DD301847A7

DD301847A7 - Passive dosimeter for integrating measurement of radon decay product content in air and method

Info

Publication number: DD301847A7
Application number: DD34350790A
Authority: DD
Inventors: Olaf Dr Rer Nat Sarenio; Andreas Dipl-Chem Guhr
Original assignee: Guhr Andreas Dipl-Chem Dr
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1994-05-11
Also published as: WO1992003748A1; DE9105702U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein passives Dosimeter zur integrierenden Messung des Radonzerfallproduktanteiles in der Luft mit alpha-empfindlichen Detektoren (3) zum Nachweis der Alphastrahlung des Radon und seiner kurzlebigen alpha-aktiven Zerfallsprodukte, welches Diffusionsöffnungen (5) und zwei geometrisch identische, in unmittelbarer Nähe zueinander liegende Kammern (2) von gleichem Volumen mit zwei Stirnseiten aufweist, wobei in jeder der beiden Kammern (2) in einer ihrer Stirnseiten jeweils gleiche Detektoren (3) angeordnet sind und eine der Kammern (2) mit einem die in ihr angeordneten Detektoren (3) gegenüber Radonzerfallsprodukte isolierenden Filter (6) abgedeckt ist. Hierbei soll erreicht werden, daß verschiedene Empfindlichkeiten bzw. notwendige Expositionszeiten entsprechend der Anwendung gewährleistet werden. Erfindungsgemäß geschieht dieses dadurch, daß die Kammern (2) parallel zueinander in einer Ebene unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei die Kammern (2) gleiche Diffusionsöffnungen (5) aufweisen, die in einer Ebene in unmittelbar nebeneinanderliegenden Stirnseiten der Kammern (2) gegenüber den Stirnseiten, welche die Detektoren (3) aufnehmen, angeordnet sind. Fig. 1The invention relates to a passive dosimeter for integrating measurement of Radonzerfallproduktanteiles in the air with alpha-sensitive detectors (3) for detecting the alpha radiation of radon and its short-lived alpha-active decay products, which diffusion openings (5) and two geometrically identical, in close proximity to each other lying chambers (2) of equal volume with two end faces, wherein in each of the two chambers (2) in one of their end faces each same detectors (3) are arranged and one of the chambers (2) with a arranged therein detectors (3 ) to Radonzerfallsprodukte insulating filter (6) is covered. This should be achieved that different sensitivities or necessary exposure times are guaranteed according to the application. According to the invention this is done in that the chambers (2) are arranged parallel to each other in a plane immediately adjacent to each other, wherein the chambers (2) have the same diffusion openings (5), in a plane in immediately adjacent end faces of the chambers (2) opposite the end faces which receive the detectors (3) are arranged. Fig. 1

Description

Die Erfindung betrifft ein passives Dosimeter zur integrierenden Messung des Radonzerfallproduktanteiles in der Luft mit α-empfindlichen Detektoren zum Nachweis der Alphastrahlung des Radon und seiner kurzlebigen α-aktiven Zerfallsprodukte, welches Diffusionsöffnungen und zwei geometrisch identische, in unmittelbarer Nähe zueinander liegende Kammern von gleichem Volumen mit zwei Stirnseiten aufweist, wobei in jeder der beiden Kammern in einer ihrer Stirnseiten jeweils gleiche Detektoren angeordnet sind und eine der Kammern mit einem die in ihr angeordneten Detektoren gegenüber Radonzerfallsprodukte isolierenden Filter abgedeckt ist.The invention relates to a passive dosimeter for integrating measurement of Radonzerfallproduktanteiles in the air with α-sensitive detectors for detecting the alpha radiation of radon and its short-lived α-active decomposition products, which diffusion openings and two geometrically identical, in close proximity to each other chambers of the same volume has two end faces, wherein in each of the two chambers in each case the same detectors are arranged in one of its end faces and one of the chambers is covered with a arranged in their detectors to Radonzerfallsprodukte insulating filter.

Es sind verschiedene Methoden und Vorrichtungen zum Nachweis von Radon und dessen α-aktive Zerfallsprodukte bekannt (Übersichten und Vergleiche in „Rad-Prot.Dosimetry ' 1 [1981] 97; ICRP Publikation 24; „ΝΕΑ, Metrology and monitoring of radon, thoron and their daughter products", Report by a Group of Experts of the OECD/ΝΕΑ, Paris 1985). Die bekannten Verfahren lassen sich in zwei große Gruppen einteilen, in aktive und passive Meßsysteme. Aktive Meßsysteme sind überwiegend mit elektrisch betriebenen Funktionseinheiten, wie Pumpen, Steuer- und Auswerteelektronik, ausgerüstet und benötigen daher eine Energieversorgung. Im allgemeinen bestehen sie aus einer Detektor-Filterkombination und einer Luft-Ansaugvorrichtung zur Filterbeaufschlagung oder zur Anreicherung der Radonzerfallsprodukte auf der Detektoroberfläche selbst. Als Detektoren kommen Halbleiterdetektoren, Szintillationszähler, Thermolumineszenzdetektoren, Elektretdetektoron oder Festkörperspurdetektoren zur Anwendung. Mit derartigen Dosimetern sind Aussagen über die Aktivitätskonzentrationen und/oder die potentielle a-Energie-Konzentration der Radonzerfallsprodukto in der Luft möglich. Die Messung von Radongaskonzentrationen erfolgt durch Luftprobenahmen mit speziellen Ionisationskammern, Szintillationskammern, Elektretkammern, Aktivkohleverfahren oder 2-Filter-Methoden. Aktive Meßsysteme für Radonzerfallsprodukte werden hauptsächlich im Bergbau für Kurzzeitmessungen von wenigen Minuten (SAAS-Report 267) und als kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen vereinzelt, aufgrund der hohen Kosten, bei Umgebungsmessungen bis zu einem Monat eingesetzt (SAAS-Report 342). Bei Radonmessungen in Gebäuden werden aktive Meßsysteme zur Bestimmung des Gleichgewichtszustandes herangezogen. Weiterhin sind aktive Vorrichtungen für Radonzerfallsprodukt-Messungen zur individuellen dosimetrischen Überwachung von Personen bei untertägigen Arbeiten bekannt (Feddersen, Ch., Dissertation A der Fakultät für Technische Wissenschaften der Bergakademie Freiberg, 1986: elektronisches Personondosimeter mit Miniaturpumpe und Halbleiterdetektor; „Proc. of the Specialist Meeting on Personal Dosimetry and Area Monitoring Suitable for Radon and Daughter Products", OECD/ΝΕΑ, Paris 1979 Personendosimeter mit elektrisch betriebener Pumpe, LR 115 als Festkörperspurdetektor und verschiedenen Absorberfolien; Burian I. u.a., „Pracovni Lokarstvi", 1989: Personendosimeter mit elektrisch betriebener Membranpumpe, LR 115 als Festkörperspurdetektor und Bremsfolie zur Optimierung der a-Teilchen-Registrierung).Various methods and devices for the detection of radon and its α-active decomposition products are known (reviews and comparisons in "Rad-Prot.Dosimetry" 1 [1981] 97; ICRP Publication 24; "M, Metrology and monitoring of radon, thoron and Their daughter products ", Report by a Group of Experts of the OECD / ΝΕΑ, Paris 1985) .The known procedures can be divided into two large groups, into active and passive measuring systems.Active measuring systems are predominantly with electrically operated functional units, like pumps, Generally, they consist of a detector-filter combination and an air aspirator for filtering or accumulating radon decay products on the detector surface itself. Detectors include semiconductor detectors, scintillation counters, thermoluminescence detectors, electret detectors, or solid state track detectors to Application With such dosimeters, statements about the activity concentrations and / or the potential a-energy concentration of the radon decay product in the air are possible. The measurement of radon gas concentrations is carried out by air sampling with special ionization chambers, scintillation chambers, electret chambers, activated carbon methods or 2-filter methods. Active measuring systems for radon decay products are mainly used in mining for short-term measurements of a few minutes (SAAS Report 267) and as continuous devices isolated, due to the high cost, in ambient measurements up to one month used (SAAS Report 342). In radon measurements in buildings active measuring systems are used to determine the state of equilibrium. Furthermore, active devices for radon decay product measurements for individual dosimetric monitoring of persons in underground work are known (Feddersen, Ch., Dissertation A of the Faculty of Technical Sciences of the Bergakademie Freiberg, 1986: miniature pump electronic electronic dosimeter with semiconductor detector; Proc. Of the Specialist Meeting on Personal Dosimetry and Area Monitoring Suitable for Radon and Daughter Products ", OECD 1979, Paris Personal dosimeter with electric pump, LR 115 solid-state track detector and various absorber foils, Burian I. et al.," Pracovni Lokarstvi ", 1989: Personal dosimeter with electric operated membrane pump, LR 115 as a solid-state tracker and brake film to optimize the a-particle registration).

Passive Meßsysteme verwenden als Detektoren überwiegend Festkörperspurdetektoren, zum Teil auch Thermolumineszenzdetektoren, Elektretdetektoren und Aktivkohle. Die Dosimeter benötigen keine Energieversorgung, haben keine beweglichen Teile und keine elektronischen Baugruppen. Vom Meßprinzip und den technischen Ausführungen her sind sogenannte Diffusionskammern bekannt. Das Radon gelangt durch natürliche Diffusion durch eine Öffnung, die mit einem Filter für die Radonzerfallsprodukte verschlossen ist, in eine Kammer, in der sich ein oder mehrere passive Detektoren befinden. Aus dem Meßeffekt dieser Detektoren und den Meßbedingungen kann, nach geeigneter Kalibrierung des Systems, die Radonkonzentration in der Luft bestimmt werden („Hucl. Instr. Meth.", 173 [1980] 169; „Health Physics", 40 [1981] 693; „Health Physics Society, 30th Annual Meeting", 1985, TPM-D4;„11th Intern. Conf. on SSNTD's", Bristol 1981, S. 539/B61/569; „Rad. Prod. Dosimetry" 7 [1984] 341; Riso-M-2483 [1985]; „Rad. Prot. Dosimetry" 7 [1984] 327).Passive measuring systems mainly use solid-state track detectors as detectors, and in some cases also thermoluminescence detectors, electret detectors and activated carbon. The dosimeters require no power supply, have no moving parts and no electronic assemblies. From the measuring principle and the technical versions ago so-called diffusion chambers are known. The radon passes through natural diffusion through an opening closed with a filter for the radon decay products into a chamber containing one or more passive detectors. From the measurement effect of these detectors and the measurement conditions, after appropriate calibration of the system, the radon concentration in the air can be determined ("Hucl. Instr. Meth.", 173 [1980] 169; "Health Physics", 40 [1981] 693; "Health Physics Society, 30th Annual Meeting", 1985, TPM-D4; "11th International Conf. On SSNTD's", Bristol 1981, p.539 / B61 / 569; "Rad. Prod. Dosimetry" 7 [1984] 341; Riso-M-2483 [1985]; "Rad. Prot. Dosimetry" 7 [1984] 327).

Ein derartiges passives Radondosimeter ist in „Health Physics, Band 51, Nr.4 Oktober 1986, Pergamon Journals Ltd, Elmsford, NY, US; M.Wilkening: „Seasonal variation of indoor Rn at a location in the southwestern United Staates" vei J"jntlicht. Dieses als Diffusionskammer ausgebildete passive Radondosimeter weist eine kegelstumpfförmige Form auf. Die Kegelstumpfseite mit geringerem Durchmesser ist der Kernspurdetektorfolie zugewandt. Auf der breiteren Seite ist die Diffusionskammer durch einen dichten Deckel verschlossen. Im oberen Randbereich der Diffusionskammer sind Öffnungen angeordnet, durch die die radonhaltige Luft unterhalb des Deckels in das Gehäuse eintritt. Es durchströmt einen mit Öffnungen versehenen Haltering für einen hydrophoben Glasfaserfilter, welcherzwischen dem Kammerinneren mit dem Kernspurdetektor angeordnet ist.Such a passive radiosensor is described in "Health Physics, Vol. 51, No. 4, October 1986, Pergamon Journals Ltd, Elmsford, NY, US; M.Wilkening: "Seasonal variation of indoor rn at a location in the southwestern united states" by j "jntlicht. This designed as a diffusion chamber passive Radondosimeter has a frusto-conical shape. The truncated cone side of smaller diameter faces the nuclear track detector film. On the wider side, the diffusion chamber is closed by a tight lid. In the upper edge region of the diffusion chamber openings are arranged through which the radon-containing air enters below the lid in the housing. It flows through an apertured retaining ring for a hydrophobic glass fiber filter which is disposed between the chamber interior and the core track detector.

Der Filter ermöglicht einen nahezu ungehinderten Radonaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Kammerinneren, gleichzeitig werden Zerfallsprodukte und andere Aerosole aus dem Inneren ferngehalten. Damit ist die Radonkonzentration die einzige Meßgröße. Eine direkte Bestimmung der Radonzerfallsproduktkonzentration in der Luft und damit in breitem Umfang dosisrelevante Aussagen über Belastungssituationen und die tatsächlich akkumulierte Inhalationsdosis von Personen ist dadurch nicht möglich.The filter allows virtually unimpeded radon exchange between the ambient air and the interior of the chamber, at the same time decay products and other aerosols are kept away from the interior. Thus, the radon concentration is the only measurand. A direct determination of the Radonzerfallsproduktkonzentration in the air and thus to a large extent dose-related statements about stress situations and the actually accumulated inhalation dose of persons is not possible.

Weiterhin sind offene, α-empfindliche Detektoren ohne Gehäuse oder in nicht abgeschlossenen Gehäusen bekannt. Mit ihnen sind nurqualitative Aussagen über die in der Umgebungsluft vorhandene Gesamtalphaaktivität möglich. Sie finden häufig, ohne speziell konfektionierte Dosimeter, Anwendung bei Screeningmessungen in Gebäuden zur Bestimmung der Größenordnung der Radongleichgewichtskonzentration. Die Empfindlichkeit offener Detektoren zeigt eine starke Abhängigkeit vom Gleichgewichtszustand zwischen Radon und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten. Daher ist bei Einschätzungen der Radongleichgewichtskonzentration aus dem Meßsignal offener Detektoren mit Abweichungen von 100 bis 200% vom wahren Wert zu rechnen.Furthermore, open, α-sensitive detectors without housing or in unfinished housings are known. With them, only qualitative statements about the total alpha activity present in the ambient air are possible. You often find, without specially prepared dosimeters, application in screening measurements in buildings to determine the magnitude of the radon equilibrium concentration. The sensitivity of open detectors shows a strong dependence on the equilibrium state between radon and its short-lived decay products. Therefore, assessments of the radon equilibrium concentration from the measured signal of open detectors with deviations of 100 to 200% from the true value can be expected.

Da durch Oberflächendeposition der Radonzerfallsp:'odukte und Luftbewegungen im allgemeinen kein Gleichgewicht zwischen Radon und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten in der Luft vorliegt, muß zur Ableitung von Aussagen über die dosisbestimmenden Radonzerfallsprodukte aus alleinigen Radonmessungen der Gleichgewichtszustand bekannt sein. Daher wird vielfach ein mittlerer Gleichgewichtsfaktor aus vergleichbaren Belastungssituationen oder internationalen Empfehlungen angenommen oder durch mehrere zusätzliche Stichprobemessungen mit aktiven Kurzzeitmeßgeräten bestimmt. Die Annahme eines Gleichgewichtsfaktors kann jedoch bei der Dosisabschätzung zu erheblichen Fehlern führen. Weiterhin sind die Konzentrationen des Radon und seiner Zerfallsprodukte in der Luft starken örtlichen, tageszeitlichen und saisonalen Schwankungen unterworfen. Vieh bekannte aktive Meßsysteme gestatten jedoch nur Kurzzeitaussagen aufgrund weniger Minuten Meßzeit. Daher können Kurzzeitmessungen leicht zu einer völligen Fehleinschätzung der tatsächlichen Strahlungssituation führen. Nur ous Messungen über längere Zeiträume, von einigen Wochen bis zu einem halben Jahr undSince surface deposition of the radon decay products and air movements generally does not balance radon and its short-lived decay products in the air, the state of equilibrium must be known in order to derive statements about the dose-determining radon decay products from sole radon measurements. Therefore, a mean balance factor is often assumed from comparable load situations or international recommendations, or determined by several additional sampling measurements with active short-time measuring devices. However, the assumption of an equilibrium factor can lead to significant errors in dose estimation. Furthermore, the concentrations of radon and its decay products in the air are subject to strong local, seasonal and seasonal fluctuations. Cattle known active measuring systems, however, allow only short-term statements due to less minutes measurement time. Therefore, short-term measurements can easily lead to a complete misjudgment of the actual radiation situation. Only ous measurements over longer periods, from a few weeks to a half year and

länger, lassen sich gesicherte Aussagen ableiten. Kontinuierlich arbeitende aktive Meßsysteme zur Bestimmung des Radonzerfallproduktgehaltes der Luft sind sehr teuer und besitzen eine aufwendige Meß- und Auswertetechnik. Sie sind daherlonger, reliable statements can be derived. Continuous active measuring systems for determining the Radonzerfallproduktgehaltes the air are very expensive and have a complex measurement and evaluation. They are therefore

nur für ausgewählte Überwachungsaufgaben einsetzbar.can only be used for selected monitoring tasks.

Langzeitintegrierendo In-situ-Messungen zur Erfassung der vorhandenen Schwankungen der Radonkonzentration werden bevorzugt mit Hilfe passiver Meßsysteme unter Verwendung von Festkörperspurdetektoren durchgeführt, da sie einfach im Aufbau, kostengünstig in der Herstellung, energieunabhängig sowie leicht zu handhaben und «uszuwerten sind. Speziell für personendosimetrische Zwecke wurden kinine passive, langzeitintegrierende Meßsysteme entwickelt („Proc. 11th Intern. Conf.Long-Term Integrity In-situ measurements to detect existing variations in radon concentration are preferably performed using passive measurement systems using solid state track detectors because they are simple in construction, inexpensive to manufacture, energy independent, and easy to handle and evaluate. Kinine passive, long-term integrating measuring systems were developed especially for personal dosimetry purposes ("Proc. 11th Intern. Conf.

on SSNTD's", Bristol 1981, S.531; Miles, J.CH. u.a., »Radiolog. Prot, Bulletin" 42 (1981)), die jedoch zur Interpretation der Meßergebnisse Annahmen über die Gleichgewichtsbedingungen in der Luft erfordern.on SSNTD's ", Bristol 1981, p.531; Miles, J.CH., et al.," Radiolog. Prot, Bulletin "42 (1981)), which, however, require assumptions about the equilibrium conditions in the air to interpret the measurement results.

Durch die Deutsche Offenlegungsschrift 2928491 ist ein passives Dosimeter zum Nachweis von Radon und/oder Thoron und deren Folgeprodukte mit einer Diffusionskammer, die zwei Stirnseiten aufweist, wovon die eine mittels einer Kernspurdetektorfolie oder einem integrierenden α-Detektor und die andere mittels einem für Radon und/oder Thoron durchlässigen Filter abgeschlossen ist und mit der der Radon- und Thoronzerfall und die daraus resultierenden Folgeprodukte nachgewiesen werden, bekannt, gekennzeichnet durch eine zweite, der Diffusionskammer im Aufbau entsprechende Kammer, deren eine Stirnseite von der der Diffusionskammer gegenüberliegenden Seite des Filters und deren zweite Stirnseite von einer weiteren Kernspurdetektorfolie oder integrierenden α-Detektor abgeschlossen ist und durch Öffnungen in der zweiten Kammer, durch die das auszumessende Gas mit Radon und Thoron und Folgeprodukten in die zweite Kammer eintritt.German Offenlegungsschrift No. 2928491 discloses a passive dosimeter for detecting radon and / or thoron and its derivatives with a diffusion chamber having two end faces, one of which is by means of a nuclear track detector film or an integrating α-detector and the other by means of a radon and / or or Thoron permeable filter is completed and with the radon and Thoronzerfall and the resulting derived products are detected, known, characterized by a second, the diffusion chamber in construction corresponding chamber whose one end face of the diffusion chamber opposite side of the filter and the second End is completed by another nuclear track detector film or integrating α-detector and through openings in the second chamber through which enters the gas to be measured with radon and thoron and derivatives in the second chamber.

Dabei sind die beiden Kammern unter Zwischenlage des Filters miteinander fest verbindbar und die beiden Kernspurdetektorfolien oder integrierenden α-Detektoren mittels Kappen an den jeweiligen Stirnseiten der Kammern befestigbar.The two chambers with the interposition of the filter are firmly connected to each other and the two core track detector films or integrating α-detectors by means of caps on the respective end faces of the chambers fastened.

Die Öffnungen, durch die das auszumessende Gas eintritt, sind als schräg zum Filter hin verlaufende Bohrungen oder Schlitze ausgebildet.The openings through which the gas to be measured enters are formed as obliquely to the filter extending holes or slots.

Bei der bekannten Lösung tritt das auszumessende Gas in das passive Dosimeter nur über eine Kammer ein. Die andere Kammer hat keine direkte Verbindung zur Außenatmosphäre. Die Diffusionsöffnungen zur Außenatmosphäre sind in der Seitenwand der Kammer angeordnet und von unterschiedlichen Abmessungen in Form von unterschiedlich langen Schlitzen. Der Eintritt erfolgt über eine nicht definierte Richtung zur Luftbewegung. Die Diffusionsöffnung zwischen den Kammern, in der der Filter angeordnet ist, ist eine Kegelstumpf seite mit einem relativ großen Durchmesser. Sie weist völlig abweichende Abmessungen zu den Diffusionsöffnungen in den Seitenwänden auf.In the known solution, the gas to be measured enters the passive dosimeter only via a chamber. The other chamber has no direct connection to the outside atmosphere. The diffusion openings to the outside atmosphere are arranged in the side wall of the chamber and of different dimensions in the form of slots of different lengths. Entry takes place via an undefined direction to the air movement. The diffusion opening between the chambers, in which the filter is arranged, is a truncated cone side with a relatively large diameter. It has completely different dimensions to the diffusion openings in the side walls.

Damit weichen die Verhältnisse in den Diffusionskammern stark von den Verhältnissen in ihrer Umgebung a!). Die Druckverhältnisse, aber auch das Konzentrationsgefälle werden besonders beeinflußt. Damit ist ein Einsatz nur bei stabilen und kontrollierten Expositionsbedingungen möglich.Thus, the conditions in the diffusion chambers deviate greatly from the conditions in their environment a!). The pressure conditions, but also the concentration gradient are particularly affected. Thus, use is only possible with stable and controlled exposure conditions.

Hinzu kommt, daß die bei der bekannten Lösung zum Einsatz kommende Kernspurdetektorfolie aus Makrofol-Polykarbonat eine vergleichsweise geringe Empfindlichkeit und eine niedrige Sättigungsspurdichto von 3000 Spuren/cm² aufweist. Dieses trifft in ähnlicher Weise auch für den Kodak LR-115 Detektor zu.In addition, the core tracking detector film of macrofol polycarbonate used in the known solution has a comparatively low sensitivity and a low saturation track density of 3000 tracks / cm ² . This also applies to the Kodak LR-115 detector in a similar way.

Hieraus ergibt sich, daß bei der Differenzbildung der alphainduzierten Spurdichten infolge der niedrigen Anzahl der ausgezählten Alphaspuren auf den beiden Detektoroberflächen der statistische sowie der systematische Fehler einen signifikanten Einfluß auf das Meßergebnis haben und zu einer vergleichsweise hohen Meßunsicherheit hinsichtlich der Bestimmung der potentiellen a-Energiekonzentration führen.It follows that in the difference formation of the alpha-induced track densities due to the low number of counted alpha traces on the two detector surfaces of the statistical and systematic errors have a significant influence on the measurement result and lead to a relatively high uncertainty in the determination of the potential a-energy concentration ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein passives Dosimeter zur integrierenden Messung des Radonzerfallproduktanteiles in der Luft mit α-empfindlichen Detektoren zum Nachweis der Alphastrahlung des Radon und seiner kurzlebigen α-aktiven Zerfallsprodukte, welches Diffusionsöffnungen und zwei geometrisch identische, in unmittelbarer Nähe zueinander liegende Kammern von gleichem Volumen mit zwei Stirnseiten aufweist, wobei in jeder der beiden Kammern in einer ihrer Stirnseiten jeweils gleiche Detektoren angeordnet sind und eine der Kammern mit einem die in ihr angeordneten Detektoren gegenüber Radonzerfallsprodukte isolierenden Filter abgedeckt ist, zu schaffen, wobei verschiedene Empfindlichkeiten bzw. notwendige Expositionszeiten entsprechend der Anwendung gewährleistet werden.The invention is based on the object, a passive dosimeter for integrating measurement of Radonzerfallproduktanteiles in the air with α-sensitive detectors for detecting the alpha radiation of radon and its short-lived α-active decay products, which diffusion openings and two geometrically identical, in close proximity to each other chambers has the same volume with two end faces, wherein in each of the two chambers in each case the same detectors are arranged in one of its end faces and one of the chambers is covered with a arranged in their detectors to Radonzerfallsprodukte insulating filter, with different sensitivities or necessary Exposure times are ensured according to the application.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kammern prallel zueinander in einer Ebene, unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei die Kammern gleiche Diffusionsöffnungen aufweisen, die in einer Ebene in unmittelbar nebeneinander liegenden Stirnseiten der Kammern gegenüber den Stirnseiten, welche die Detektoren aufnehmen, angeordnet sind.According to the invention the object is achieved in that the chambers are arranged parallel to each other in a plane immediately adjacent to each other, wherein the chambers have the same diffusion openings, which are arranged in a plane in immediately adjacent end faces of the chambers with respect to the end faces which receive the detectors ,

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der direkten Bestimmung des bolastungsrelevanten Radonzerfallsproduktgehaltes der Luft ohne Zuhilfenahme der in hohem Maße fehlerbehafteten Annahme mittlerer Gieichgewichtsfaktoren im Zusammenhang mit alleinigen Radonmessungen.The main advantage of the solution according to the invention is the direct determination of the bolus-relevant radon decay product content of the air without the aid of the largely error-prone assumption of average weighting factors in connection with sole radon measurements.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des passiven Dosimeters stehen seine beiden Kammern unmittelbar über die Diffusionsöffnungen mit der Außenluft in Verbindung.Due to the construction of the passive dosimeter according to the invention, its two chambers communicate directly with the outside air via the diffusion openings.

Damit werden in beiden Kammern der Außenatmosphäre entsprechende Bedingungen ohne diffusionsbedingte Verzögerungen erreicht. Es sind auf diese Weise besonders Messungen in einer zeitlich bzw. örtlich stark schwankenden Radon/ Radonzerfallsprodukt-Atmosphäre selbst bei einer kurzzeitigen Einwirkung möglich.In this way, corresponding conditions without diffusion-related delays are achieved in both chambers of the outside atmosphere. In this way, it is possible in particular to carry out measurements in a radon / radon decay product atmosphere that fluctuates in terms of time or location even during a brief action.

Derartige Bedingungen ergeben sich insbesondere in Bergwerken für Personen, die eine hohe Mobilität besitzen, d. h. sich in unterschiedlichen Schachtabschnitten bewegen, welche beispielsweise durch Wettertüren voneinander getrennt sind.Such conditions arise particularly in mines for persons who have high mobility, d. H. to move in different sections of the shaft, which are separated from each other, for example by weather doors.

Weitere Vorteile sind der einfache Aufbau, die geringen Abmessungen und das niedrige Eigengewicht des Dosimeters, die niedrigen Herstellungs- und Detektorauswertekosten.Further advantages are the simple construction, the small dimensions and the low dead weight of the dosimeter, the low manufacturing and Detektorauswertekosten.

Vorzugsweise sind die Diffusionsöffnungen in einem die jeweilige Kammer verschließenden Deckel angeordnet.Preferably, the diffusion openings are arranged in a cover closing the respective chamber.

Als α-empfindliche Detektoren sind besonders Festkörperspurdetektoren geeignet, die in Form von Poly-diethylen-glycol-bis (Allylcarbonat) mit einer Detektoruntergrundätzspurdichte von 20 Spuren/cm² mit einer einfachen Standardabweichung von 50% ausgebildet sind.Particularly suitable as α-sensitive detectors are solid-state track detectors, which are in the form of poly (ethylene glycol) bis (allyl carbonate) with a detector background etching track density of 20 tracks / cm ² with a simple standard deviation of 50%.

Der Einsatz eines derartigen Festkörperspurdetektors ermöglicht es in relativ kurzer Zeit, vergleichsweise niedrige Werte der Aktivitätskonzentration zu bestimmen, wodurch kurzfristig wichtige Aussagen bezüglich des realen Radioaktivitätsklimas im Arbeits- und Wohnbereich von Personen ableitbar sind.The use of such a solid-state track detector makes it possible to determine comparatively low values of the activity concentration in a relatively short time, as a result of which it is possible to derive short-term important statements regarding the real radioactivity climate in the working and living areas of persons.

At the same time, at high activity concentrations, dosimeters can be exposed for a relatively long time without the risk of Overexposure to accept. In order to ensure different sensitivities or necessary exposure times, it is expedient if in each Chamber interchangeable detectors are arranged, which have pairs of different α-sensitivities. A preferred embodiment consists in that the one of the detectors, the pairwise different

α-Empfindlichkeiten besitzen, als ein Festkörperspurdetektor in Form von Poly-diethylen-glykol-'jis (Allylcarbonat) mit einerhave α-sensitivities, as a solid-state track detector in the form of poly-diethylene glycol-jis (allyl carbonate) with a

Detector background etch track density of 20 tracks / cnv with a simple standard deviation of 50% and the other Detector is designed as a solid-state track detector in the form of folycarbonate bisphenyl A. Furthermore, it is possible that apart from the chambers receiving the detectors measuring points for parallel or more Measurements made of highly gamma-sensitive thermoluminescence detectors for measuring the external Gamma radiation dose exist, are arranged. It is expedient that the detectors in the chambers of each of a same conductive foil, such as a aluminize Plastic film, are docked. In this case, the chambers can be made from an electrically conductive material, such as carbon offset or coated plastics

oder einem Metall, bestehen.or a metal.

A preferred embodiment of the filter is that or of a low density polyethylene film having a thickness of about

30μηι besteht. Es ist möglich, daß die Fläche der Diffusionsöffnungen dor Kammern wahlweise veränderbar ist.30μηι exists. It is possible that the surface of the diffusion openings of the chambers is optionally changeable.

The passive dosimeter according to the invention is easy to handle and safely evaluated. After the replacement of the Detectors, the dosimeter can be used again. In addition, with the passive dosimeter different sensitivities can be realized in a simple manner. These are measurements

in völlig unbekannter, erhöhter und auch in stark schwankender Radon/Radonzerfallsprodukt-Atmosphäre in großem Umfangmöglich. Die einfache technische Realisierung der Methode in Form von Orts- oder Personendosimetern erlaubt die Anwendungderartiger Dosimeter in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten. Ein solches an der Brust getragenes Personendosimeter mitnach vorn gerichteten Diffusionsöffnungen ermöglicht speziell in stark bewegter Atmosphäre, wie häufig in Bergwerken, wobelastungsrelevante Radonzerfallsprodukt-Messungen fehlerbehaftet sein können, eine wesentlich genauerein radically unknown, elevated, and also highly fluctuating radon / radon decay product atmosphere on a large scale. The simple technical realization of the method in the form of local or personal dosimeters allows the use of such Dosimeter in a variety of applications. Such chest-worn personal dosimeters with forward-facing diffusion apertures provide a much more accurate response, especially in highly agitated atmospheres, as is often the case in mines where radon decay product load-related measurements may be erroneous

Determination of the burden on persons due to the better approximation to the inhalation model. In a further embodiment, the solution according to the invention comprises a method for integrating measurement of the Radon decay product fraction in the air with α-sensitive detectors to detect the radon and its alpha radiation

kurzlebigen α-aktiven Zerfallsprodukte, wobei mit paarweise gleichen, in unmittelbarer Nähe zueinander befindlichenshort-lived α-active decay products, with pairs in the same, in close proximity to each other

Detectors is measured, each one of the paired detectors to the Radonzerfallsprodukten is isolated from the air and the detectors are then evaluated and statements about the Radonzerfallsproduktanteil or the potential a-energy concentration of any mixture of short-lived Radon decay products are derived in the air from the difference signal of the pairwise same detectors, below Use of the passive dosimeter described above, wherein in the evaluation of the measured signal of the

gegenüber den Radonzerfallsprodukten aus der Luft isolierten Detektois die Radonkonzentration sowie aus diesem Meßsignalund dem Differenzsignal der paarweise gleichen Detektoren der Gleichgewichtsfaktor hinsichtlich der potentiellen α-Energieabgeleitet wird.the radon concentration isolated from the radon decay products from the air, and the equilibrium factor with respect to the potential α-energy is derived from this measurement signal and the difference signal from the pairwise identical detectors.

This makes it possible to determine the equilibrium factor sufficiently accurately and thus the previous estimates

vergleichbaren Belastungssituationen oder internationalen Empfehlungen zu ersetzen.comparable load situations or international recommendations.

The invention will be explained with reference to exemplary embodiments. In the accompanying drawing show

Fig. 1: die Vorderansicht eines passiven Dosimeters mit nebeneinander angeordneten Kammern im Schnitt Fig. 2: die Draufsicht auf einen Deckel mit Diffusionsöffnungen.Fig. 1: the front view of a passive dosimeter with juxtaposed chambers in section Fig. 2: the top view of a lid with diffusion openings.

Die Zeichnungen zeigen das passive Dosimeter in schematischer Darstellung. Zur Verdeutlichung des Aufbaus sind dabei besonders die Detektoren 3, der Filter 6 und die Folien 7 dicker dargestellt. Die tatsächliche Dicke eines Poly-diethylen-glycol-bis (Allylcarbonat)-Detektors 3 liegt etwa bei 0,9mm und die des Filters 6 aus Polyäthylen niedriger Dichte bei etwa 30pm. Wie nachstehend erläutert, ist es erforderlich, daß die Kammern 2 ein gieiches Volumen aufweisen. Dieses kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Rauminhalt der entsprechenden Kammer 2 um das Volumen des Filters 6 vergrößert wird. In Fig. 1 ist ein passives Dosimeter dargestellt, welches in einem Gehäuse 1 zwei dicht nebeneinander angeordnete Kammern 2 aufweist. Die Kammern 2 sind geometrisch identisch und weisen ein gleiches Volumen auf. Dieses ist eine Grundlage des Meßprinzips. Am Boden beider Kammern 2 ist jeweils ein Detektor 3 angeordnet. In nicht dargestellter Weise kann in einer Kammer 2 auch eine Gruppo von Detektoren 3 unterschiedlicher α-Empfindlichkeit angeordnet sein. Dabei ist es jedoch wesentlich, daß in beiden Kammern 2 gleiche Detektoren 3 bzw. Gruppen von Detektoren 3 angeordnet sind. Auf den Detektoren 3 kann eine Folie 7, vorzugsweise eine dünne aluminisierte Plastfolie, liegen. Durch diese wird die Reproduzierbarkeit der Messungen verbessert. Über den Detektoren 3 ist eine Sicherung 8, beispielsweise ein Sprengring, eingebaut, der den Detektor 3 am Boden der Kammer 2 fixiert und gleichzeitig dessen leichte Auswechselung ermöglicht.The drawings show the passive dosimeter in a schematic representation. To clarify the structure, the detectors 3, the filter 6 and the foils 7 are shown thicker here in particular. The actual thickness of a poly-ethylene glycol bis (allyl carbonate) detector 3 is about 0.9 mm and that of the low density polyethylene filter 6 is about 30pm. As explained below, it is necessary that the chambers 2 have a gieiches volume. This can be done in a simple manner in that the volume of the corresponding chamber 2 is increased by the volume of the filter 6. In Fig. 1, a passive dosimeter is shown, which has two closely juxtaposed chambers 2 in a housing 1. The chambers 2 are geometrically identical and have an equal volume. This is a basis of the measurement principle. At the bottom of both chambers 2, a detector 3 is arranged in each case. In a manner not shown may be arranged in a chamber 2 and a Gruppo of detectors 3 different sensitivity α. However, it is essential that in both chambers 2 same detectors 3 or groups of detectors 3 are arranged. On the detectors 3, a film 7, preferably a thin aluminized plastic film, lie. This improves the reproducibility of the measurements. Above the detectors 3 is a fuse 8, for example a snap ring, installed, which fixes the detector 3 at the bottom of the chamber 2 and at the same time allows its easy replacement.

Jede der Kammein 2 ist an ihrem oberen Ende durch einen Deckel 4, wie er auch in der Fig.2 dargestellt ist, dicht verschlossen. Die Deckel 4 weisen Diffusionsöffnungen 5 auf, durch die die Luft in die Kammer 2 eintritt und auf den Detektor 3 einwirken kann. Eine zweckmäßige Verschlußform besteht darin, daß der Deckel 4 auf die Kammer 2 unter mechanischem Druck aufgesetzt wird, bi3 die Oberkante des Deckels 4 mit der Kante des Gehäuses 1 abschließt. Um ein unbefugtes öffnen des Dosimeters zu verhindern, können an sich bekannte Sicherungen vorgesehen sein.Each of the combs 2 is at its upper end by a cover 4, as shown in Fig.2, sealed. The covers 4 have diffusion openings 5, through which the air enters the chamber 2 and can act on the detector 3. A convenient closure form is that the lid 4 is placed on the chamber 2 under mechanical pressure, bi3 the upper edge of the lid 4 with the edge of the housing 1 closes. In order to prevent unauthorized opening of the dosimeter, known fuses can be provided.

Bei einer der oeiden Kammern 2 ist unter dem Deckel 4 ein Filter 6 angeordnet, so daß die Diffusionsöffnungen 5 durch diesen abgedichtet sind. Der Filter 6 besteht vorzugsweise aus einer Polyethylenfolie niedriger Dichte. Während die Radonzerfallsprodukte von dem Fitter 6 zurückgehalten werden, erfolgt ein Radongaskonzentrationsausgleich zwischen Umgebungsluft und dem Inneren der Kammer 2 in wenigen Minuten.In one of the upper chambers 2, a filter 6 is arranged under the cover 4, so that the diffusion openings 5 are sealed by this. The filter 6 is preferably made of a low density polyethylene film. While the radon decay products are being retained by the fitter 6, radon gas concentration equalization between ambient air and the interior of the chamber 2 occurs in a few minutes.

Die Anzahl der Diffusionsöffnungen 5 und damit die Gasaustauschfläche kann unterschiedlich sein. Damit sind unterschiedliche Empfindlichkeiten bzw. notwendige Expositionszeiten des Dosimeters in einfacher Weise realisierbar.The number of diffusion openings 5 and thus the gas exchange surface can be different. Thus, different sensitivities or necessary exposure times of the dosimeter can be realized in a simple manner.

In mehreren Versuchsreihen wurde eine größere Anzahl der erfindungsgemäßen passiven Dosimeter, von etwa der Größe einer Streichholzschachtel, unterschiedlich! ί Atmosphären mit erhöhten Radon/Radonzerfallsprodukt-Konzentrationen ausgesetzt. Die verwendeten Poly-diethylen-Glycol-(Allylcarbonat)-Detektoren der Amessungen 13 χ 13mm und 0,9mm Dicke wurden anschließend in 4n KOH, 6h bei 8O⁰C chemisch geätzt. Die Detektoruntergrundätzspurdichte betrug 20 Spuren/cm² mit einer einfachen Standardabweichung von 50%. Als Meßsignal bezüglich der Radonkonzentration wurde die Ätzspurdichte auf dem Detektor in der Kammer mit Filterfolie vor den Diffusionsöffnungen und als Meßsignal bezüglich aor potentiellen a-Energiekonzentration der Radonzerfallsprodukte die Differenz der Ätzspurdichten auf den Detektoren in der Kammer ohne und mit Filierfolie vor den Diffusionsöffnungen verwendet. Daraus ergab sich bezüglich der Radonkonzentration eine Empfindlichkeit des Dosimeters von 2,02 · 10"³ Spuren cm"²/Bq · m"³ · h mit einer einfachen Standordabweichung von 11 % und bezüglich der potentiellen a-Energiekonzentration der Radonzerf illsprodukte eine Empfindlichkeit von 1,35 · 10~⁷ Spuren cm~²/MeV · m"³ · h mit einer einfachen Standardabweichung von 18%. Der Gleichgewichtsfaktor hinsichtlich der potentiellen α-Energie variierte bei den Kalibrierungen im Bereich von 0,26 bis 0,75. Der auf die potentielle α-Energie bezogene freie Anteil der Radonzerfallsprodukte lag bei den Kalibrierungen im Bereich von 0,01 bis 0,06.In several test series, a larger number of the passive dosimeters according to the invention, about the size of a matchbox, differed! ί exposed to atmospheres with increased radon / radon decay product concentrations. The poly-diethylene-glycol used (allyl carbonate) detectors of Amessungen 13 χ 13mm and 0.9mm thickness were then chemically etched in KOH 4n 6 hours at 8O ⁰ C. The detector background etching track density was 20 tracks / cm ² with a simple standard deviation of 50%. As a measurement signal with respect to the radon concentration, the etching track density on the detector in the chamber with filter film in front of the diffusion openings and as a measurement signal with respect to potential a-energy concentration of the radon decay products, the difference of Ätzspurdichten was used on the detectors in the chamber with and without Filierfolie before the diffusion openings. From this, the radon concentration was found with respect to a sensitivity of the dosimeter of 2.02 x 10 ^"3 tracks cm" ² / Bq · m ^"3 .h with a simple Standordabweichung of 11% and with respect to the potential a-energy concentration of the Radonzerf illsprodukte a sensitivity of 1.35 · 10 ~ ⁷ tracks cm ~ ² / MeV · m · ³ · h with a simple standard deviation of 18%. The equilibrium factor with respect to the potential α-energy varied in the calibrations in the range of 0.26 to 0.75. The free fraction of radon decay products related to the potential α energy was in the range of 0.01 to 0.06 at the calibrations.

Bei einer visuell sicher auswertbaren Ätzspurdichtedifforenz auf den Detektoren des exponierten Dosimeters von 300 Spuren/ cm"² ist eine potentielle a-Energiekonzentration der Radonzerfallsprodukte in der Luft von 4-10 MeV · m"³ nach einer Expositionszeitdauer des Dosimeters von 56h nachweisbar.For a visually reliably detectable etch-trace density on the detectors of the exposed dosemeter of 300 lanes / cm ² , a potential a-energy concentration of the radon decay products in the air of 4-10 MeV-m ^{3 is} detectable after a 56h exposure time of the dosimeter.

Der geringe Fehler der Empfindlichkeit des Dosimeters bei der Bestimmung der belastungsrelevanten potentiellen a-Energiekonzentration eines beliebigen Gemisches kurzlebiger Radonzerfallsprodukte in der das Dosimeter während der Exposition umgebenden Luft, ermittelt in einem weiten Bereich verschiedener Gleichgewichtsbedingungen, gestattet eine breite Anwendung als individuelles Dosimeter in erhöhter und sich stark ändernder Radon/Radonzerfallsprodukt-Atmosphäre. Die Expositionszeit des Dosimeters ist dabei entsprechend der konkreten Überwachungsaufgabe zu wählen. Es ist natürlich möglich, das Dosimeter als ein Personendosimeter auszubilden. Hierbei ist an einem Dosimeter entsprechend Fig. 1 eine Halteklammer auf dessen Rückseite angeordnet. Dadurch kann dasselbe an der Bekleidung befestigt sein. An einem derartigen passiven Dosimeter können neben den zwei Kammern 2 für die Differenzmessung weitere Meßpunkte für parallele oder andere Messungen vorgesehen sein.The small error of sensitivity of the dosimeter in determining the stress-relevant potential a-energy concentration of any mixture of transient radon decay products in the air surrounding the dosimeter during exposure, determined in a wide range of different equilibrium conditions, allows for a wide application as an individualized dosimeter in elevated and strongly changing radon / radon decay product atmosphere. The exposure time of the dosimeter should be selected according to the specific monitoring task. It is of course possible to design the dosimeter as a personal dosimeter. Here, a retaining clip is arranged on the back of a dosimeter according to FIG. 1. As a result, the same can be attached to the clothing. On such a passive dosimeter, in addition to the two chambers 2 for the differential measurement, further measuring points for parallel or other measurements can be provided.

So ist es beispielsweise möglich, zur Messung der exterenen Gammastrahlungsdosis zusätzlich auswechselbare, hoch gammaempfindllche Thermolumineszenzdetektoren im Gehäuse 1 anzuordnen.Thus, it is possible, for example, to arrange interchangeable, highly gamma-sensitive thermoluminescence detectors in the housing 1 for measuring the exter- nal gamma radiation dose.

Es ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, die paarweise gleichen, in unmittelbarer Nähe zueinander befindlichen Detektoren 3 in ortsfesten Meßstellen in den zu überwachenden Räumen anzuordnen.It is possible to carry out the method according to the invention, the pairs in the same, to be arranged in close proximity to each other detectors 3 in fixed measuring points in the monitored areas.

Claims

1. Passive dosimeter for integrating measurement of radon decay product content in the air, with a-sensitive detectors, for detecting the radon alpha and its short-lived α-active decay products, having diffusion openings and two geometrically identical chambers of equal volume in close proximity has two end faces, wherein in each of the two chambers in a ihri their end faces each same detectors are arranged and one of the chambers covered with a arranged in their detectors to Radonzerfallsprodukte insulating filter, characterized in that the chambers (2) parallel to each other in one Level are arranged directly adjacent to each other, wherein the chambers (2) have the same diffusion openings (5) which are arranged in a plane in immediately adjacent end faces of the chambers (2) opposite the end faces which receive the detectors (3).

2. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that the diffusion openings (5) in a respective chamber (2) closing lid (4) are arranged.

3. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that the α-sensitive detectors (3) as solid-state track detectors in the form of poly-diethylene glycol bis (allyl carbonate) with a detector base etching track density of 20 tracks / cm ² with a simple standard deviation of 50 % are trained.

4. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that in each chamber (2) interchangeable detectors (3) are arranged, which have pairs of different α-sensitivities.

5. Passive dosimeter according to claim 4, characterized in that the one of the detectors (3) having pairs different α-sensitivities, as a solid state track detector in the form of poly-diethylene glycol bis (allyl carbonate) with a detector base etching track density of 20 tracks / cm ² with a simple standard deviation of 50% and the other detector is designed as a solid-state track detector in the form of polycarbonate bisphenyl A.

6. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that in addition to the detectors (3) receiving chambers (2) measuring points for parallel or further measurements, which consist of hochgammaempfindlichen thermoluminescence detectors for measuring the external gamma radiation dose, are arranged. ,

7. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that the detectors (3) in the chambers (2) of a respective same conductive film (7), such as an aluminized plastic film, are covered.

8. Passive dosimeter according to claim 1, characterized in that the chambers (2) made of an electrically conductive material, such as offset with carbon or coated plastic or a metal.

9. Passive dosimeter according to claim 5, characterized in that the filter (6) consists of a low density polyethylene film with a thickness of about 30 microns.

10. Passive dosimeter according to claim 1 and 2, characterized in that the surface of the diffusion openings (5) of the chambers (2) is optionally variable.

11. A method for integrating measurement of Radonzerfallfallanteilanteiles in the air with α-sensitive detectors for detecting the Alpriastrahlung the radon and its short-lived α-active decay products, being measured with pairs of the same, in close proximity detectors, each one of the paired Detectors against the Radonzerfallsprodukten is isolated from the air and the detectors are evaluated and derived statements about the Radonzerfallsproduktanteil or the potential a-energy concentration of any mixture of short-lived radon decay products in the air from the difference signal of the pairwise same detectors, using a passive dosimeter according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that in the evaluation of the measured signal of the isolated from the radon decay products from the air detector (3), the radon concentration and from this measurement signal and the difference signal of the pairwise identical detectors (3) of the equilibrium factor with respect to the potential α-energy is derived.

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