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Dickenmessung mit dem Zweistrahlerverfahren
Radioaktive Dickenmessung hat den Vorteil, dass man nahezu zerstörungsfrei die Dicke eines Stoffes bestimmen kann. Das Verfahren eignet sich besonders bei sehr dünnen Materialien wie beispielsweise Folien. Herkömmlich wird dazu das Einstrahlerverfahren verwendet. Dabei wird ausgenutzt, dass die radioaktive Strahlung von dem Prüfstoff absorbiert wird. Je dicker das Material, desto weniger Strahlung gelangt zum Detektor. Das Einstrahlerverfahren setzt jedoch einen konstanten Abstand zwischen Strahler und Detektor voraus. Schon bei kleinsten Schwankungen wird die Messung verfälscht. Das Grundprinzip des Zweistrahlerverfahrens hingegen besteht darin, dass es unabhängig vom Abstand zwischen Strahler und Detektor anwendbar ist und geometrische Schwankungen geringere Einflüsse auf das Ergebnis haben als beim Einstrahlerverfahren. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei der Proportionalitätsfaktor. Er ist der Quotient aus den Impulsen der beiden Strahler und ist bei jedem Abstand zwischen Strahler und Detektor konstant. Zuerst haben wir unsere Ansätze theoretisch überprüft und mathematisch hergeleitet. Dannach überprüften wir unsere theoretischen Überlegungen noch im Experiment. Dabei bestätigte sich die Effizienz des Zweistrahlerverfahrens. Wir erstellten Eichkurven für Kupfer, Aluminium und Stahl. Unsere Strahler waren Cer-139 und Chrom-51, die Gamma Strahlung aussenden. Wir achteten sorgsam darauf, dass wir uns keinem gesundheitlichen Risiko aussetzten, indem wir Strahler mit geringer Masse, geringer Halbwertszeit und geringer Strahlungsenergie verwendeten, deren Gebrauch keiner gesetzlichen Genehmigung bedarf. Desweiteren schirmten wir die Strahlung mit einem Kollimator ab, der die radioaktive Strahlung in nur eine Richtung lenkt. Erfasst haben wir die Strahlung mit einem Szintilloskop, bei dem ein Kristall, in unserem Versuch Natriumjodid, bei Bestrahlung Lichtblitze abgibt. Ein Programm berechnete unsere Eichkurven. 
Die Graphen folgen, für einen Absorptionsvorgang typisch, einem exponentiellen Verlauf. Die Standardabweichungen sind sehr gering, sie liegen bei maximal 1,19 %. In einer Referenzmessung lag der maximale Abstand bei ca. 4,5 %, ein optimales Ergebnis. Die relativ große Abweichung lässt sich auf ungenaue Geometrien des Aufbaus und auf Streueffekte zurückführen. Streueffekte sind unberechenbar, folgen komplizierten Gesetzen und treten immer auf. Im direkten Vergleich mit dem Einstrahlerverfahren liegt unser Verfahren klar vorn. Die Standardabweichung ist gegenüber der des Einstrahlerverfahrens um mehr als 3 % geringer. Auch bei den Referenzmessungen liegen die Abweichungen um 1,5 % unter denen des Einstrahlerverfahrens. Die Fehler liegen vor allem bei ungenauen Messgeometrien. Während das Einstrahlerverfahren die Fehler nicht ausgleichen kann, haben beim Zweistrahlerverfahren die Abweichungen der Messgeometrien kaum einen Einfluss auf das Ergebnis. Die Ursache ist, dass das Zweistrahlerverfahren nahezu unabhängig vom Abstand zwischen Strahler und Detektor arbeiten kann. Somit ist es nicht nur mechanischen Messverfahren überlegen, sondern auch dem Einstrahlerverfahren. Vorteile des Zweistrahlerverfahrens
Weitere Informationen zur Dickenmessung mit dem Zweistrahlerverfahren unter www.egpz.de Kontakt: Erik Gührs, eMail proeg@gmx.de |
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