DD153741A1

DD153741A1 - VARIABLE MEASURING CHAMBER FOR ALPHA-SPECTROMETRY WITH SEMICONDUCTOR DETECTORS

Info

Publication number: DD153741A1
Application number: DD22463080A
Authority: DD
Inventors: Rainer Gellermann; Detlef Hebert
Original assignee: Rainer Gellermann; Detlef Hebert
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1982-01-27

Abstract

Variable Messkammer fuer die Alphaspektrometrie mit Halbleiterdetektoren. Die Erfindung beschreibt eine Messkammer, die sich fuer die quantitative Bestimmung alphastrahlender Isotope durch Alphaspektrometrie eignet. Ziel der Erfindung ist es, bekannte technische Loesungen dahingehend zu verbessern, dass die Messkammer variabel einsetzbar ist und die Messgeometrie einfach und mit hoher Reproduzierbarkeit veraendert werden kann. Diese Aufgabe wird geloest, indem der Detektor in eine Huelse eingesetzt wird, die durch eine Andrueckvorrichtung mechanisch stabil in der Kammer gehaltert wird und indem der Kammerfuss detektorseitig mit einem Hohlzylinder versehen ist, welcher zur Aufnahme von Unterlegscheibe, Praeperat und Blendenanordnung dient. Die Erfindung kann zur quantitativen Bestimmung der schweren alphastrahlenden Radionuklide angewendet werden.Variable measuring chamber for alpha spectrometry with semiconductor detectors. The invention describes a measuring chamber which is suitable for the quantitative determination of alpha-emitting isotopes by alpha spectrometry. The aim of the invention is to improve known technical solutions to the effect that the measuring chamber can be used variably and the measuring geometry can be changed easily and with high reproducibility. This object is achieved by the detector is inserted into a Hülse, which is mechanically stable supported by a pressing device in the chamber and by the chamber foot detector side is provided with a hollow cylinder which serves to receive washer, Praeperat and diaphragm assembly. The invention can be used for the quantitative determination of heavy alpha-emitting radionuclides.

Description

Variable Meßkammer für die Alphaspektroinetrie mit HalbleiterdetektorenVariable measuring chamber for alpha spectroscopy with semiconductor detectors

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Meßkaimner, die als Teil eines hochauflösenden Alphaspektrometers für die quantitative Bestimmung alphastrahlender Elemente (durch Isοtopenverdünnungsanalyse) und/oder die Messung der Isotopenzusammensetzung schwerer Radionuklide eingesetzt werden kann_o.The invention relates to a Meßkaimner that can be used as part of a high-resolution alpha spectrometer for the quantitative determination of alpha-emitting elements (by Isοtopenverdünnungsanalyse) and / or the measurement of the isotopic composition heavy radionuclides _o .

Hochauflösende Alphaspektrometrie setzt reine und dünne Präparate voraus und erfordert Messungen in vakuumdichten Meßkammer: bei Drücken<10 Pa₀ Die energetische Auflösung eines Alphaspektrometers wird unter diesen Voraussetzungen hauptsächlich durch den Detektor-Präparat~Abstand$ die Blendenanordnung sowie die aktive Detektorfläche beeinflußte Die optimalen Meßbedingungen hängen aufgrund der Zählstatistik stark von der Aktivität der zuHigh-resolution alpha spectrometry requires pure and thin specimens and requires measurements in a vacuum-tight chamber: at pressures <10 Pa ₀ Under these conditions, the energy resolution of an alpha spectrometer is influenced mainly by the detector specimen distance the aperture arrangement and the active detector area due to the counting statistics strongly on the activity of

untersuchenden Proben ab_e Soll das Spektrometer für unterschiedlich aktive Präparate genutzt werden und/oder werden unterschiedliche Anforderungen an die Energieauflösung gestellt, so erweist sich eine variabel .einsetzbare Meßkammer als sinnvolle ·test samples from _e is to be used the spectrometer for different active compounds and / or placed on the energy resolution of different requirements, so a variable .einsetzbare measuring chamber proves to be meaningful ·

Um Absolutmessungen der Aktivität zu ermöglichen? muß eine gewählte Meßgeometrie mit hoher Genauigkeit reproduzierbar sein«.To enable absolute measurements of the activity? a selected measuring geometry must be reproducible with high accuracy «.

Die bisherigen technischen Lösungen sind weitgehend auf spezielle Meßaufgaben zugeschnitten« Das bedingt eine geringe Variabilität in.der Anwendung und steht" einer Fertigung in größeren Stückzahlen entgegen«, .The previous technical solutions are largely tailored to special measuring tasks. "This requires a low variability in the application and is" contrary to a production in larger quantities ",.

Ih der UB-PS 3 663 818 wird eine Apparatur für die.Messung hochaktiver Proben durch Alphateilchen beschriebene Die Meßkammer besteht aus einem glockenförmigen Rezipienten, in dem sich in einem zylindrischen Gehäuse_s dessen unteres offenes Ende einen Kollimator bildet, der Halbleiterdetektor befindet. Mit Hilfe - eines drehbaren Probenwechslers werden die Präparate unter dem Kollimator justiert* Durch die Verwendung des Kollimators ist die Geometrie der Meßanordnung gut reproduzierbar* Der große Abstand Präparat-Detektor setzt jedoch eine ausreichend hohe Aktivität des Präparates voraus_e Ih the UB-PS 3 663 818 an apparatus for.Messung highly active samples by alpha particles described The measuring chamber consists of a bell-shaped recipient, in which a cylindrical housing _s whose lower open end forms a collimator, the semiconductor detector is located. With the help of a rotatable sample changer, the specimens are adjusted under the collimator. By using the collimator, the geometry of the measuring arrangement is easily reproducible. However, the large distance specimen detector presupposes a sufficiently high activity of the specimen _e

Die Alphaspektrometrie schwach aktiver Präparate ist mit einer von LASSEN und SELMAN (Radi ο ehe m«, Radioanal· Lette 30 (197?) 247) beschriebenen Meßkammer mögliche Die Meßkammer besteht aus einem als Hohlzylinder ausgebildeten Kammerkörper, in dessen oberen Teil der Detektor montiert ist und der nach oben durch den Kammerdeckel abgeschlossen wird, sowie einemKammerfuß, der gleichzeitig- als Präparathalterung diente Diese Meßkammer ist einfach handhabbar, gut evakuierbar und weist eine hohe Reproduzierbarkeit der Meßgeometrie auf„ Nachteilig an dieser technischen Lösung ist , daß sie nur für einen Detektortyp und nur eine Meßgeometrie verwendbar ist.The alpha spectrometry of weakly active preparations is possible with a measuring chamber described by LASSEN and SELMAN (Radioso m, Radioanal 20 (197) 247). The measuring chamber consists of a hollow body designed as a chamber body, in the upper part of the detector is mounted This measuring chamber is easy to handle, easy to evacuate and has a high reproducibility of the measuring geometry. A disadvantage of this technical solution is that it can only be used for one type of detector and one detector only one measuring geometry can be used.

Ziel der,_Erf indun^Aim of, _First Indun ^

Die Erfindung hat zum Ziel, eine Meßkammer zu entwickeln^ die sich bei einfacher Handhabung und hoher Eeproduzierbarkeit der Messungen durch eine große Variabilität in der Anwendung aus- · zeichnet, und in Abhängigkeit vom Meßproblem die Wahl optimaler Meßbedingungen gestatteteThe object of the invention is to develop a measuring chamber which is characterized by a great variability in the application with simple handling and high eeproducibility of the measurements, and permits the choice of optimal measuring conditions depending on the measuring problem

Durch die daraus, resultierende große Einsatzbreite der Meßkammer ist eine Serienfertigung ökonomisch vorteilhaft»As a result of the resulting large application range of the measuring chamber, mass production is economically advantageous »

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_s eine variable Meßkammer für die Alphaspektrometrie mit Halbleiterdetektoren zu schaffen, die auf einfache Art eine optimale Wahl der Meßbedingungen gestattet j die einfach in der Handhabung ist und deren Meßgeometrie eine hohe Eeproduzierbarke it aufweist«, Die Aufgabe wird gelöst durch eine Meßkammer_f deren variabel gestaltete Einsätze eine leichte Veränderung der Me-ßgeometrie und eine einfache Auswechselung des: Detektors ermöglichen· Die Meßkammer besteht aus einem vakuumdicht verschließbaren Kammerkör-, per·, Kammerfuß und Kammer de ekel« Kammerfuß und. Kammer de ekel sind mit Rundringdichtungen versehene Der Kammerdeckel -wird mit zwei gegenüberliegenden Schrauben an den Kammerkörper ange- ^: schraubt» Der Kammerfuß kann bei Langzeitmessungen mit zwei um 90 gegenüber den ersten versetzten Schrauben ebenfalls an den Kammerkörper angeschraubt werden, um eine ausreichende Vakuumdichtung zu gewährleisten»The invention is based on the _object's create a variable measuring chamber for alpha spectrometry with semiconductor detectors, which allows a simple way an optimal choice of measurement conditions j easy to use and the measurement geometry high Eeproduzierbarke it has, "The object is achieved by a measuring chamber _f whose variably designed inserts allow a slight change in the Me-ßgeometrie and a simple replacement of the: · The measuring chamber consists of a vakuumdicht sealable Kammerkör-, per ·, Kammerfuß and chamber de disgust «Kammerfuß and. The chamber lid is attached to the chamber body with two opposing screws ^. »For long-term measurements, the chamber base can also be screwed to the chamber body by 90 compared to the first staggered screws to ensure a sufficient vacuum seal »

Die Evakuierung der Meßkammer ist -über einen am Kammerdeckel befindlichen Anschlußstutzen möglich*The evacuation of the measuring chamber is possible via a connecting piece located on the chamber lid *

Der Kammerkörper besteht aus einem beidseitig offenen Hohlzylinder mit unterschiedlichen Innendurchmessern« Der obere Teil mit einem etwas größeren Innendurchmesser alsThe chamber body consists of a hollow cylinder open on both sides with different inside diameters «The upper part with a slightly larger inner diameter than

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tier untere Teil dient zur Aufnahme des Detektors* Durch die Öffnung im unteren Teil des Kamraerkörpers ist der Kammerfuß mit der Prsparathalterung justiertelower part of the animal is used to receive the detector * Through the opening in the lower part of the camera body, the chamber base is adjusted with the Pratathalterung

Der Detektor befindet sich in einer auswechselbaren Hülse zum Beispiel aus Teflon oder ähnlichen gutisolierenden Kunststoffen, die über eine vorn Kammerdeckel mechanisch stabil gehalterte Andruckvorrichtung gelagert ist· Die.Verwendung von Detektoren mit anderen Abmessungen ist durch Auswechselung der Hülse leicht mögliche ...The detector is located in a replaceable sleeve, for example made of Teflon or similar good insulating plastics, which is mounted on a chamber lid mechanically stably supported pressure device. The use of detectors with other dimensions is easily possible by replacing the sleeve ...

Die Abmessungen des Kammerkörpers sind so zu wählen,, daß die'Hülse beim größten benötigten Detektordurchmesser noch etwa 2 mm über den Rand d,er Öffnung, im unteren Teil de.s Kammerkörpers ragt«The dimensions of the chamber body are to be chosen so that the sleeve at the largest required detector diameter is still about 2 mm above the edge d, it protrudes in the lower part of the chamber body.

Die Variation der Meßgeometrie wird durch die besondere Gestaltung des Kammerfußes, der zur Praparathalterung dient_$ ermöglicht. Der Kammerfuß besteht aus einer zylindrischen Platte, der ein detektorseitig offener Hohlzylinder aufgesetzt ist« Der Hohlzylinder des Kammerfußes ist der Öffnung im unteren Teil des Kammerkörpers genau angepaßt und dient zur Aufnahme des Präparates sowie der Blendenanordnunge Die Meßgeometrie kann durch Benutzung einer den Präparat-Detektor-Abstand festlegenden Unterlegscheibe aus Hartplast oder Metall und einer Blendenanordnung in weiten Grenzen variiert v/erden» Indem die Blendenanord- . nung genau mit dem oberen Rand des Hohlzylinders, der bis zur Detektorliulse reicht, abschließt, ist eine stabile Lagerung des Präparates garantierte.The variation of the measuring geometry is made possible by the special design of the chamber base, which serves for the preparation holder _$ . The chamber base consists of a cylindrical plate, which is a detector open hollow cylinder is placed «The hollow cylinder of the chamber base is the opening in the lower part of the chamber body precisely adapted and used to hold the specimen and the diaphragm assemblies The measuring geometry can be determined by using a preparation-detector The distance-setting washer made of hard plastic or metal and a diaphragm arrangement can be varied within wide limits. The exact storage with the upper edge of the hollow cylinder, which reaches up to the detector pulses, is guaranteed, a stable storage of the preparation.

Der Hohlzylinder des Kammerfußes ist an zwei gegenüberliegenden Seiten geschlitzt, so daß die Einsätze und das Präparat mit' Hilfe einer Pinzette leicht auswechselbar sind* Bei Verwendung entsprechender Detektoren, zum Beispiel Si(Li)-Detektoren, können mit der beschriebenen Meßkammer auch beta- und gammaspektrometrische Untersuchungen durchgeführt werden«The hollow cylinder of the Kammerfußes is slotted on two opposite sides, so that the inserts and the preparation with the help of tweezers are easily interchangeable * When using appropriate detectors, for example, Si (Li) detectors, with the described measuring chamber also beta and gamma-spectrometric investigations are carried out «

Ausführungsbeispie1 Ausführungsbeispie1

Die zum Ausführungsbeispiel gehörende Zeicnnung zeigt den Schnit durch eine erfindungsgemäße Meßkammer, bestehend aus dem Kammerkörper 1, dem Kammerdeekel 2 und dem Kammerfuß 3β Der verwendete Detektor 4 ist ein Halbleiterdetektor, der sich in einer Detektorhülse 5 aus Teflon befindet, die durch einen Deckel 6 zur Kan mer hin abgeschlossen wird_o Die Detektorhülse 5 wird durch, eine Andrückvorrichtung 7, deren dritter Fuß in der Zeichnung nicht . dargestellt ist» mechanisch stabil gehaltert₀ Zur Herausführung des Detektordrahtes 8 beziehungsweise des Massedrahtes 9 sind eine Nut in der Detektorhülse 10 und eine Nut im Deckel 11 eingefrästo Detektordraht 8 beziehungsweise Massedraht 9 werden an die von der MC-Buchse 12 kommenden Drähte angelötete Zum Herausheben der Detektorhülse 5 aus dem Kammerkörper 1 sind an der Außenseite der Detektorhülse 5 zwei gegenüberliegende, in der Zeichnung nicht dargestellte Nute eingefräst* Eine weitere Nut von etwa 2 mm Tiefe ist vorzusehen, um die Detektorhülse 5 beim Herausnehmen an den Drähten der BNC-Buchse 12 vorbeizuführen« Der Innendurchmesser des oberen Kammerkörpers 1 muß aus diesen Gründen mindestens 6 mm größer als der größte vorgesehene Detektordurchmesser sein« 'The Zeynnung belonging to the embodiment shows the Schnit through a measuring chamber according to the invention, consisting of the chamber body 1, the Kammerdeekel 2 and the Kammerfuß 3β The detector 4 used is a semiconductor detector, which is located in a detector sleeve 5 made of Teflon, which is covered by a cover 6 for Kan mer is completed towards _o The detector sleeve 5 is by, a pressing device 7, whose third foot in the drawing not. is shown "mechanically stable supported ₀ to leading-out of the detector wire 8 and the mass wire 9 are a groove in the detector sleeve 10 and a groove in the lid 11 eingefrästo detector wire 8 and ground wire 9 are connected to the next by the MC-bush 12 wires soldered to lifting the Detector sleeve 5 from the chamber body 1 are on the outside of the detector sleeve 5 milled two opposite, not shown in the drawing groove * Another groove of about 2 mm depth is provided to pass the detector sleeve 5 when removing the wires of the BNC socket 12 "The inner diameter of the upper chamber body 1 must therefore be at least 6 mm larger than the largest intended detector diameter for these reasons."

Der Kammerdeckel 2 wird mit zwei kurzen Schrauben, die um 90° ge gen die Bohrungen.für die Schraubenverbindung.14,15 versetzt sind, fest mit dem Kammerkörper 1 verbunden« Die Rundringdichtung 13 gewährleistet dabei eine ausreichende Vakuumdichtung* " " 'The chamber lid 2 is fixedly connected to the chamber body 1 with two short screws, which are offset by 90 ° against the bores. For the screw connection.14, 15 ". The annular seal 13 thereby ensures a sufficient vacuum seal.

Die Kammer ist über den am Kammerdeckel 2 befindlichen Anschlußstutzen 20 über eine Vakuumpumpe .evakuierbar« Um die ungehinderte Evakuierung der gesamten Kammer zu gewährleisten, ist die Andrückvorrichtung 7 oben durchbohrt und eine der seitlich an der Detektorhülse 5 befindlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Nute setzt sich am Boden der Detektorhülse 5 fort.. Dem Kammerfuß 3 ist detektorseitig'ein Hohlzylinder 16 aufgesetzte In den Hohlzylinder, der an. zwei gegenüberliegenden Sei-The chamber is via the located on the chamber cover 2 connecting piece 20 via a vacuum pump .evakuierbar «In order to ensure the unimpeded evacuation of the entire chamber, the pressing device 7 is pierced above and one of the laterally located on the detector sleeve 5, not shown in the drawing groove on the bottom of the detector sleeve 5 continues .. The chamber base 3 is detector side'ein hollow cylinder 16 patch In the hollow cylinder, the. two opposite sides

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ten geschlitzt ist, werden Unterlegscheibe.;^7 mit Präparat 18 so« wie Blendenanordnung 19 eingestzts Bei der Gestaltung der Blendenanordnung. 19 ist darauf zu achten_s daß sie das Itäparat 18 ntir im äußeren mibeschichteten Teil berührt» Der Hohlzylind.er 16 ist so bemessen^ daß er bis zur Detektorhülse 5 reichte Entspricht die Gesamthöhe von Unterlegscheibe 17» Präparat 18 und Blendenanordnung 19 genau der Höhe des Hohlzylinders 16j so ist das Präparat 18 stabil gelagert„ Der Kammer.fuß 3 wird bei Langzeitmessungen mittels zweier durch die Bohrungen für die Schraubverbindung 5:14_? 15 geführter Schrauben fest mit dem Kammerkörper 1 verbunden und durch die Rundringdichtung 21 vakuumdicht abgeschlossene ·.Washers are slotted, washer are grouted with preparation 18 as the diaphragm assembly 19 in the design of the diaphragm assembly. 19 is important to ensure _s that they are 18 ntir touches the Itäparat in the outer mibeschichteten part "The Hohlzylind.er 16 is ^ dimensioned that it until the detector sleeve 5 handed Corresponds to the overall height of the washer 17» Preparation 18 and aperture array 19 exactly the amount of the Hollow cylinder 16j so the preparation is stored stable 18 "The Kammer.fuß 3 is in long-term measurements by means of two through the holes for the screw 5:14 _? 15 guided screws firmly connected to the chamber body 1 and through the annular seal 21 vacuum sealed ·.

Claims

Invention Claims

1. Variable Meßkaromer for alpha spectrometry with semiconductor detectors, consisting of a vacuum-tight sealable. Chamber body _s a Kammerfuß and a chamber lid, characterized in that under a chamber lid from the • mechanically stable Erten holding pressure device is a replaceable sleeve with detector and to change the Meßgeometrie in a detector side open hollow cylinder a d.en specimen-detector-distance-defining washer. 5 the preparation and the diaphragm assembly can be inserted »

2 _e measuring chamber according to item 1, characterized in that the sleeve ordered from gutisolierenden plastics