spektrum. Es öffnet sich eine Tabelle, in der die von Ihnen nachfolgend zu ermitteltenden Kalibrierdaten angezeigt werden. Unten links muss Energie ausgewählt sein.
7. Öffnen Sie nun den Reiter Spektrum. Die nachfolgenden Schritte sind nun für alle im Kalibrationsspektrum sichtbaren Peaks nacheinander durchzuführen. Begonnen wird im Allgemeinen von rechts nach links, d. h. als erstes wird der Peak bei der größten Gamma-Energie betrachtet (Übungsfrage: von welchem Nuklid stammt er, welche Energie und welche Übergangswahrscheinlichkeit besitzt er? Hinweis: nutzen sie eine Nuklidkarte (z. B. IAEA - Live Chart of Nuclides).
   • Wählen Sie einen Peak aus und zoomen Sie in das Spektrum. Fahren Sie bei gedrückter linker Maustaste über den Bereich des Peaks.
     Empfehlung: Machen Sie sich zunächst mit den verschiedenen Möglichkeiten des Spektrum-Zooms mittels Maus vertraut. Nutzen Sie die beiden Maustasten und das Mausrad. Probieren Sie die Tasten L (Logarithmisch/Linear) und A (Autoskalierung) für unterschiedliche Darstellungsarten. Klicken Sie auf die Energie- oder Impulse-Achse für weitere Darstellungs-Optionen.
     
   • Der Peak erscheint nun vergrößert. Setzen Sie den Cursor auf das Maximum des Peaks und klicken in der Tabelle auf Peakeditor. Es öffnet sich ein Fenster mit einem Fit (rote Kurve) an den betrachteten Peak.
   • In der rechten Seite des Fensters werden die aus dem Fit bestimmten Peakdaten angegeben (Anmerkung: Da noch keine Energiekalibration durchgeführt wurde beziehen sich die Daten auf die Kanäle). Zur Festlegung des zugehörigen Nuklids auf den Button mit den drei Punkten klicken und aus der Liste der möglichen charakteristischen Linien der Referenzquelle die entsprechende Auswählen (Hinweis 1: Sollte der Button mit den drei Punkten nicht angezeigt werden, dann haben Sie vermutlich Punkt 6 nicht ausgeführt.  Hinweis 2: Beachten Sie die Übergangswahrscheinlichkeiten). Übernehmen Sie die ausgewählte Linie in die Kalibrierung. Die Energieskala des Spektrums passt sich bereits an. Übernahme der Auswahl mittels In Kalibrierung übernehmen.
   • Wurden alle Peaks berücksichtigt, Speichern Sie Ihre Eingaben (mit Button rechts unten im Reiter Spektrum). Wählen Sie als Speicherort das Verzeichnis NaI-Osprey/Calibrations/Energie aus. Auf die Frage Energiekalibration in Detektor übernehmen? mit Ja antworten.

Das Ergebnis der Energiekalibration kann im Reiter Kalibrierung/Bibliothek betrachtet werden. Die rote Kurve zeigt die Zuordnung Kanal-zu-Energie. Die zugehörige Gleichung steht im unteren Bereich. Prüfen Sie, ob ihnen die Kalibrationskurve "plausibel" erscheint. Gegebenenfalls wiederholen Sie die Energiekalibration. Zusammen mit der Energiekalibrierung erfolgte eine Halbwertsbreitenkalibrierung (blaue Kurve). Diskutieren Sie den Verlauf der Halbwertsbreiten-Kurve. Ist er sinnvoll?

Effizienzkalibration

Aus den Flächen der Peaks kann mit geeigneten Modellen, die von der Art des Messobjekts, der speziellen Messgeometrie und weiterer Einflussgrößen abhängen, die Aktivität der Probe bestimmt werden. Hierzu werden die energieabhängigen Effizienzen benötigt, mit der ein Detektor Gamma-Strahlung nachweist. Diese werden in der Effizienzkalibration aus dem schon für die Energiekalibration genutzten Spektrum bestimmt. Das Vorgehen ist prinzipiell ähnlich wie bei der Energiekalibration.
(Beachte: Die Effizienzkalibration ist in regelmäßigen Intervallen (typischerweise mindestens wöchentlich) oder bei Auffälligkeiten zu überprüfen und zu dokumentieren).

1. Über Effizienzkalibration aus Spektrendatei im Konfigurationsexplorer für den NaI-Osprey-Detektor wird wieder das Kalibrationsspektrum (AmCoCs_Prak.chn) geladen. Es öffnet sich ein Reiter mit der Bezeichnung EffKal_2... und zeigt das Spektrum an.
2. Im Reiter Probendaten ist die verwendeten Kalibrierquelle auszuwählen.
3. Klick auf Button Kalibriertabelle unten links im Reiter Spektrum. Es öffnet sich eine Tabelle mit den ermittelten Kalibrierdaten. Wählen Sie unten rechts Effizienz aus. Für die "Fit"-Art wird Interpolativ gewählt.
4. Gehen Sie nun für jeden Peak genauso vor wie bei der Energiekalibration: Peak auswählen, Peakeditor öffnen, in Kalibrierung übernehmen.
5. Speichern Sie abschließend die Kalibrationsdaten in den Parameterdatensatz Qualitätssicherung: Effizienz.

Das Ergebnis der Effizienzkalibration kann im Reiter Kalibrierung/Bibliothek betrachtet werden. Die grüne Kurve zeigt die Zuordnung Effizienz-zu-Energie. Prüfen Sie, ob ihnen die Kalibrationskurve "plausibel" erscheint.

Messung der unbekannten Probe

Die Messung erfolgt in derselben Geometrie wie die Effektivitätsmessung, d. h. Sie messen ebenfalls eine (nahezu) punktförmige Quelle im selben Abstand vom Detektor wie bei den Kalibrationsmessungen. Dies bedeutet, dass keine Korrekturen bezüglich Messgeometrie etc. für die Quantifizierung erforderlich sind.

1. Reiter Detektoren öffnen. Beachten Sie, dass die Bedienung der Spektrenaufnahme mit den vertikal angeordneten Buttons rechts neben der Spektrenanzeige erfolgt.
2. Löschen gegebenenfalls vorhandener Spektrendaten (Spektrum löschen)
3. Spektrenaufnahme starten
4. Spektrenaufnahme stoppen (Beenden Sie die Messung erst nach einer ausreichend langen Messzeit! Dies ist der Fall, wenn sich die (verschiedenen) Peaks deutlich und mit geringem "Rauschen" im Spektrum abzeichnen).

Auswertung

 Zur Auswertung des aufgenommenen Spektrums führen Sie folgende Schritte durch:

1. Im Konfigurationsexplorer klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Detektor mit dem Sie die Messung (und Kalibrationen!)  durchgeführt haben und wählen neuer Parametersatz. Geben Sie einen (beliebigen) Namen für den Parametersatz (z. B. erste Auswertung) und setzen Sie für Typ Standard, für die Messzeit Live time und Auswertung ROI. Bestätigen Sie mit OK.
2. Es öffnet sich im rechten Fenster ein Reiter mit der Bezeichnung Name @ Detektorbezeichnung. Im Reiter Probendaten müssen Sie nun weitere Information zur gemessenen Probe eingeben, welche in der anschließenden Auswertung verwendet werden. In unserem Fall beschränken sich die erforderlichen Angaben auf die Messzeit (Live time), die sie im Spektrum (Reiter Detektoren) rechts oben entnehmen können, und die Probenmasse, die auf 1 gesetzt werden muss und sich auf die Einheit Probe bezieht (da für die Messungen Punktquellen unterstellt werden können ist hier eine Massenangabe nicht erforderlich). Beachten Sie, dass Bezugsdatum/zeit das Datum ist, an dem Sie die Messung der unbekannten Probe durchgeführt haben.
   In einer professionellen Messung würden sie weitere Angaben und  Informationen einfügen, wie z. B. Probennameort,  „unbekanntes Versandstück aus einem Unfallfahrzeug“  etc. Mit dieser  Dokumentation ist auch zu einem späteren Zeitpunkt immer nachvollziehbar, um welche Probe es sich handelte, wo und wann die Messung stattfand etc.
3. Im Reiter ROIs klicken Sie auf  Kalibrationsdatei und wählen die von Ihnen bestimmte Kalibrationsdatei. Lassen Sie alle weiteren Angaben unverändert (Anmerkung: wir vernachlässigen hier mögliche Beiträge aus dem Untergrund). Die Einheit der Aktivität ist Bq.
   
4. Im Konfigurationsexplorer wurde ihr Parametersatz in die Menüstruktur unter dem Detektor "eingehängt". Klicken sie diesen mit der rechten Maustaste an und wählen sie Aktuelles Spektrum auswerten. Es wird ein weiterer Reiter mit der Bezeichnung Spektrum in erstellt und das gemessene Spektrum angezeigt. Sind alle Peaks gut ausgebildet? Falls nicht, war die Messzeit zu kurz. In diesem Fall sollten sie die Messung fortsetzen).
5. Werten sie nun das Spektrum aus: markieren sie alle Peaks im Spektrum. Zum Markieren eines Peaks fahren sie mit der Maus bei gedrückter Shift-Taste über den Peak. Der überfahrene Bereich wird rot eingefärbt. Wiederholen sie dies für alle Peaks im Spektrum. Wollen sie einen Bereich wieder löschen fassen sie den rechten oder linken Rand der jeweiligen Markierung mit der Maus und fahren mit diesem über die gegenüberliegende Begrenzung. Wenn ein "roter Abfalleimer" erscheint geben sie die Maustaste wieder frei. Die Markierung ist gelöscht. In entsprechender Weise können sie auch die Begrenzungen verschieben.
6. Öffnen sie den Reiter ROIs. Wählen Sie eine geeignete Bibliotheksdatei aus (für das Praktikum ist die Datei Praktikum_Meas.Lib zu verwenden).
7. Hier sollten nun für alle markierten Peaks die entsprechenden Werte eingetragen sein. Jedem Peak muss nun das entsprechende Nuklid zugeordnet werden (Hinweis: bei Verwendung von hochauflösenden Detektoren, (z. B. HPGe) erfolgt eine automatische Zuordnung, die aber überprüft werden sollte). Doppelklicken sie hierfür in der Spalte Nuklide in jeder Zeile auf die Platzhalter ???. Im erscheinenden Fenster wird die Detektoreffizienz angezeigt.
   Die Nuklidzuordnung erfolgt durch Klick auf .... Es öffnet sich eine Liste mit Nukliden, die charakteristische Peaks in diesem Bereich aufweisen. Zur Auswahl des korrekten Nuklids nutzen sie eine Nuklidkarte (z. B. IAEA - Live Chart of Nuclides). Berücksichtigen sie bei ihrer Entscheidung die Übergangswahrscheinlichkeiten der jeweiligen charakteristischen Linien sowie dass manche Nuklide mehrere charakteristische Linien haben (Übergangswahrscheinlichkeiten berücksichtigen!).Zur Erleichterung hier eine Liste möglicher Nuklide: Am-241, Ba-133, Co-60, Cs-134, Cs-137, Eu-152, Eu-154, Eu-155, Na-22.
   Wählen sie das Nuklid und falls das Nuklid mehrere charakteristische LInien im markierten Bereich hat die entsprechende charakteristische Linie im nachfolgenden Fenster. Bestätigen sie ihre Eingaben mit OK.
8. Haben sie für alle ROIs die Zuordnungen gemacht drücken sie Spektrum auswerten. Im Reiter ROI Ergebnisse erscheinen für jedes Nuklid die berechneten Werte für Aktivität, Erkennungsgrenze und Nachweisgrenze sowie weitere Informationen.

Nachdem sie nun die unbekannte Probe identifiziert und quantifiziert haben ist nun abschließend die Frage zu beantworten, ob bei dem oben beschriebenen Szenario eine strafbare Handlung vorliegt, die weiterverfolgt werden muss. Vergleiche sie hierfür die von ihnen bestimmten Aktivitäten mit den entsprechenden Freigrenzen aus Anlage 4 Tabelle 1 Spalte 2 der Strahlenschutzverordnung. Ein Verstoß gegen Transportrecht würde vorliegen, wenn die Aktivtät eines Nuklids über dem Tabellenwert liegt. Bei mehreren Nukliden ist die Summenformel zu berücksichtigen.

\[\sum^n_{i=1}\frac{A_i}{FG_i}\le 1\]

(Summe der Einzelaktivitäten A_i geteilt durch die Freigrenze FG_i muss kleiner oder gleich 1 sein). Berücksichtigen sie gegebenenfalls bei ihren Betrachtungen auch die Angaben zu Erkennungs- und Nachweisgrenzen.

Abschluss des Praktikums

Senden sie eine E-Mail an ihren Praktikumsbetreuer mit folgenden Angaben:

• Ist tatsächlich radioaktives Material vorhanden?
• Falls ja, um welche(n) radioaktiven Stoff(e) handelt es sich?
• Welche Aktivitäten haben die (gegebenenfalls) identifizierten radioaktiven Stoffe?
• Liegt ein Verstoß gegen das Transportrecht vor, der verfolgt werden muss?