Der "Trick"

Wir wollen uns nun die Informationen eines Multirotationsscans etwas genauer ansehen. Wir wissen, dass wir für eine Vielzahl an unterschiedlichen Positionen Gamma-Spektren zur Verfügung haben. Die Positionen, an denen die jeweiligen Messungen gemacht wurden, sind ebenfalls bekannt.

Wir haben bisher auch gelernt, dass man die im untersuchten Behälter enthaltenen Radionuklide anhand der charakterisitschen Linien im Summen-Spektrum am schnellsten identifizieren kann.

Nun führen wir all diese Informationen zusammen. Das prinzipielle Vorgehen ist eigentlich ganz einfach.

• Wir wählen eine der im Summen-Spektrum identifizierten charakteristischen Linien und merken uns dessen Energie.
• Nun sehen wir uns alle Einzelspektren an:
  • Wir notieren uns die Position, an der das betrachtete Spektrum aufgenommen wurde. Im Falle eines Multirotationsscans sind das die Höhenposition und der Drehwinkel.
  • Als nächstes suchen wir bei der gemerkten Energie, ob im Einzelspektrum ebenfalls ein Peak sichtbar ist.
    • Falls ja, notieren wir uns die Anzahl der Impulse des Peaks, d. h. der Peakfläche.
    • Falls nein, dann notieren wir uns hier den Wert 0.
• Nachdem wir alle Einzelspektren untersucht haben, können wir diese Informationen in einer Tabelle – oder noch besser – in einem Diagramm darstellen, wie sie beispielsweise auf dieser Seite oben zu sehen sind.

Betrachten wir das Vorgehen nochmals etwas detaillierter. Im Summenspektrum eines Multirotationsscans haben wir (unter anderem) eine charakteristische Linie bei 59,5 keV gefunden. Diese können wir mit Hilfe von Nukliddatenbanken dem Radionuklid Am-241 zuordnen.

Die zugehörige Ortsverteilung – so wird das Diagramm für eine charakteristische Linie genannt – ist nachfolgend gezeigt. Seine Bestandteile wollen wir nochmals genauer betrachten.

Die senkrechte Achse entspricht der Höhenposition, die waagerechte Achse dem Drehwinkel der jeweiligen Messposition. Da wir eine vollständige Drehung beim Multirotationsscan in jeder Höhenposition ausführen, hat diese Achse Werte zwischen 0 Grad und 360 Grad. Der untersuchte Behälter hatte eine Höhe von ca. 86 cm. Damit wir sicher sein können, alle Bereiche des Behälters zu erfassen, haben wir unsere oberste Messung etwas oberhalb der angenommenen Behälterhöhe durchgeführt, in diesem Fall in einer Höhe von 90 cm. Damit liegen die Werte der Achse für die Höhenpositionen zwischen 0 cm (unterste Messposition) und 90 cm (oberste Messposition).

In dieses Diagramm tragen wir für jede Messposition (die ja durch Angabe der Höhenposition und des Drehwinkels festgelegt ist – siehe Punkt 2) die Anzahl der für diese Position ermittelten Impulse auf. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Werte durch einen farbigen Punkt darzustellen. Jede Farbe entspricht dann einem bestimmten Wert oder Wertebereich. Man nennt diese Art der Darstellung „Falschfarbendarstellung“. Rechts vom Diagramm ist auf der Seite die jeweilige Farbskala mit den zugeordneten Wertebereichen dargestellt.

Wie können wir diese Darstellung nun nutzen, um weitere Informationen zu extrahieren?

Aus der Farbverteilung im Diagramm können wir entnehmen, dass in einer Höhe von ca. 40 cm und bei einem Drehwinkel von ca. 190 Grad die Anzahl an Impulsen deutlich erhöht ist. Aus der Form dieser kreisförmigen Farbverteilung kann ein geübter Operateur schließen, dass sich im Behälter in einer Höhe von ca. 40 cm höchstwahrscheinlich eine punkt- oder kugelförmige radioaktive Quelle befindet. Diese befindet sich nicht in der Mitte des Behälters, sondern ist bei der Drehwinkelposition von ca. 190 Grad in Richtung Behälterwand verschoben.

Das beschriebene Verfahren wird nun für alle weiteren charakteristischen Linien des Summenspektrums wiederholt.

Beispielsweise zeigt das Diagramm auf dieser Seite oben rechts die Ortsverteilung für eine charakteristische Linie bei 1332,5 keV, die wir Co-60 zuordnen können. Das Diagramm weist eine völlig andere Farbverteilung auf, als das zuvor diskutierte Diagramm für Am-241. Jetzt zeigt es in einer Höhe zwischen ca. 5 cm und 20 cm einen Farbstreifen, der über den gesamten Drehwinkelbereich relativ homogen ist. Ein geübter Operateur würde jetzt schließen, dass Co-60 in dieser Schicht höchstwahrscheinlich homogen über den gesamten Behälterquerschnitt verteilt ist.

Zur Verdeutlichung hier der prinzipielle Vorgang nochmals als Video (zum Starten in das Video klicken): Ein 200 L Behälter (gelb) enthält eine kugelförmige Quelle (rot). Diese gibt Strahlung nach außen ab. Abhängig von der Position dieser Quelle kann man auf der Behälteroberfläche mehr oder weniger Strahlung messen. Die „Menge“ ist im Video in der sogenannten Falschfarbendarstellung dargestellt: in den schwarzen Bereichen kann man keine Strahlung messen, in den roten Bereichen hingegen am meisten. In dieser dreidimensionalen Darstellung erkennt man sofort, wo Strahlung an der Oberfläche des Behälters auftritt. Das Ergebnis derartiger Strahlungsverteilung muss oftmals in Berichten dargestellt werden. Dies bedeutet, dass diese dreidimensionalen Darstellungen zweidimensional dargestellt werden müssen. Hierzu „zieht“ man die Verteilung von der Oberfläche ab und bildet aus dieser ursprünglich zylinderförmigen Darstellung eine ebene Darstellung. Nun noch mit den Achsen für die Höhen- und Winkelpositionen ergänzt - und schon ist unsere Ortsverteilung fertig.

Zugegeben, das war jetzt eine etwas schwieriges Thema. Respekt, wenn Sie es bis hierher durchgehalten und (hoffentlich) verstanden haben!

Lassen Sie uns jetzt nochmals kurz zusammenfassen, was wir bisher zum Thema segmentiertes Gamma-Scanning schon wissen:

Haben Sie den „Trick“ verstanden?

Auf der nächsten Seite zeigen wir Ihnen das Vorgehen nochmals anhand von zwei Beispielen.