Kalibracja całego urządzenia (licznik Geigera USB)

[kotfryc]

Ponieważ temat kalibracji przewija się tu i ówdzie, postanowiłem założyć ten wątek.

Projekt naszego urządzenia w prostej linii wywodzi się z tego kitu .

Gdzie czytamy:

"Dzięki powszechnie dostępnej dokumentacji lampy SBM-20 oraz znanej charakterystyce, udało się uniknąć kalibracji urządzenia, która w warunkach amatorskich jest w zasadzie niewykonalna."

Dalej jest cały dział poświęcony pomiarom i SBM-20  - informacje po polskiemu  ;) , nie trzeba tłumaczyć z ruska, wystarczy po prostu poczytać.

Oczywiście urządzenia można kalibrować w laboratorium, ale ze względu na niską jakość pozostałych elementów nie wiadomo czy już następnego dnia całej kalibracji szlag nie trafi. Nie mówiąc o tym że odczyty mogą się nieznacznie różnić pod wpływem temperatury np.- jak będzie zimno to tuba będzie mniejsza ;)
Więc jeśli chcemy urządzenia które mają dostarczać danych laboratoryjnych w różnych warunkach środowiskowych (wilgoć, temeratura, promieniowanie magnetyczne) musimy wejść na inny pułap cenowy. W innym wypadku kalibracja mija się z celem, gdyż środowisko działania każdego urządzenia musiało by odzwierciedlać środowisko w którym wszystko było kalibrowane, a błąd pomiarowy nie wykraczałby poza błąd dopuszczany przez producenta.

[Szopler]

Tutaj problem kalibracji jest inny niż przy np. termometrze, gdzie mierzymy tą samą temperaturę termometrem wzorcowym i kalibrowanym i odejmujemy bądź dodajemy poprawkę. Z prostego powodu temperatura w otoczeniu obu termometrów jest w przybliżeniu taka sama. W przybliżeniu bo może się różnić o 0.01°C ale jest to różnica poniżej rozdzielczości naszych przyrządów pomiarowych i jej nie odnotujemy.

Inaczej ma się sprawa z kalibrowaniem licznika geigera bo tu wkraczamy w obszary statystyki.

Załóżmy, że mamy dwa jednakowe, firmowe, dobrej klasy liczniki geigera które kładziemy obok siebie i włączamy.
Czy oba pokażą to samo po jednym pomiarze? Z "prawdopodobieństwem graniczącym z pewnością" NIE. Dlaczego? Otóż przez sondę jednego mogło w czasie tego pojedynczego pomiaru przelecieć kilka cząstek więcej niż przez sondę drugiego.
Jeżeli jednak pomiary powtórzymy kilka/kilkanaście/kilkadziesiąt razy, a każdy z nich będzie trwał tyle samo czasu to wyjdzie nam, że dla obu mierników najwięcej jest pomiarów z np. 20 impulsów/okres (liczymy medianę).
Z prostego powodu - przez objętość zajmowaną przez sondy obu czujników przelatuje w ustalonych warunkach statystycznie tyle samo cząstek. Dlatego pojedyncze zliczenie nie ma dla nas żadnej wartości pomiarowej. Wartość mają dopiero ilości zliczeń w kolejnych, przedziałach czasowych.

Czynnikiem wpływającym na pomiar (w długim okresie) przy założeniu że mamy dwie tuby tego samego typu są:
a) powtarzalność/dokładność wykonania (na którą nie mamy wpływu), a składa się z:
- wymiarów komory jonizacyjnej - większa da więcej zliczeń
- wymiarów poszczególnych elektrod - j.w.
- położenia elektrod względem siebie - więcej impulsów w tubie gdzie elektrody są bliżej siebie
- powtarzalności składu mieszanki gazów wypełniających tubę - tutaj raczej wpływ na górną granicę ilości zliczeń (zdolność gaszenia wyładowań / czas martwy itd.)
b) napięcie zasilające (na które mamy wpływ)

Pytanie 1: Czas kalibracji można znacznie skrócić zwiększając dawkę promieniowania, ale kto w ogóle miał miał by przeprowadzić kalibrację większej ilości czujników?
Jeszcze jeden problem to sposób dystrybucji gotowych, skalibrowanych czujników i jej wpływ na ilość chętnych do udziału w projekcie.

Pytanie 2: Czy zależy nam tak naprawdę na dokładnym określeniu dawki czy raczej na określeniu że w danym miejscu nastąpił wzrost promieniowania o x% w stosunku do wyznaczonej wcześniej długookresowej średniej - normy dla danego miejsca, co może (ale nie musi) oznaczać skażenie ? Ten przypadek nie wymaga kalibracji - rejestrujemy jedynie czy w ciągu ostatniej np. godziny nastąpił wzrost, o ile%, czy tendencja się utrzymuje i na jak dużym obszarze.

Wnioski:
Tuby mamy w prototypach militarne więc w miarę jednakowe - kwestia dobrej stabilności napięcia zasilania i można uznać że wyniki będą powtarzalne.
Co jednak gdy ktoś zdecyduje się zastosować inne tuby niż SBM-20 bo nie będzie w stanie takiej zdobyć z różnych względów?
Wprowadzanie poprawki kalibracyjnej bez badania mija się z celem, ponieważ nie jesteśmy w stanie zbadać nawet wszystkich typów tub (o sztukach nie wspominając) i określić współczynnika kalibracji dla danego typu.

Projekt ma wykrywać rozprzestrzenianie się ew. skażenia a nie wykrywać anomalie w bezpośrednim sąsiedztwie pojedynczego czujnika. Ktoś położy paczkę elektrod spawalniczych zawierających śladowe ilości radioaktywnego toru i amba...
Czyli odrzucamy nagłe jednostkowe skoki promieniowania, ale jeżeli kilka czujników na danym obszarze pokaże wzrost to znaczy - jest problem.
Przynajmniej ja tak to widzę.

[krzyszp]

Ze względu, na moją nikłą wiedzę w temacie, odniosę się tylko do jednego pytania:

Co jednak gdy ktoś zdecyduje się zastosować inne tuby niż SBM-20 bo nie będzie w stanie takiej zdobyć z różnych względów?

Moim zdaniem, zastosowanie w projekcie mogą mieć tylko tuby tego samego typu, jakich my użyjemy... Nie wyobrażam sobie realnych możliwości obsłużenia przez projekt czujników wykonanych przez osoby postronne z użyciem nieznanych/nieprzetestowanych przez nas tub.
W mojej opinii, opublikowanie schematu ma na celu umożliwienie każdemu chętnemu wyprodukowanie takiego czujnika, jednak nie może on być wykorzystany przez nasz projekt, gdyż w takim wypadku wyniki będą kompletnie przypadkowe...
Oczywiście, nie ma metody na sprawdzenie, jaka tuba jest zastosowana w konkretnym czujniku pracującym "gdzieś w świecie", więc IMHO powinniśmy dołączać do projektu wyłącznie czujniki dostarczone przez nas...

[Szopler]

W takim razie musimy zaszyć w urządzeniu serial i projekt musi odrzucać / oznaczać wyniki pochodzące z czujników których serial nie jest na liście.
Ale i to nie rozwiązuje problemu :). Bo ktoś sobie pomyśli - "mam jakąś tubę po dziadku - odepnę oryginał i podepnę tą żeby zobaczyć jak działa".
No i podpina, ale zapomina odpiąć i tubka sobie tak wisi tydzień, drugi, a że od SBM-20 różni się nieznacznie to średnia długookresowa nam rośnie powoli...

Przy takim podejściu do sprawy musielibyśmy zrobić urządzenie które było by zamknięte, zaplombowane i rejestrowało fakt otwarcia obudowy po za naszym "serwisem".
To już wyklucza pakowane czujnika do przysłowiowego "pudełka po butach" oraz robienie tuby na kablu, a i przy tym nie eliminuje możliwości fałszowania odczytów.

[krzyszp]

Bo ktoś sobie pomyśli - "mam jakąś tubę po dziadku - odepnę oryginał i podepnę tą żeby zobaczyć jak działa".
No i podpina, ale zapomina odpiąć i tubka sobie tak wisi tydzień, drugi, a że od SBM-20 różni się nieznacznie to średnia długookresowa nam rośnie powoli...

I to właśnie nie jest możliwe do rozwiązania. W tym momencie chyba musimy spasować - rozgraniczyć ostrożność i "paranoję" i po prostu zawierzyć ludziom...

[GRID]

Wczoraj oprogramowałem dwa liczniki Geigera. Oba zostawiłem Cyfronowi, który podłączy je do SKB@P. Zobaczymy jakie dadzą wyniki.

[Cyfron]

właśnie - czy ktoś mi powie, jak umieścić/zamontować 2 czujniki, aby można było sprawdzić czy pokazują to samo?
Jeden czujnik będzie podpięty do jednego a drugi do drugiego SKB@P które będą w tym samym miejscu, tylko nie wiem właśnie co zrobić z rurami... (gdzie i jak je wstawić)

[Szopler]

Jak najbliżej siebie, równolegle... Tyle możesz. Normalnie w laboratorium jest specjalny "domek" z ołowiu w który wstawia się rurę i trochę materiału promieniotwórczego i porównuje przy dużej ilości zliczeń.

[Cyfron]

czy dla pewności mogę rury lekko skleić taśmą typu power tape?

[TJM]

Nikt z tego nie będzie strzelał, żeby uzyskać jednakowe wyniki (zakładając całkowitą identyczność sprzętu) musiałbyś ustawić jedną rurę w drugiej, co jest jak wiadomo niemożliwe. Połóż oba obok siebie i po dłuższym czasie porównaj średnią.
Co do kalibracji pomiarów, to dodam jeszcze ciekawą obserwację - sprzętowy czas na czujnikach nierówno płynie co przekłada się też w pewnym stopniu na wynik.

[Cyfron]

ja tam nie zamierzam porównywać, bo się na tym nie znam ;D dam możliwość osobom zajmującym się projektem na sprawdzanie tych wyników, jakie odeślą kompy do serwera radioactive@home :)

[TJM]

Średnia z ostatnich 100 pomiarów (uwzględniająca czas ich trwania) ze wszystkich hostów/czujników:

http://radioactiveathome.org/boinc/test123a.php

[Tomasz R. Gwiazda]

jak je interpretowac?

[TJM]

Teoretycznie rzecz biorąc, podana tam liczba to uśredniona wartość promieniowania w nGy/h. 100 pomiarów to jest jakieś 16000 sekund.