Das Wichtigste in Kürze
  • Entgegen des Namens handelt es sich beim Geigerzähler nicht um ein Gerät der korrekten zahlenmäßigen Bestimmung von Violinisten in einem Orchester, sondern um ein Strahlenmessgerät.
  • Der Name rührt tatsächlich von der Art der Messung her. Es wird die Anzahl der radioaktiven Teilchen gezählt, welche in einem bestimmten Zeitraum durch die Messkammer laufen. Wenn dies eintritt, wird ein Impuls ausgelöst, der zum charakteristischen Klickton führt.
  • Die Geräte für den Heimgebrauch sind meist mit einem digitalen Sensor ausgestattet, bei welchem sich der Klickton auch abschalten lässt. Zudem können Nutzer eine Alarmschwelle festlegen, deren Überschreitung ein Ton- oder Vibrationssignal auslöst.

geigerzähler test

Bekannt aus Katastrophenfilmen: Der Geigerzähler, das hilfreiche und nützliche Mittel, um die Strahlungskonzentration an verschiedenen Orten zu überprüfen. Das charakteristische Klicken ist den meisten daher im Ohr. Was weniger bekannt sein dürfte, ist die Tatsache, dass das Geiger-Müller-Zählrohr, wie der Geigerzähler korrekt zu bezeichnen wäre, nur ein Teil der Apparatur ist, die wir heute unter diesem Schlagwort verstehen. In unserem Geigerzähler-Vergleich 2020 erfahren Sie, wie ein solches Gerät aufgebaut ist, was genau gezählt wird und worauf zu achten ist, wenn Sie den besten Geigerzähler kaufen möchten.

1. Wie funktioniert ein Geigerzähler?

radioaktiv

Das internationale Gefahrenzeichen für Radioaktivität.

Der Anwendungsbereich für das Geiger-Müller-Zählrohr ist hinreichend bekannt: Es handelt sich um ein Messgerät für radioaktive Strahlung. Je mehr Strahlung vorhanden ist, desto schneller folgen die charakteristischen Klicktöne aufeinander. Viele Geräte verfügen über eine Alarmfunktion, welche ein akustisches Signal abgibt, wenn eine eingestellte Messewertschwelle überschritten wird. Wenn Sie sich für die technischen und physikalischen Details interessieren, legen wir Ihnen Kapitel 5 unseres Vergleichs.

2. Welche Typen von Geigerzählern gibt es?

mulitmeter

Ein klassisches Spannungsmessgerät.

Für den Privatgebrauch sind verschiedene Bauarten von Strahlungsmessgeräten üblich. Die am weitesten verbreitete Form ist die eines digitalen Messgeräts, welches sich von der Optik und Größe an anderen Messinstrumenten wie bspw. dem Spannungsmesser orientiert. Die technisch korrekte Bezeichnung für den umgangssprachlichen Begriff des Geigerzählers lautet Dosisleistungsmessgerät. Diese Bezeichnung sollte nicht mit dem Dosimeter, welches die Strahlung über einen Zeitraum bestimmt, verwechselt werden. In der Praxis jedoch sind viele Geigerzähler Dosimeter.

Diese Modelle sind meist in kompakter Form gebaut und verfügen über eine LCD-Anzeige, welche die gemessenen Werte interpretiert, ein Bedienfeld sowie den Sensor (das Zählrohr). Alle Elemente sind in einem kompakten Gehäuse untergebracht. Im Gegensatz zu Geräten für den professionellen Einsatz im Katastrophenschutz, sind die Geräte für den Privatgebrauch nicht geeicht.

Neben den „klassisch“ anmutenden Messgeräten gibt es auch kleine Zusatzstecker für das Smartphone. Diese beinhalten ebenfalls einen Sensor, der jedoch meist ein Halbleitersensor, kein Geiger-Müller-Zählrohr ist. Über die Verbindung mit dem 3,5-mm-Klinkenanschluss des Smartphones kann eine Datenverbindung hergestellt werden. Mithilfe spezieller Apps lassen sich die gesammelten Daten des Steckers auslesen.

Die Vor- und Nachteile solcher Smartphone-Geigerzähler in der Übersicht:

    Vorteile
  • sehr kompakt
  • preisgünstig
  • ausreichende Genauigkeit
    Nachteile
  • Smartphone benötigt
  • eventuelle Interferenzen mit Mobilfunk

Spektrum

3. Kaufberatung: Was muss ein Geigerzähler haben?

3.1. Typ

gamma-scout

Ein Gamma Scout Handgeigerzähler.

Wie bereits beschrieben, können sich strahlungsbewusste Anwender für zwei verschiedene Bautypen unterscheiden: Entweder greifen Sie nach der Lektüre unseres Geigerzähler-Vergleichs zu einem Handmessgerät oder aber Sie entscheiden sich für einen handlichen Erweiterungsstecker fürs Smartphone.

Die erstere Variante sticht durch eine etwas bessere Handhabung heraus, da keine zusätzlichen Features, wie es beim Smartphone der Fall ist, den Betrieb beeinträchtigen.

Beachten Sie: Die Modelle in unserem Geigerzähler-Vergleich sind lediglich für die Befriedigung der Neugier geeignet! Als wissenschaftlicher Beweis für erhöhte Strahlenbelastung sind die Geräte zu ungenau!

3.2. Messkriterien

sbm 20-1

Das Geiger-Müller-Zählrohr kann man auch einzeln kaufen.

Neben der Art der erfassten Strahlung spielen auch der Messbereich sowie die Genauigkeit eine Rolle bei der Beurteilung von Geigerzählern im Vergleich.

Viele Geigerzähler für den Hausgebrauch erfassen keine Alpha-Strahlung, da die Teilchen sehr groß sind und nicht in die Sphären des Zählrohrs eindringen können. Beta- und Gammastrahlung können jedoch zuverlässig erfasst werden.

Einige Hersteller geben ebenfalls an, dass Röntgenstrahlung von ihren Geräten erfasst werden kann. Da die Unterscheidung zwischen Gamma- und Röntgenstrahlung nicht hinreichend trennscharf ist, kann diese Behauptung mehr oder weniger für alle Modelle gelten, welche auch die elektromagnetische Gammastrahlung erfassen.

Der Messbereich der Geräte weist auf die Genauigkeit hin, welche der Sensor aufweist. Je kleiner die Anzahl an Microsievert ist, die der Sensor pro Stunde erfassen kann, umso geringer ist die Strahlungsbelastung, welche der Sensor wahrnimmt.

3.3. Messungseinstellungen

strahlung messen

Ein Geigerzähler ohne viele Einstellmöglichkeiten.

Einige Modelle bieten die Möglichkeit, das Messintervall selbst festzulegen. Dabei kann häufig zwischen verschiedenen Stufen zwischen 3 und 10 Minuten gewählt werden. Die Geigerzähler messen dann in diesem Intervall die Strahlungsbelastung. Dieser Wert wird dann hochgerechnet, um die Strahlenintensität zu bestimmen. Viele Geräte verfügen zudem über eine Möglichkeit, eine Alarmschwelle festzulegen. Bei Überschreitung derselben ertönt dann ein akustisches Signal.

3.4. Bedienung

Die Hersteller verwenden unterschiedliche Einstellungsoptionen bei ihren Geräten. So existieren Modelle, welche lediglich über einen An-Aus-Schalter verfügen. Andere Modelle bieten verschiedene Einstellungen für die Anzeige der Messergebnisse. Gängige Einstellungen sind die des Umschaltens zwischen µSv/h und CPM (counts per minute).

Einige Modelle sind zusätzlich mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet. Damit lassen sich die Messdaten an den Computer übertragen. Dort besteht die Möglichkeit, Diagramme anzufertigen und ähnliches. So können Sie auch über einen längeren Zeitraum den Überblick über die Strahlenexposition behalten.

Die Smartphone-Geräte verfügen ebenfalls über eine Geigerzähler-App, welche die Dokumentation der Strahlung ermöglicht.

Achtung: Bei einigen Modellen ist die USB-Schnittstelle lediglich zum Laden wiederaufladbarer Batterien geeignet.

4. Strahlenbelastung durch Radioaktivität?

radioaktivität messen

Machen einen Großteil der künstlichen Strahlenbelastung der Menschen aus: Medizinische Bildgebungsverfahren.

Auch wenn durch die Geigerzähler im Vergleich der Teilchenzerfall hör- und ablesbar gemacht werden kann, besteht für die meisten Menschen keine Gefahr durch radioaktive Strahlung. In direkter Umgebung der Atomkraftwerke kommt es laut Bundesamt für Strahlenschutz zu einer erhöhten Anzahl an Leukämiefällen bei Kindern unter fünf Jahren. Woher diese Symptome rühren, ist jedoch noch nicht abschließend erforscht.

Die Strahlenexposition durch natürliche Quellen lag in Deutschland bei 2,35 Milisievert pro Jahr. Bei den künstlichen Strahlenquellen sind vor allem bildgebende Verfahren der Medizin für die Strahlenbelastung verantwortlich. Eine reale Gefahr durch radioaktive Strahlung besteht nicht. Daher sind die Geigerzähler in unserem Vergleich lediglich zu Zwecken der Neugierbefriedigung geeignet. Das sollte Ihnen bewusst sein, wenn Sie ein Geiger-Müller-Zählrohr kaufen möchten.

Vergrößerbare Karte der Atomkraftwerke weltweit:

weltkarte

5. Wie sieht es mit dem technischen und physikalischen Hintergrund aus?

5.1. Aufbau des Geiger-Müller-Zählrohrs

Korrekte Terminologie

In der Technik ist oft Präzision erforderlich. Daher die Klarstellung: Streng genommen ist ein Geiger-Müller-Zählrohr immer nur ein Teil der Apparatur, die im Allgemeinen als Geigerzähler bezeichnet wird. Dazu kommen häufig noch Komponenten wie Display und Lautsprecher.

Das Geiger-Müller-Zählrohr ist der Hauptbestandteil des Geigerzählers. Dieser besteht aus einer länglichen Hülle, die meist aus Metall gefertigt ist. Im Zählrohr befinden sich eine Kathode (negativ geladene Spule) und eine Anode (entgegengesetzte Spule). Im Rohr befindet sich zudem ein Gasgemisch (meist Luft, zuweilen aber auch ein Edelgas wie Argon oder Xenon). Durch die Elektroden liegt eine Hochspannung im Zählrohr an.

Radioaktive Strahlung sorgt dafür, dass Atome zerfallen. Wenn dies der Fall ist, existieren freie Protonen und Elektronen. Sobald diese in das Zählrohr geraten, entlädt sich die Spannung im Gas, es kommt zum charakteristischen Klickton. Die aufgelöste Gasentladung hat eine gleichbleibende Stromstärke, es lässt sich daher nicht an einer Entladung ablesen, wie stark die radioaktive Strahlung tatsächlich ist. Um Aussagen über die Strahlungsintensität zu treffen, sind mehrere Messungen in Abständen voneinander notwendig.

geigerzähler funktion

Bei älteren oder professionellen Geigerzählern ist das Zählrohr deutlich erkennbar.

Nach einer Entladung besteht eine gewisse Totzeit, in welcher keine Ionisation der Kammer möglich ist. Im Anschluss läuft noch einmal eine Regenerationszeit ab, bevor das Zählrohr wieder zum Einsatz kommen kann. Diese Zeiten sind im Verständnis von Normalbürgern recht kurz, gelten jedoch in der Physik (und besonders in der Messtechnik) als lang: Sie betragen ca. 100 Mikrosekunden, also ein Zehntausendstel (1/10.000) einer Sekunde.

Da sich im Geiger-Müller-Zählrohr nur die Anzahl der Entladungen, nicht aber ihre Stärke messen lassen, ist der Begriff „Zähler“ durchaus korrekt. Auch andere Strahlenmessgeräte werden als „Zähler“ bezeichnet, obwohl diese auch der Energiemessung oder Strahlenartunterscheidung dienen. In modernen Geräten stecken häufig Halbleitersensoren, die weniger Spannung brauchen und weniger empfindlich sind, im Grunde aber ähnlich arbeiten.

5.2. Eine kleine Einheitenkunde

Viele physikalische Zusammenhänge sind kompliziert zu verstehen, da es eine Vielzahl von Einheiten gibt, welche bestimmte Eigenschaften messbar machen. Wir fassen Ihnen in der folgenden Tabelle die wichtigsten Einheiten für den Geigerzähler-Vergleich zusammen:

Größe Einheit Abkürzung Erklärung
Aktivität Becquerel Bq Die Einheit gibt die Anzahl der Atomkerne an, welche pro Sekunde radioaktiv zerfallen. Ein Bequerel entspricht demnach dem Zerfall von einem Teilchen pro Sekunde. Meist ist ein Vorsatz nötig (Kilo-, Mega-, Giga- etc.).
Spannung Volt V Die Spannung gibt an, welche Energie nötig ist, um eine elektrische Ladung zu bewegen.
Äquivalentdosis Sievert Sv Die Einheit bietet eine gewichtete Angabe zur Strahlenbelastung von biologischen Organismen. Bei radioaktiver Strahlung entspricht die Äquivalentdosis der absorbierten Energie pro Masseeinheit. Meist ist ein Vorsatz nötig (Milli-, Micro- oder Nano-).
Halbwertszeit Jahr y Bezeichnet die Zeitspanne, in welcher die Hälfte der Atomkerne zerfallen. Es besteht eine indirekte Proportionalität zur Aktivität, d.h., wenn die Halbwertszeit lang ist, fällt die Aktivität entsprechend niedrig aus.

5.3. Welche Arten radioaktiver Strahlung gibt es?

Zunächst einmal sei erwähnt, dass der Zerfall von Atomen ein normaler Vorgang ist und so gut wie jedes Element über einen kürzeren oder längeren Zeitraum zerfällt. Der Begriff der Radioaktivität wurde von Marie und Pierre Curie geprägt und bezeichnet die Eigenschaft besonders instabiler Isotope (Erscheinungsformen) von Elementen, schnell zu zerfallen. Bei dem so genannten radioaktiven Zerfall entsteht Strahlung, welche durch den Geigerzähler hörbar gemacht werden kann.

gammastrahlung

Beim Kernzerfall tritt elektromagnetische Gamma-Strahlung aus.

Diese Strahlung wird in drei Arten unterteilt:

  • Alpha-Strahlung (α-Strahlung)
  • Beta-Strahlung (β-Strahlung)
  • Gamma-Strahlung (ɣ-Strahlung)

Jeder radioaktive Zerfall lässt sich in eine dieser drei Kategorien, die von Ernst Rutherford festgelegt wurden, einteilen. Die Quellen der Strahlung werden analog (nicht nur beim Geigerzähler) als Alpha-, Beta- oder Gamma-Strahler bezeichnet.

Alpha-Strahlung ist die am häufigsten vorkommende radioaktive Strahlung. Sie ist eine Teilchenstrahlung, die aus Helium-4-Atomen besteht. Diese haben neben den zwei Protonen im Atomkern noch zwei Neutronen, wodurch das Teilchen die doppelte Masse erhält. Im weiteren Sinne werden alle Helium-4-Isotope, auch wenn sie nicht aus radioaktivem Zerfall stammen, als α-Teilchen bezeichnet.

Alpha-Strahlung ist für den menschlichen Körper recht ungefährlich, da die Teilchen durch ihr großes Volumen und die große Masse nicht sehr weit in den menschlichen Körper eindringen können (man geht von einer Eindringtiefe von 25 µm aus, damit werden nur die bereits abgestorbenen oberen Hautschichten betroffen). Wird jedoch ein Alphastrahler inkorporiert, d.h. in den Körper aufgenommen, kann die ionisierende Strahlung schnell lebenswichtige Organe angreifen. Für Alphastrahlung wird eine zwanzigfach höhere Äquivalentdosis als für Beta- und Gammastrahlung angenommen.

Keine reale Gefahr: In der Natur vorkommende Alphastrahler sind u.a. Radium, Radon, Thorium und Uran. Die Gefahr, diese Elemente versehentlich in den Organismus aufzunehmen, ist sehr gering.

Beta-Strahlung ist eine weitere (und zugleich häufigere) Form der radioaktiven Strahlung. Beim Beta-Zerfall wandelt sich ein Element in ein Isotop eines benachbarten Elements. Dabei wird entweder die Kernladungszahl erhöht (β-Stahlung) oder verringert (β+-Stahlung). Beim Beta-Zerfall werden auch Positronen und Neutrinos freigesetzt, was für ein kontinuierliches Energiespektrum sorgt.

hautkrebs

Ist man radioaktiver Strahlung über einen längeren Zeitraum ausgesetzt, kann es zur Bildung von Hautkrebs kommen.

Wenn Betastrahlung auf den menschlichen Körper trifft, kann es zu Hautschädigungen kommen. Bei längerer Exposition treten Verbrennungen auf, zudem kann Hautkrebs als Spätfolge auftreten. Inkorporierte Betastrahler können zu Schilddrüsenkrebs führen. Da die meisten Betastrahler schwere Elemente sind, ist diese Gefahr jedoch gering.

Die Gammastrahlung ist – im Gegensatz zu den oben genannten Arten – eine elektromagnetische Strahlung, welche beim radioaktiven Zerfall von Materie entsteht. Gammastrahlung hat eine recht hohe Quantenenergie und verfügt über eine Wellenlänge, die kleiner als 0,005 Nanometern ist. Aufgrund dieser Eigenschaften hat Gammastrahlung eine deutlich erhöhte Durchdringungsrate. Es gibt eine gewisse Überschneidung mit Rötgenstrahlung.

Gammastrahlung kann, auch durch die hohe Durchdringungsfähigkeit, sehr schädlich für den menschlichen Organismus sein. Durch Wechselwirkungen im Körper können somatische oder genetische Schäden an betroffenen Zellen auftreten. Wenn der Körper über einen längeren Zeitraum Gammastrahlen ausgesetzt ist, kann es zum Absterben von lebenswichtigen Zellen kommen.

Schon gewusst? Gammastrahlung tritt immer im Zusammenhang mit Alpha- oder Betastrahlung auf.

6. Fragen und Antworten rund um das Thema Geigerzähler

6.1. Was kostet ein Geigerzähler?

Für den Privatgebrauch sind die Geräte zumeist in einem Preissegment zwischen 100 und 350 € gehalten, wobei die Smartphone-Erweiterungen günstiger zu stehen kommen, sie liegen meist bei Preisen um die 50 €. Der Preis der Geräte hängt mit Art und Anzahl der verbauten Sensoren zusammen: Manche Handgeräte haben zwei Zählrohre verbaut, um eine bessere Aussagekraft zu ermöglichen. Diese Modelle sind tendenziell teurer als solche mit nur einem verbauten Sensor.

6.2. Welche Strahlung misst der Geigerzähler?

Abhängig von der verbauten Sensortechnik misst der Geigerzähler im Test sowohl Alpha-, als auch Beta- und Gammastrahlung. Vor allem die modernen Halbleitersensoren können auch Alphastrahlung erkennen, was Geräten mit klassischen Zählrohren aufgrund der Bauweise meist nicht möglich ist. Da Alphastrahlung jedoch nicht sehr weit reicht, ist die Messung von Beta- und Gammastrahlung das entscheidende Leistungsmerkmal von Geigerzählern. Die wichtigsten Geigerzähler-Einheiten sind Microsievert und CPM.

Dieses Video zeigt nochmal die Funktion von Geigerzählern:

6.3. Wo werden Geigerzähler eingesetzt?

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Geigerzähler können überall eingesetzt werden, um Teilchenzerfall nachzuweisen.

Professionelle Geigerzähler werden im Strahlenschutz eingesetzt, um Erkenntnisse über die Kontamination von Räumen zu gewinnen. Nicht zu verwechseln sind Geigerzähler mit Personendosimetern, welche u.a. von medizinischem Personal getragen werden. Sie können jedoch auch Personendosimeter kaufen, welche eine leicht andere Form als die klassichen Messgeräte aufweisen. Manche Werkzueg-Verleihs bieten die Möglichkeit, einen Geigerzähler auszuleihen.

6.4. Wer hat den Geigerzähler erfunden?

Der Name des Geiger-Müller-Zählrohrs geht auf die beiden Wissenschaftler zurück, welche dieses Instrument entscheidend mitentwickelt haben: Hans Geiger und Walther Müller. Im Jahr 1928 wurden deren Forschungsergebnisse zum ersten Mal veröffentlicht. Es handelt sich demnach nicht um eine Marke, sondern die Erfinder.

Bastelwütige können sich im Übrigen daran versuchen, einen Geigerzähler selber zu bauen. Dazu wird etwas Geschick und Sachverstand benötigt: Eine Anleitung ist auf entsprechenden Hobbyseiten einsehbar. Einen Geigerzähler-Bausatz gibt es jedoch nicht zu kaufen.

Vorsicht: Da das Zählrohr unter hoher Spannung steht, sollten Sie beim Basteln und dem folgenden Geigerzähler-Test unbedingt vorsichtig sein!

6.5. Geigerzähler bei der Stiftung Warentest

Die Stiftung Warentest bisher noch keinen Geigerzähler-Test durchgeführt. Einen Geigerzähler-Testsieger (bzw. Radioaktivitäts-Messgerät-Test) mit dem Segen des Bundesministeriums für Verbraucherschutz werden Sie daher nicht finden.

Bildnachweise: shutterstock.com/Juergen Faelchle, shutterstock.com/Red Martial, shutterstock.com/Sergey Kamshylin, shutterstock.com/Eirik Gumeny, shutterstock.com/srisakorn wonglakorn, shutterstock.com/Milosz Maslanka (chronologisch bzw. nach der Reihenfolge der im Kaufratgeber verwendeten Bilder sortiert)

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