Thermolumineszenz-Dosimeter und Verfahren zu seiner llerstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Thrermolumi- neszenz-Dosimeter zum Messen ionisierender Strahlungen, bei dem in einer für Licht durchlässigen Glasröhre ein Träger mit einem thermolumineszierenden Material und ein elektrisches Heizelement anfgeor Snet sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Dosimeters.
Es ist bekannt, dass bestimmte Stoffe, wie Kalziumfluorid, die mit ionisierenden oder nuklearen Strahlungen bestrahlt sind, bei Erhitzung diese empfangene Energie in Form von Licht wieder an die Umgebung abgeben.
Von diesen Stoffen wird gesagt, dass sie thermolumineszierend sind. Zum Messen der empfangenen Energiedosis derartiger Bestrahlungen werden Thermolumineszenz-Dosimeter angewandt, die grundsätzlich aus einem Körper bestehen, der nachstehend mit Träger bezeichnet wird und der aus einem thermolumineszierenden Stoff hergestellt ist oder mit einer Schicht eines solchen Stoffes überzogen ist. Nach der Bestrahlung wird das Dosimeter in ein Messgerät gebracht, in dem der Träger erhitzt wird, wobei die ausgesandte Lichtmenge gemessen wird.
Es ist üblich, den Träger in einer luftdicht verschlossenen, für Licht IdWrchlässigen Umhüllung, z. B. einem Glasrohr, anzuordnen und auch ein elektrisches Heizelement in einer festen Lage in bezug auf den Träger in der Umhüllung anzubringen. Dieses Heizelement wird im Messgerät mit einer elektrischen Stromquelle verbunden und ist daher mit durch die Wand der luftdicht verschlossenen Umhüllung hindurchgeführten Anschlussdrähten versehen.
Bin dìeraTtite6 thermolumineszenz-Dosimeter ist aus der französischen Patentschrift 1 266 895 bekannt.
Sind die Stromleiter am einen Ende der röhrenförmigen Umhüllung durchgeführt, so wird die Anordnung des Dosimeters im Messgerät infolge des notwendigen Gebrauches einer entsprechenden Steckdose beschränkt.
Der unvermeidliche Zeitverlust infolge der Anordnung des Dosimeters in der Steckdose und der Entfernung desselben aus der Steckdose behindert eine schnelle Durchführung von Messungen, wenn viele Dosimeter nacheinander behandelt werden müssen. Die Verkür zung der Zeit, während der ein Dosimeter sich im Messgerät befindet, ist somit kaum möglich.
Mit Rücksicht auf die vielfache Anwendung solcher Dosimeter als ein persönliches in einem Kleidungsstück getragenes Überwachungsgerät ist es wichtig, dass die Abmessungen der Umhüllung möglichst gering sind.
Dies trägt ausserdem zur Herabsetzung des für Speicherung und Verpackung von Vielzahlen von Dosimetern benötigten Raumes bei, die für ausgedehnte Anwendung auf Lager gehalten werden müssen.
Die Erfindung bezweckt, die Abmessungen möglichst zu verringern und die für die Erhitzung des Heizelementes benötigte elektrische Verbindung im Messgerät auf einfache Weise herzustellen. Nach der Erfindung ist das T'hermolumfinoszenz-Dosimeber dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre an beiden Enden von mit der Wand der Röhre luftdicht verbundenen Halterungen für die in beiden Richtungen axial über das Heizelement hervorragenden S^bromzufuhrungsleiftor verschlossen ist.
Erfindungsgemäss ist das Verfahren zur Herstellung eines solchen Thermolumineszenz-Dosimeters dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre und die Halterungen der Stromzuführungsdrähte durch Hochfrequenzenergie miteinander verschmolzen werden. Die Halterungen der Zufuh.rungsdrähte können als Metallkappen ausgebildet sein, deren abgebogene Ränder die Röhrenenden mit einem im Verhältnis zur Länge der Röhre geringen Abstand umgeben und mit diesen Enden über eine Zwischenschicht luftdicht verschmolzen sind.
Bei der Herstellung der durch Erhitzung erhaltenen Verbindungen, die den Verschluss an den Enden der Glasröhre bilden, muss dafür gesorgt werden, dass Beschädigung des thermolumineszierenden Trägers infolge zu starker Erhitzung verhütet wird. Die übliche Schmelztechnik zum Verschliessen von Glasröhren, bei der ein Gasbrenner angewandt wird, kann in diesem Falle nur dann ohne Verringerung der Strahlungsempfindlichkeit des thermolumineszierenden Materials infolge zu hoher Temperatur benutzt werden, wenn die Schmelzstellen genügend weit von den Enden des thermolummeszileren- den Trägers entfernt sind. Diese unerwünschte Vergrös serung der Länge der Umhüllung des Dosimeters wird nach der Erfindung vermieden.
Zum Verschliessen der Enden der Glasröhre können Metallplatten verwendet werden, die mit Hilfe von Hochfrequenzerhitzung an den Rändern durch Schmelzen von Glas mit der Röhre verbunden werden. Bei Anwendung von Glasplatten kann ein örtliches Schmelzen durch Hochfrequenzerhitzung erzielt werden, wenn ein ununterbrochener Metalldraht, der z. B. aus Kupfer be steht, sich zwischen dem Rand jedes Endes der Glasröhre und den Verschlussplatten befindet.
Zum Schützen des Schweissrandes wird vorzugs weise an jedem Endle eine Metalilkappe vorgesehen, die leitend mit einem Stromzuführungsdraht für das Heizelement verbunden ist und deren abgebogener Rand mit der Aussenoberfläche der Glasröhre auf bekannte Weise unter Zuhilfenahme einer selbsthärtenden Kittmasse verbunden ist. Diese Verbindung braucht nicht luftdicht zu sein. Jede Kappe hat eine verhältnismässig grosse Aussenoberfläche, wodurch ein befriedigender Kontakt mit im Messgerät vorhandenen Stromleitern gewährleistet ist, die beim Einführen des Dosimeter letztere auffangen, wodurch der Austausch schneller vor sich gehen kann.
Einige Ausführungsformen des Dosimeters nach der Erfindung sind in den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung dargestellt.
Die Umhüllung des Dosimeters besteht aus einem Glasrohr 4 in Form eines Zylindermantels. Der Träger 1 des thermolumineszierenden Materials hat gleichfalls die Form eines Rohres und ist koaxial in der Umhüllung angebracht. An beiden Enden ist eine zylindrische Metallkappe 5 über das Rohr 4 geschoben und mit der Wand des Rohrs luftdicht verbunden. Zu diesem Zweck kann eine Lotverbindung 6 benutzt werden; das Glas muss dann auf bekannte Weise zunächst einer elektrolytischen Behandlung unterworfen werden und wird z. B. mit Silberpaste bestrichen, wonach es auf elektrolytischem Wege mit Kupfer überzogen wird. Dann kann mit Zinn gelötet werden. Das Glasrohr 4 und die beiden Kappen 5 bilden die geschlossene Umhüllung 2. Der Träger 1 ist auf der Aussenoberfläche mit einer Schicht aus thermolumineszierendem Material versehen und ist aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt.
Durch diesen Träger ist das Heizelement geführt, dessen Stromzuführungsdrähte 3 in den Öffnungen 7 in den Kappen 5 enden, wo sie durch einen Lottropfen 8 an diesen Kappen befestigt sind.
In der Ausführungsform der Fig. 2 werden die Öffnungen beiderseits des Glasrohres 4 mit einer Metallscheibe 9 abgedeckt, die am Rohr 4 festgeschmolzen ist.
Diese Schmelzbearbeitung kann durch induktive Erhitzung lediglich in der Scheibe erfolgen, so dass das Glas nur an der Stelle schmilzt, an der es mit dem Metall in Berührung kommt. Die Anschlüsse 3 des Heizkörpers erstrecken sich auf beiden Seiten durch die Öffnung 10 in der Mitte jeder Scheibe 9, wo sie durch einen Lottropfen 11 mit dieser Scheibe verbunden werden. Jedes Ende wird dann mit einer zylindrischen Kappe 5 abgedeckt, die jedoch nicht am Glas des Rohres 4 festgelötet ist, sondern sich am Glas haftet, während der elektrische Kontakt mit dem Heizkörper durch den Lottropfen lt hergestellt wird.
In der Ausführungsform der Fig. 3 werden die Öffnungen beiderseits des Glasrohres 4 mit einer Glasscheibe 12 abgedeckt, in deren Mitte eine Öffnung vorgesehen ist, durch die ein kleines Metallrohr 13 geführt ist, das am Glas festgelötet ist. Die Anschlüsse 3 des Heizkörpers werden durch diese Rohre geführt. Diese Anschlüsse werden mit dem Metallrohr mittels eines Lottropfens 11 verbunden. Das Festschmelzen der Glasscheiben 12 am Glasrohr 4 erfordert eine örtliche Er Erhitzung entlang des Ringes, entlang dessen eine derartige Befestigung verwirklicht werden muss. Dies ist möglich, da an dieser Stelle ein Metallring 14 angebracht ist, der durch Hochfrequenzenergie erhitzt werden kann. Gleich wie in den beschriebenen Ausführungsformen werden die beiden Enden mit einer zylindrischen Kappe 5 abgedeckt.
Bei einem Dosimeter nach einer dieser Ausführungsformen kann die Umhüllung völlig luftdicht verschlossen werden. Die Kontaktform der Kappen ist derartig, dass zwei federnde Klemmen des Messgerätes sich ohne Schwierigkeiten rings um jede Kappe schliessen und einen befriedigenden Kontakt herstellen können, dank der verhältnismässig grossen Kontaktoberfläche der Kappen. Dadurch lässt sich das Anschliessen des Heizkörpers an die Energiequelle leicht automatisieren. Ausserdem kann bei diesen Ausführungsformen das Messgerät derart aufgebaut werden, dass das Dosimeter oberhalb einer Öffnung losgelassen werden darf, wobei es automatisch in die gewünschte Lage fällt.
Thermoluminescent Dosimeter and Procedure for Making It
The invention relates to a thromoluminescence dosimeter for measuring ionizing radiation, in which a carrier with a thermoluminescent material and an electrical heating element are mounted in a glass tube that is transparent to light, and to a method for producing this dosimeter.
It is known that certain substances, such as calcium fluoride, which are irradiated with ionizing or nuclear radiation, release this received energy back into the environment in the form of light when heated.
These substances are said to be thermoluminescent. To measure the absorbed dose received from such irradiations, thermoluminescence dosimeters are used, which basically consist of a body, which is referred to below as a carrier and which is made of a thermoluminescent substance or is coated with a layer of such a substance. After the irradiation, the dosimeter is placed in a measuring device in which the carrier is heated and the amount of light emitted is measured.
It is customary to place the carrier in an airtight, light-permeable envelope, e.g. B. a glass tube, to be arranged and also to attach an electrical heating element in a fixed position with respect to the carrier in the envelope. This heating element is connected to an electrical power source in the measuring device and is therefore provided with connecting wires passed through the wall of the hermetically sealed casing.
Bin dìeraTtite6 thermoluminescence dosimeter is known from French patent specification 1,266,895.
If the conductors are passed through at one end of the tubular casing, the disposition of the dosimeter in the measuring device is restricted as a result of the necessary use of a corresponding socket.
The inevitable loss of time as a result of placing the dosimeter in the socket and removing it from the socket prevents measurements from being carried out quickly when many dosimeters have to be treated in succession. It is therefore hardly possible to shorten the time during which a dosimeter is in the measuring device.
In view of the frequent use of such dosimeters as a personal monitoring device worn in an item of clothing, it is important that the dimensions of the envelope are as small as possible.
This also helps reduce the space required to store and package multiple dosimeters that must be kept in inventory for extended use.
The invention aims to reduce the dimensions as much as possible and to produce the electrical connection in the measuring device required for heating the heating element in a simple manner. According to the invention, the thermolumfinoscence dosimber is characterized in that the tube is closed at both ends by mounts, connected airtight to the wall of the tube, for the bromine feed gate protruding axially in both directions over the heating element.
According to the invention, the method for producing such a thermoluminescence dosimeter is characterized in that the tube and the holders of the power supply wires are fused together by high-frequency energy. The holders of the supply wires can be designed as metal caps, the bent edges of which surround the tube ends at a small distance in relation to the length of the tube and are fused to these ends in an airtight manner via an intermediate layer.
When making the connections obtained by heating, which form the closure at the ends of the glass tube, care must be taken to prevent damage to the thermoluminescent substrate due to excessive heating. The usual melting technique for closing glass tubes, in which a gas burner is used, can only be used in this case without reducing the radiation sensitivity of the thermoluminescent material due to excessively high temperatures, if the melting points are sufficiently far away from the ends of the thermoluminescent carrier . This undesirable increase in the length of the casing of the dosimeter is avoided according to the invention.
To close the ends of the glass tube, metal plates can be used which are connected to the tube with the aid of high-frequency heating at the edges by melting glass. When using glass plates, local melting can be achieved by high-frequency heating if an uninterrupted metal wire, e.g. B. made of copper, is located between the edge of each end of the glass tube and the closure plates.
To protect the welding edge, a metal cap is preferably provided at each end, which is conductively connected to a power supply wire for the heating element and whose bent edge is connected to the outer surface of the glass tube in a known manner with the aid of a self-hardening putty. This connection does not need to be airtight. Each cap has a relatively large outer surface, which ensures a satisfactory contact with the current conductors present in the measuring device, which catch the latter when the dosimeter is inserted, so that the exchange can take place more quickly.
Some embodiments of the dosimeter according to the invention are shown in Figs. 1, 2 and 3 of the drawing.
The casing of the dosimeter consists of a glass tube 4 in the form of a cylinder jacket. The carrier 1 of the thermoluminescent material also has the shape of a tube and is mounted coaxially in the envelope. At both ends, a cylindrical metal cap 5 is pushed over the tube 4 and connected to the wall of the tube in an airtight manner. A solder connection 6 can be used for this purpose; the glass must then first be subjected to an electrolytic treatment in a known manner and is z. B. coated with silver paste, after which it is coated electrolytically with copper. Then you can solder with tin. The glass tube 4 and the two caps 5 form the closed envelope 2. The carrier 1 is provided on the outer surface with a layer of thermoluminescent material and is made of a material that conducts heat well.
The heating element is guided through this support, the power supply wires 3 of which end in the openings 7 in the caps 5, where they are attached to these caps by a drop of solder 8.
In the embodiment of FIG. 2, the openings on both sides of the glass tube 4 are covered with a metal disk 9 which is fused to the tube 4.
This melt processing can only take place in the pane by inductive heating, so that the glass only melts at the point where it comes into contact with the metal. The connections 3 of the radiator extend on both sides through the opening 10 in the middle of each disk 9, where they are connected to this disk by a drop of solder 11. Each end is then covered with a cylindrical cap 5 which, however, is not soldered to the glass of the tube 4, but adheres to the glass, while the electrical contact with the heating element is made by the solder drop.
In the embodiment of FIG. 3, the openings on both sides of the glass tube 4 are covered with a glass pane 12, in the center of which an opening is provided through which a small metal tube 13 is passed, which is soldered to the glass. The connections 3 of the radiator are led through these pipes. These connections are connected to the metal pipe by means of a solder drop 11. The fusing of the glass panes 12 to the glass tube 4 requires local heating along the ring, along which such a fastening must be implemented. This is possible because a metal ring 14 is attached at this point, which can be heated by high-frequency energy. As in the described embodiments, the two ends are covered with a cylindrical cap 5.
In the case of a dosimeter according to one of these embodiments, the envelope can be closed completely airtight. The contact form of the caps is such that two resilient clamps of the measuring device close without difficulty around each cap and can establish a satisfactory contact thanks to the relatively large contact surface of the caps. This makes it easy to automate the connection of the radiator to the energy source. In addition, in these embodiments the measuring device can be constructed in such a way that the dosimeter can be released above an opening, whereby it automatically falls into the desired position.