DE102021109797A1

DE102021109797A1 - Sensor und Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis

Info

Publication number: DE102021109797A1
Application number: DE102021109797.5A
Authority: DE
Inventors: Max Gmelch; Tim Achenbach; Paul-Anton WILL; Sebastian Reineke
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-10-20
Also published as: KR20230172555A; US20240045082A1; WO2022223397A1; EP4327132A1

Abstract

Sensor und Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis, der Sensor (110) aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), wobei der Sensor (110) ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172) und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentiert.

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen einen Sensor und eine Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, eine Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis.
Im Allgemeinen kann das Messen einer Dosis von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlichster Wellenlängen in der Industrie und Forschung wichtig sein. Moderne Technologien, beispielsweise in der Medizin, Umwelt und Life Science, Desinfektion und Produktion, können neben infraroter Strahlung und sichtbarem Licht auch ultraviolette (UV) Strahlung verwenden. Die Messtechnik, mit der radiometrische Parameter bestimmt werden können, kann einen Grundstein für jegliche Anwendungen von modernen Technologien bilden. Durch eine exakte Quantifizierung kann eine Dokumentation und eine Optimierung von technischen Prozessen ermöglicht werden. Beispielsweise können zur Ermittlung der radiometrischen Parameter kleine und elektronikfreie Messstreifen verwendet werden. Die Messstreifen können beispielsweise aufgrund von speziellen räumlichen Herausforderungen vorteilhaft gegenüber anderen Messsystemen sein, beispielsweise aufgrund von Einschränkungen durch ungenügenden Platz und/oder komplizierte dreidimensionale Strukturen. Die Messstreifen können unkompliziert in verschiedensten Geometrien und Anlagen verwendet werden, beispielsweise um ortsaufgelöst und schnell verschiedene Parameter der elektromagnetischen Strahlung zu messen.
Die Messstreifen können beispielsweise eine Sensoroberfläche mit einem phosphoreszierenden Material aufweisen. Überschreitet beispielsweise an einer bestimmten Stelle der Sensorfläche die eingebrachte Strahlung einen Schwellwert, so kann die Phosphoreszenz aktiviert werden. Der Schwellwert kann über die Materialparameter des Sensors eingestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise Schwellwertmessungen, da die Phosphoreszenz eines bestrahlten Bereichs erst ab der Bestrahlung mit einem Schwellwert, auch als Mindestwert bezeichnet, aktiviert wird. Die Messung von absoluten Dosiswerten kann beispielsweise ermöglicht werden, indem z.B. ein Gradient des Schwellwerts im Sensor erzeugt wird, oder der Sensor mit einem graduellen Neutraldichtefilter abgedeckt wird. Ein digitales Auslesen des ermittelten Dosiswerts ist dann beispielsweise mittels einem Sensorarray oder einer verschiebbaren Streifen-Detektor-Anordnung möglich. Beispielsweise können so auch ein- oder mehrdimensionale Messstreifen ausgelesen werden.
Die Messstreifen können einen strahlenempfindlichen Farbstoff aufweisen. Durch den Farbstoff kann sich die Transmission des Streifens mit zunehmender Bestrahlung verringern. Der Messstreifen kann dadurch unter UV-Bestrahlung graduell seine Farbe ändern. Eine UV-Strahlungsmessung kann somit beispielsweise direkt auf einem relevanten Objekt realisiert werden. Mittels eines zusätzlichen Messgeräts kann beispielsweise die Farbänderung bzw. ein Farbunterschied bestimmt werden. Dadurch kann beispielsweise eine quantitative Bestimmung der UV-Bestrahlung bzw. einer Bestrahlungsdosis bestimmt werden.
Die Verwendung oder die Herstellung herkömmlicher, z.B. der oben beschriebenen, Messstreifen kann ineffizient oder problematisch sein. Zum einen kann eine Einstellung (oder Herstellung) des Gradienten des Schwellwerts innerhalb des Messstreifens nur mit viel Aufwand umsetzbar sein. Beispielsweise kann auch nur eine Ermittlung eines diskreten Dosiswertes nicht ausreichend sein. Auf der anderen Seite kann zum Auslesen des Messwerts ein komplexes Lesegerät nötig sein. Beispielsweise soll das Messgerät den Messstreifen mindestens eindimensional auflösen können. Zusätzlich kann zum Auslesen des Messstreifens eine Beleuchtung erforderlich sein, die zu einer Verfälschung eines Messwerts führen kann.
Bei Konzepten und Systemen, die eine Farbveränderung zur Bestimmung der Strahlungsparameter nutzen, kann die Bestimmung von absoluten Bestrahlungswerten schwierig sein. Beispielsweise kann die Bestimmung durch schwache Farbkontraste, durch eine Beeinflussung durch Umwelteinflüsse, durch Lagerbedingungen, und/oder durch Störstrahlung beeinflusst werden. Beispielsweise können die Messstreifen dieser Konzepte und Systeme nicht wiederverwendbar sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten werden eine Sensorvorrichtung bzw. ein Verfahren bereitgestellt, das eine Bestimmung eines Absolutwerts von einer Strahlstärke, und/oder einer Bestrahlungsstärke, und/oder einer spezifischen Ausstrahlung, und/oder einer Strahlungsenergie, und/oder einer Bestrahlung mittels einem Auslesegerät ermöglichen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Messstreifen bereitgestellt, der wiederverwendet werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Messstreifen bereitgestellt, der eine erhöhte Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen, und/oder Störstrahlung, und/oder Lagerbedingungen aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Ausleseverfahren, bzw. eine Auslesevorrichtung bereitgestellt, das eine einfache und robuste Auslesetechnik aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Sensor zum Ermitteln einer Strahlungsdosis bereitgestellt, der Sensor aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentiert.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis bereitgestellt, die Sensorvorrichtung aufweisend, einen ersten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, und einen zweiten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Auslesevorrichtung zum Auslesen einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 bereitgestellt, wobei das organische Material des Sensors eine Messdosis aufweist, die Auslesevorrichtung aufweisend: eine Zusatzstrahlungsquelle zum Bestrahlen des Sensors mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die auf dem Sensor akkumulierte Strahlungsdosis repräsentiert, eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Verfahren zum Ermitteln von einer in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 akkumulierten Messdosis bereitgestellt, das Verfahren aufweisend Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben der Zusatzdosis, die die akkumulierte Strahlungsdosis des Sensors repräsentiert.
Somit wird anschaulich in verschieden Ausführungsformen ein Verfahren bereitgestellt, dass es erlaubt absolute radiometrische Werte einfallender Strahlung zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Absolut-Wert von einer Strahlstärke, einer Bestrahlungsstärke, einer spezifischen Ausstrahlung, einer Strahlungsenergie, einer Bestrahlung und/oder der Messdosis bestimmt werden. Beispielsweise können die radiometrischen Werte unter Verwendung einer ermittelten Strahlungsdosis bestimmt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren und ein Sensor bereitgestellt, dass es erlaubt eine Strahlungsdosis (eine sogenannte Messdosis) zu ermitteln die unterhalb einer charakteristischen Grenzdosis liegt. Anschaulich werden somit ein Verfahren und ein Sensor bereitgestellt, die die Messung eines Dosisbereichs ermöglichen. Beispielsweise kann der Dosisbereich der gesamte Bereich unterhalb der charakteristischen Grenzdosis sein. Beispielsweise kann innerhalb des Dosisbereichs die Messdosis als kontinuierliche Größe ermittelt werden. Anschaulich kann, bezüglich einer vordefinierten Messfläche, eine höhere Messauflösung erreicht werden, da die hierin beschriebene Messung im Bereich unterhalb der Grenzdosis kontinuierlich ist, herkömmliche Messtreifen bieten dagegen meist nur eine sehr grobe disktrete Messeinteilung. Somit kann auf ein Erzeugen eines Gradienten oder ein Bereitstellen von mehreren Sensoren zum Ermitteln einer unbekannten Dosis verzichtet werden. Damit kann auch eine Herstellung von derartigen Sensoren vereinfacht werden.
Ferner kann die Messdosis beispielsweise mit einer stark vereinfachten Auslesetechnik, verglichen mit herkömmlichen Systemen, ermittelt werden. Im Gegensatz zu komplexen Auslesesystemen, die bei herkömmlichen Verfahren benötigt werden können (z.B. in Form von ein- oder mehrdimensionalen Sensorarrays zum Auslesen der Messstreifen), kann eine einzelne Photodiode, z.B. eine punktförmige Photodiode, als ein Auslesedetektor verwendet werden.
Ferner wird in verschiedenen Ausführungsformen ein einfaches und robustes Ausleseverfahren bereitgestellt, bei dem die Zusatzdosis beispielsweise mit einer einfachen Leuchtdiode (LED, z.B., eine UV-LED) appliziert werden kann.
Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1A ein Phosphoreszenz-Dosis-Diagramm mit einer strahlungsdosisabhängigen Lichtemissionscharakteristik eines organischen Materials;
1B und 1C jeweils eine schematische Ansicht einer Sensorvorrichtung;
2A-2C jeweils eine schematische Ansicht einer Sensorvorrichtung aufweisend eine Reduzierungseinheit;
3A-4B Messanordnungen vor und nach einem Erreichen einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis;
5 ein Anwendungsbeispiel einer Sensorvorrichtung;
6 ein schematisches Diagramm von der Phosphoreszenz eines Sensors; und
7 ein schematisches Verfahren zum Ermitteln einer Strahlungsdosis.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Folgenden können verschiedene Eigenschaften von Komponenten miteinander verglichen werden. Sofern gleiche Eigenschaften verschiedener Komponenten miteinander verglichen werden sollen, soll dies im Allgemeinen so verstanden werden, dass diese Eigenschaft jeweils für die Komponenten unter gleichen Messbedingungen (beispielsweise gleicher Temperatur, gleichem Druck, gleicher Luftfeuchtigkeit, gleicher Umgebungsbeleuchtung etc.) ermittelt wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt. Gemäß verschiedenen Aspekten können Sensoren eingerichtet sein, um mit elektromagnetischer Strahlung zu wechselwirken, beispielsweise um die elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Gemäß verschiedenen Aspekten können hierin beschriebene Materialien eine Lichtemission aufweisen. Unter Lichtemission kann hier das Aussenden von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Eine charakteristische Lichtemission ist eine für ein Material spezifische Lichtemission, die mit Bezug auf 1A genauer erklärt wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die hierin beschriebene elektromagnetische Strahlung, die kurz als Strahlung bezeichnet werden kann, verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen. Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung), und/oder ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung), und/oder extreme UV-Strahlung (EUV), und/oder sichtbares Licht, und/oder infrarote Strahlung (IR-Strahlung) aufweisen oder sein. Beispielsweise kann die ionisierende Strahlung ein oder mehrere Wellenlängen in einem Bereich von 10 pm bis 10 nm aufweisen. Beispielsweise kann die ionisierende Strahlung ein oder mehrere Energien in einem Bereich von 100 eV bis 100 keV aufweisen. Beispielsweise kann die UV-Strahlung ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: EUV-Strahlung von 10 nm bis 100 nm, UVC-Strahlung von 100 nm bis 280 nm, und/oder UVB-Strahlung von 280 nm bis 315 nm, und/oder UVA-II-Strahlung von 315 nm bis 340 nm, und/oder UVA-I-Strahlung von 340 nm bis 400 nm. Beispielsweise kann das das sichtbare Licht ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: Violett von 380 nm bis 420 nm, und/oder Blau von 420 nm bis 490 nm, und/oder Grün von 490 nm bis 575 nm, und/oder Gelb von 575 nm bis 585 nm, und/oder Orange von 585 nm bis 650 nm, und/oder Rot von 650 nm bis 780 nm. Beispielsweise kann IR-Strahlung ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: IR-A-Strahlung von 780 nm bis 1400 nm, und/oder IR-B-Strahlung von 1400 nm bis 3000 nm, und/oder IR-C-Strahlung von 3000 nm bis 1 mm.
Es versteht sich, dass die elektromagnetische Strahlung ein oder mehrere Wellenlängen aufweisen kann. Die jeweiligen Wellenlängen können aus ein oder mehreren Bereichen der oben beschriebenen Bereiche ausgewählt sein. Eine Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen kann als ein Lichtspektrum, Wellenlängenspektrum oder kurz als ein Spektrum bezeichnet werden. Eine Lichtquelle kann beispielsweise ein Emissions-Spektrum, (ein sogenanntes charakteristisches Emissions-Spektrum) aufweisen, d.h. dass die Lichtquelle Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten bzw. bekannten Wellenlängen aussenden kann. Ein Sensor kann beispielsweise ein Detektions-Spektrum (ein sogenanntes charakteristisches Detektions-Spektrum) aufweisen, d.h. dass der Sensor Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten Wellenlängen besser detektieren kann als eine Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten anderen Wellenlängen. Ein Detektor kann beispielsweise ein charakteristisches Detektionsspektrum aufweisen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die elektromagnetische Strahlung eine Strahlungsintensität aufweisen, die im Folgenden auch kurz als Intensität bezeichnet werden kann. Eine Flächenleistungsdichte der elektromagnetischen Strahlung kann als Intensität bezeichnet werden. Beispielsweise kann eine erste Intensität einer Strahlung geringer sein als eine zweite Intensität der gleichen Strahlung (d.h. mit gleichem Spektrum). Beispielsweise kann bei sichtbarem Licht die zweite Intensität einen helleren Seh-Eindruck erzeugen als die erste Intensität. Beispielsweise kann durch die zweite Intensität mehr Energie in einem Medium deponiert werden als durch die erste Intensität (z.B. bei gleicher Zeit und bei gleicher Wellenlänge).
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung bereitgestellt, die zum Messen einer Strahlungsdosis von elektromagnetischer Strahlung verwendet werden kann. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Sensorvorrichtung einen Sensor aufweisen. Gemäß verschiedenen Aspekten kann der Sensor ein organisches Material aufweisen. Das organische Material kann beispielsweise PhenDPA (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 420 nm), PhenTPA (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 420 nm), Tetra-N-phenylbenzidine (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 390 nm), N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 400 nm), Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 350 nm), Benzophenone-Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 220 nm bis 400 nm), Brom-Benzophenone-Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 220 nm bis 400 nm), Benzophenone-2-Thianthrene (geeignet z.B. für ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung), und/oder geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm), Diphenylsulfone-Thianthrene, Diphenylsulfone-2-Thianthrene, Brom-Diphenylsulfone-Thianthrene, Platinum Octaethylporphyrin (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 550 nm), 2-Hydroxycarbazole (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 300 nm), Difluoroboron-9-hydroxyphenalenone (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 470 nm) und/oder Difluoroboron-6-hydroxybenz[de]anthracene-7-on (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 470 nm) aufweisen oder sein.
Das organische Material kann beispielsweise aus der Gruppe der folgenden Verbindungen gewählt werden:

Beispielsweise können R1, R2 und R3 identisch oder verschieden voneinander sein. Beispielsweise kann R1 ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff sein. Beispielsweise kann R2 ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff sein. Beispielsweise kann R3 ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff oder eine Nitrogruppe sein. Beispielsweise kann R3 aus der Gruppe H, OR4 oder NO2 ausgewählt werden. Beispielsweise kann R4 H oder ein (C1 - C8)-Alkyl sein. Beispielsweise kann R5 entweder H, ein Halogen oder ein Thianthren sein. Beispielsweise kann X P oder N sein. Beispielsweise können Y1, Y2, Y3 und Y4 jeweils unabhängig voneinander aus C oder N ausgewählt werden, wobei entweder zwei oder vier von Y1, Y2, Y3 und Y4 N sein können. Z1 und Z2 können unabhängig voneinander gewählt werden. Z1 kann entweder ein Enol oder Sulfoxid sein. Z2 kann abwesend oder ein Heteroatom oder aus der Gruppe bestehend aus -NR4 gewählt werden. Z3 kann aus der Gruppe bestehend aus -NR4 oder -CR4R4 gewählt werden.
Das organische Material kann für ein oder mehrere Bereiche der elektromagnetischen Strahlung sensitiv sein. Das organische Material kann mit ein oder mehreren Wellenlängen stärker wechselwirken als mit ein oder mehreren anderen Wellenlängen. Ein organisches Material kann beispielsweise ein charakteristisches Detektions-Spektrum aufweisen. Die ein oder mehreren Bereiche können zusammenhängend sein oder voneinander getrennt sein. Die ein oder mehreren Bereiche können ein oder mehrere Wellenlängen aufweisen, die aus dem UV-Strahlungsbereich, und/oder dem sichtbaren Licht, und/oder dem IR-Strahlungsbereich ausgewählt werden können.
Das organische Material kann eingerichtet sein, mit der elektromagnetischen Strahlung zu wechselwirken. Durch die Wechselwirkung kann in dem organischen Material eine Strahlungsdosis eingebracht bzw. deponiert werden. Die Strahlungsdosis kann auf eine bestrahlte Fläche normiert sein. Als bestrahlte Fläche kann beispielsweise eine Fläche bezeichnet werden die mit mehr als 10% einer maximalen Dosis bestrahlt wurde, z.B. mit mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97,5%, oder mit mehr als 99% der maximalen Dosis. Die Strahlungsdosis kann im Folgenden auch kurz als Dosis bezeichnet werden. Die Dosis kann von dem organischen Material akkumuliert werden. Beispielsweise kann die akkumulierte Dosis über einen längeren Zeitraum, z.B. mehr als 1 Stunde, mehr als 2 Stunden, mehr als 12 Stunden oder mehr als 1 Tag in dem organischen Material gespeichert werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das organische Material eingerichtet sein zu Lumineszieren, beispielsweise zu Phosphoreszieren. Das organische Material kann eine Schwellendosis aufweisen, die auch als eine charakteristische Grenzdosis bezeichnet werden kann. Beispielsweise kann das organische Material eine charakteristische Lichtemission aufweisen, wenn die akkumulierte Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis ist. Das organische Material kann eine strahlungsabhängige, z.B. strahlungsdosisabhängige, Lichtemissionscharakteristik aufweisen. Beispielsweise kann eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt werden, sobald das organische Material eine Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis akkumuliert hat. Als charakteristische Lichtemission kann ein Anstieg der Lichtemission, beispielsweise von einer Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung, bezeichnet werden. Zur Verkürzung kann die charakteristische Grenzdosis eines organischen Materials eines Sensors im Folgenden auch als charakteristische Grenzdosis der Sensorvorrichtung bzw. des Sensors bezeichnet werden.
1A zeigt ein Phosphoreszenz-Dosis-Diagramm. Auf einer horizontalen Achse 142 ist eine akkumulierte Dosis eines organischen Materials von einem Sensors 110 dargestellt. Auf der vertikalen Achse 141 ist eine Intensität einer Lichtemission dargestellt. Die Intensität kann auf eine bestimmte Wellenlänge bezogen sein. Die Intensität kann auf mehrere Wellenlängen bezogen sein, z.B. einen Mittelwert der mehreren Wellenlängen oder eine Summe von Intensitäten der mehreren Wellenlängen. Ein Verlauf einer Intensität 131 der Lichtemission in Abhängigkeit einer akkumulierten Dosis kann auch als Lichtemissionscharakteristik bezeichnet werden. Durch Erhöhen der akkumulierten Dosis des organischen Materials kann die Lichtemission des organischen Materials erhöht werden. Beispielsweise kann die Lichtemission eine Phosphoreszenz sein. Beispielsweise kann die Lichtemission eine charakteristische Lichtemission sein.
In einem ersten Dosis-Bereich 151 kann die Intensität 131 der Lichtemission geringer oder gleich einer ersten Intensität 161 sein. In dem ersten Dosis-Bereich kann eine durch das organische Material akkumulierte Dosis kleiner sein als eine untere Grenzdosis 171. In einem dritten Dosis-Bereich 153 kann die Intensität 131 der Lichtemission gleich oder größer einer zweiten Intensität 162 sein. In dem dritten Dosis-Bereich kann eine durch das organische Material akkumulierte Dosis größer sein als eine obere Grenzdosis 173. Beispielsweise kann die zweite Intensität 162 um mehr als einen Faktor 1,2 (z.B. 2, 5, 10, 15 oder um mehr als Faktor 15) größer sein als die erste Intensität 161. Beispielsweise kann die Intensität 131 der Lichtemission im dritten Dosis-Bereich im Wesentlichen maximale Intensität erreichen. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen maximale Intensität eine Intensität von mehr als 95% einer maximal erreichbaren Intensität sein, z.B. mehr als 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr als 99, 9% der maximal erreichbaren Intensität. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen maximale Intensität nur geringfügig (z.B. um weniger als 5%) steigen oder abfallen, wenn die akkumulierte Dosis um mehr als 10% (z.B. mehr als 15%, 20% oder 25%) erhöht wird.
In einem zweiten Dosis-Bereich 152, der auch als Grenzbereich bezeichnet werden kann, kann die Intensität 131 der Lichtemission von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 ansteigen. Die charakteristische Grenzdosis 172, bei der charakteristischen Lichtemission ausgelöst werden kann, kann innerhalb des zweiten Dosis-Bereich liegen.
Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand der zweiten Intensität, oder einer maximalen Intensität 131 der Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 eine Dosis sein, bei der die Intensität 131 der Lichtemission einen bestimmten Anteil der zweiten und/oder einer maximalen Intensität erreicht. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand eines Wendepunktes der Intensität 131 der Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 eine Dosis sein, bei der der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission maximal ist. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand einer Differenz der unteren Grenzdosis 171 und der oberen Grenzdosis 173 ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 ein Mittelwert der oberen Grenzdosis 173 und unteren Grenzdosis 171 sein, z.B. ein arithmetischer Mittelwert, ein geometrischer Mittelwert, ein harmonischer Mittelwert, ein Median, oder ein gewichteter Mittelwert. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 gleich der oberen Grenzdosis 173 und/oder unteren Grenzdosis 171 sein. Beispielsweise kann der zweite Dosis-Bereich 152 nur die charakteristische Grenzdosis 171 aufweisen.
Als charakteristische Lichtemission kann der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission im zweiten Dosis-Bereich von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 bezeichnet werden. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein sprunghafter Anstieg von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 sein. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein größerer Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission sein als der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission im ersten bzw. im dritten Bereich, z.B. um mehr als den Faktor 2, 5, 10 oder 20.
Die Lichtemission im dritten Bereich kann beispielsweise als Phosphoreszenz bezeichnet werden. Ein organisches Material mit einer Lichtemissionscharakteristik wie in 1A dargestellt, kann als phosphoreszierendes organisches Material bezeichnet werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Sensorvorrichtung zum Messen einer Dosis von elektromagnetischer Strahlung einen Messstreifen aufweisen. Beispielsweise kann nur ein Sensor auf einem Messstreifen angeordnet sein. Sofern sinnvoll, könnten auch mehrere Sensoren auf einem Messtreifen angeordnet sein, beispielsweise zur redundanten Messung, oder mittels entsprechender Abdeckung beim Bestrahlen der Sensoren, auch für mehrere sukzessive Messungen.
1B zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einem Sensor 110. Der Sensor 110 kann ein organisches Material aufweisen, das mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirken kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Sensorvorrichtung 100 ein oder mehrere Sensoren 110 aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 110 auf einem Messstreifen angeordnet sein.
1C zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit mehreren Sensoren 110. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 auf einem Messstreifen angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 einen ersten Sensor 110 und einen zweiten Sensor 110 aufweisen. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 110 können das gleiche organische Material aufweisen. Beispielsweise können der erste Sensor 110 und der zweite Sensor für die gleichen Strahlungsbereiche geeignet sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor ein gleiches Detektions-Spektrum aufweisen. Beispielsweise kann der erste Sensor ein Messsensor und der zweite Sensor ein Referenzsensor für den Messsensor sein. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 110 können ein voneinander unterschiedliches organische Material aufweisen. Beispielsweise können der erste Sensor und der zweite Sensor für voneinander unterschiedliche Strahlungsbereiche geeignet sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor jeweils ein voneinander verschiedenes Detektions-Spektrum aufweisen.
Der Sensor 110 kann mit einer Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Beispielsweise kann der Sensor 110 durch eine Reduzierungseinheit 120 an eine Messumgebung angepasst werden.
2A zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit mehreren Sensoren 110. Die Sensorvorrichtung 100 kann eine Reduzierungseinheit 120 aufweisen. Beispielsweise kann ein Sensor 110 mit der Reduzierungseinheit 120 abgedeckt sein. Ein abgedeckter Sensor 110 ist durch eine Strichlinie in den Figuren dargestellt.
Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität der Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten Wellenlängen der auf den Sensor 110 einfallenden elektromagnetischen Strahlung gänzlich abzuschirmen und/oder zu reduzieren. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die einfallende elektromagnetische Strahlung zu filtern. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zu reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor Untergrundstrahlung schützen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor einer Intensität der einfallenden Strahlung schützen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor einer Intensität der einfallenden Strahlung schützen (z.B. einer Intensität, mittels derer die die charakteristische Grenzdosis 172 überschritten werden kann). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 ein vorbestimmtes Wellenlängenspektrum für den Sensor 110 bereitstellen.
2B zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120. Die Reduzierungseinheit 120 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Intensität von einfallender Strahlung auf einen Sensor 110 zu reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die Intensität der einfallenden Strahlung um mehr als 10% reduzieren (z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die einfallende Intensität um 100% reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 verwendet werden, um den von ihr verdeckten Sensor 110 als einen Referenzsensor zu verwenden.
2C zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität von einfallender Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge zu reduzieren. Eine derartige Reduzierungseinheit 120 kann als ein Wellenlängen-Filter bezeichnet werden.
Beispielsweise kann eine einfallende Strahlung zumindest eine erste Teilstrahlung mit einer ersten Wellenlänge und eine zweite Teilstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge aufweisen, wobei die zweite Wellenlänge ungleich der ersten Wellenlänge ist. Die Reduzierungseinheit 120 kann eingerichtet sein die erste Teilstrahlung mit der ersten Wellenlänge zu reduzieren (z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99% oder um 100%). Der Sensor 110 kann somit durch die Reduzierungseinheit 120 von der ersten Teilstrahlung zumindest teilweise oder gänzlich abgeschirmt werden. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 ferner dazu eingerichtet sein die zweite Teilstrahlung mit der zweiten Wellenlänge nicht zu reduzieren oder mit einem anderen Faktor zu reduzieren als die erste Teilstrahlung. Beispielsweise kann somit eine Wellenlängensensitivität des organischen Materials ausgeglichen werden. Beispielsweise kann der Sensor 110 somit auch vor störenden Einflüssen, wie z.B. Umgebungsstrahlung, Streustrahlung, während der Messung oder während einer Lagerung geschützt werden.
Es versteht sich, dass die erste Wellenlänge bzw. die zweite Wellenlänge mehrere erste bzw. mehrere zweite Wellenlängen sein können. Beispielsweise können die mehreren ersten und/oder mehreren zweiten Wellenlängen eine Auswahl von Wellenlängen sein. Es versteht sich, dass mehrere Sensoren 110 einer Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden können. Beispielsweise kann ein erster Sensor 110 mit einer ersten Reduzierungseinheit 120 und ein zweiter Sensor 110 mit einer zweiten Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Beispielsweise können sich die erste Reduzierungseinheit 120 und die zweite Reduzierungseinheit 120 voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die erste und die zweite Reduzierungseinheit 120 gleich sein.
Die Sensoren 110 können eingerichtete sein, eine Messdosis zu ermitteln, wobei ein Schwellwert der Dosis bzw. eine charakteristische Grenzdosis 172 über der zu erwartenden Bestrahlungsdosis liegt. Die Sensoren 110 können ein phosphoreszierendes organisches Material aufweisen. Da die Messdosis unterhalb der charakteristischen Grenzdosis 172 liegt, kann in dem organischen Material noch keine Phosphoreszenz aktiviert sein. Durch die aufgetroffene Strahlung kann der Messstreifen als voraktiviert bezeichnet werden. Die Sensoren 110 können eingerichtet sein eine Dosis zu akkumulieren, die unterhalb der charakteristischen Grenzdosis 172 liegt. Das Ermitteln der akkumulierten Dosis, der sogenannten Messdosis, mittels einer Auslesevorrichtung kann als Auslesen bezeichnet werden. Um die Messdosis zu bestimmen, können die Sensoren 110 der Sensorvorrichtung 100 mit einer zusätzlichen Dosis bestrahlt werden, bis die charakteristische Grenzdosis 172 erreicht wird. Diese zusätzliche Dosis wird im Folgenden als Zusatzdosis bezeichnet. Aus der Zusatzdosis und der charakteristischen Grenzdosis 172 kann die Messdosis bestimmt werden.
3A zeigt eine Auslesevorrichtung für eine Sensorvorrichtung 100 mit einem Sensor 110, wobei die Auslesevorrichtung eine Zusatzstrahlungsquelle 210 aufweist. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann eingerichtet sein, die Sensorvorrichtung 100 mit einer Strahlung 220 zu bestrahlen. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann eingerichtet sein, den Sensor 110 mit einer Strahlung 220 zu bestrahlen. Die von der Zusatzstrahlungsquelle 210 ausgesendete Strahlung 220 kann ein bekanntes bzw. vorbestimmtes Wellenlängenspektrum aufweisen. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann beispielsweise eine Leuchtdiode (LED, z.B., eine UV-LED), ein Laser oder eine Gasentladungslampe (z.B. eine Quecksilberdampflampe) sein. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, dass der Sensor 110 von der Zusatzstrahlungsquelle 210 bestrahlt wird, bis eine Gesamtdosis (d.h. die auf dem Sensor akkumulierte Dosis bestehend aus der Messdosis und der Zusatzdosis) eine charakteristische Grenzdosis 172 erreicht, und das organische Material des Sensors 110 die charakteristische Lichtemission erzeugt. Die Lichtemission des organischen Materials kann beispielsweise mittels eines Detektors 310 detektiert werden.
Die Zusatzdosis kann von der Auslesevorrichtung ausgegeben werden. Die Messdosis kann beispielsweise als eine Differenz der charakteristischen Grenzdosis 172 und der Zusatzdosis berechnet werden. Beispielsweise kann die Differenz mit einem Korrekturfaktor oder Korrekturterm korrigiert werden. Der Korrekturfaktor oder Korrekturterm kann von einem Wellenlängenspektrum der Messumgebung und/oder der Zusatzstrahlungsquelle abhängig sein. Beispielsweise kann die wellenlängenabhängige Empfindlichkeit des Sensors 110 mit dem Wellenlängenspektrum der Messumgebung und/oder der Zusatzstrahlungsquelle verrechnet werden und in die Berechnung des Korrekturfaktors einbezogen werden. Der Korrekturfaktor oder Korrekturterm kann von einem Alter des Sensors 110 und/oder einer Anzahl der Messungen, in denen der Sensor bereits verwendet wurde, abhängig sein. Beispielsweise kann der Korrekturfaktor oder Korrekturterm von einer verwendeten Reduzierungseinheit 120 abhängen. Beispielsweise kann der Korrekturterm eine Reduzierung der einfallenden Intensität durch die Reduzierungseinheit 120 korrigieren.
Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, dass die charakteristische Grenzdosis 172 eingegeben und werden kann. Die Auslesevorrichtung kann einen Speicher aufweisen. Auf dem Speicher können beispielsweise Grenzdosen gespeichert sein und/oder gespeichert werden. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, eine charakteristische Grenzdosis 172 von dem Speicher zu laden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 automatisch anhand einer Identifikationsvorrichtung eines Sensors 110 ausgewählt und geladen werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 manuell durch einen Benutzer ausgewählt und geladen werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 durch Bestimmung der Zusatzdosis eines nicht voraktivierten Sensors 110 bestimmt werden. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, die Messdosis automatisch zu ermitteln. Beispielsweise kann die Messdosis auf Basis einer eingegebenen oder geladenen charakteristischen Grenzdosis 172 und der Zusatzdosis ermittelt werden. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung die Zusatzdosis und/oder die Messdosis ausgeben. Es versteht sich, dass mit Ausgeben sowohl ein sichtbares Ausgeben (z.B. auf einer Anzeige), als auch ein Speichern auf einem Speichermedium gemeint ist.
Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein ein serielles Auslesen von mehreren Sensorvorrichtungen 100 und/oder mehreren Sensoren 110 nacheinander durchzuführen. Für jede Sensorvorrichtung 100 und/oder jeden Sensor 110 kann beispielsweise eine jeweilige charakteristische Grenzdosis 172 geladen bzw. eingegeben werden. Für jede Sensorvorrichtung 100 und/oder jeden Sensor 110 kann eine jeweilige Messdosis ermittelt und ausgegeben werden.
Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung zum Auslesen von mehreren Sensorvorrichtungen 100 eingerichtet sein. Beispielsweise kann eine Auslesevorrichtung zum Auslesen von einer Sensorvorrichtung 100, die mehrere Sensoren 110 aufweist, eingerichtet sein. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 der einen Sensorvorrichtung 100 gleichzeitig ausgelesen werden. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 der einen Sensorvorrichtung 100 verwendet werden, um Referenzmessungen durchzuführen. Es versteht sich, dass natürlich auch verschiedene Sensoren 110 von verschiedenen Sensorvorrichtungen 100 verwendet werden können, um Referenzmessungen durchzuführen.
Die 4A und 4B zeigen jeweils einen Schritt einer Referenzmessung. Für die Referenzmessung kann beispielsweise eine Sensorvorrichtung 100 mit einem ersten Sensor 110 und einem zweiten Sensor 111 verwendet werden. Der erste Sensor 110 und zweite Sensor 111 können auf einem gleichen Messstreifen aufgebracht sein. Dadurch können die Sensoren beispielsweise einen ähnlichen Zustand (z.B. Alter, Degradation, Anzahl Messungen, gleiche Lager- bzw. Messumgebung etc.) aufweisen. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 111 können das gleiche organische Material aufweisen. Eine erste charakteristische Grenzdosis 172 des ersten Sensors 110 und eine zweite charakteristische Grenzdosis 172 des zweiten Sensors 111 können gleich sein. Die Sensorvorrichtung 100 kann eine Reduzierungseinheit 120 aufweisen. Der zweite Sensor 111 kann während der Messung einer zu ermittelnden Strahlungsdosis, d.h. der Messdosis, durch die Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Dadurch kann die Intensität, der auf den zweiten Sensor 111 einfallen Strahlung, reduziert werden. Eine zweite Messdosis des zweiten Sensors 111 kann dadurch geringer sein als eine erste Messdosis des ersten Sensors 110.
Die Reduzierungseinheit 120 kann die Intensität der zu detektierenden Strahlung für den Sensor 111 um einen Reduzierungsfaktor reduzieren. Der Reduzierungsfaktor kann zwischen 0 und 1 bzw. 0% und 100% liegen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die Intensität der zu detektierenden Strahlung auf null reduzieren, d.h. der Reduzierungsfaktor beträgt 1 bzw. 100%. Die erste Messdosis und die zweite Messdosis können sich um den Reduzierungsfaktor voneinander unterscheiden.
4A zeigt einen ersten Zeitpunkt, an dem die erste Messdosis und eine erste Zusatzdosis zusammen die charakteristische Grenzdosis 172 des ersten Sensors 110 erreichen und das organische Material des ersten Sensors 110 eine erste charakteristische Lichtemission erzeugen kann. Die erste Zusatzdosis kann ausgegeben werden. Eine emittierte Strahlung 130 des ersten Sensors kann von einem Detektor 310 detektiert werden. Beispielsweise kann durch die Detektion der ersten charakteristischen Lichtemission die Ausgabe der ersten Zusatzdosis ausgelöst werden.
4B zeigt einen zweiten Zeitpunkt, an dem die zweite Messdosis und eine zweite Zusatzdosis zusammen die charakteristische Grenzdosis 172 des zweiten Sensors 111 erreichen und das organische Material des zweiten Sensors 111 eine zweite charakteristische Lichtemission erzeugen kann. Die zweite Zusatzdosis kann ausgegeben werden. Eine emittierte Strahlung 130 des zweiten Sensors kann von dem Detektor 310 detektiert werden. Beispielsweise kann durch die Detektion der zweiten charakteristischen Lichtemission die Ausgabe der zweiten Zusatzdosis ausgelöst werden.
Aus der zweiten Zusatzdosis, der ersten Zusatzdosis und dem Reduzierungsfaktor kann somit die erste Messdosis ermittelt werden. Im Folgenden Rechenbeispiel ist die Ermittlung der ersten Messdosis beispielhaft beschrieben unter Verwendung: des Reduzierungsfaktors n (0<n<=1), der ersten Messdosis x1, der zweiten Messdosis x2, der ersten Zusatzdosis y1, der zweiten Zusatzdosis y2, der ersten charakteristischen Grenzdosis z1 und der zweiten charakteristischen Grenzdosis z2. Die jeweiligen Grenzdosen ergeben sich aus der Summe der jeweiligen Messdosen und der jeweiligen Zusatzdosen: z1=x1+y1 und z2=x2+y2. Die zweite Messdosis x2 kann sich um den Reduzierungsfaktor n von der ersten Messdosis: x2=(1-n)*x1 unterscheiden. Die erste Zusatzdosis y1 kann um eine Differenzdosis y' kleiner sein als die zweite Zusatzdosis y2: y'=y2-y1. Die Grenzdosen z1, z2 des ersten und zweiten Sensors können gleich sein: z1=z2. Die erste Messdosis x1 kann sich dann aus der Differenzdosis y' und dem Reduzierungsfaktor n ergeben: x1 = y'/n.
Beispielsweise kann bei n=1 die Differenzdosis y' der ersten Messdosis entsprechen. Beispielsweise kann das oben beschriebene Verfahren verwendet werden, um einen Reduzierungsfaktor n einer Reduzierungseinheit zu bestimmen, z.B. wenn die erste Messdosis bekannt ist. Beispielsweise kann durch eine Bestrahlung mit ein oder mehreren vorbestimmten Wellenlängen auch ein Wellenlängenspezifischer bzw. Wellenlängen-abhängiger Reduzierungsfaktor n bestimmt werden.
Es versteht sich, dass mit einer ähnlichen Rechnung wie der gezeigten Beispielrechnung auch eine Anpassung an verschiedene Emissionsspektren durchgeführt werden kann.
Eine Sensorvorrichtung 100 kann eingerichtet sein, aufbereitet zu werden. Ein Sensor 110 kann eingerichtet sein, aufbereitet zu werden. Unter Aufbereiten kann ein Zurücksetzen der gesamten, auf dem Sensor 110 akkumulierten Dosis verstanden werden. Unter Aufbereiten kann Setzen der gesamten Akkumulierten Dosis auf null bzw. auf einen vorbestimmten bekannten Wert verstanden werden. Durch das Aufbereiten kann ein einmal verwendeter Sensor 110 erneut verwendet werden. Beispielsweise kann ein aufbereiteter Sensor 110 eine andere bekannte charakteristische Grenzdosis 172 aufweisen als ein nicht aufbereiteter Sensor. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 mit einer Anzahl von durchgeführten Aufbereitungen zusammenhängen.
Die Sensorvorrichtung 110 kann eine Identifizierungsvorrichtung aufweisen. Beispielsweise können die Sensorvorrichtung und/oder der Sensor 110 gekennzeichnet sein. Die Identifizierungsvorrichtung kann eine optische Markierung sein, z.B. ein Strichcode, und/oder ein QR-Code, und/oder eine Zeichenkombination, und/oder eine Farbkombination etc. Die Identifizierungsvorrichtung kann eine elektronische Markierung sein, die auf einem Speichermedium gespeichert ist, z.B. ein RFID-Code, und/oder eine digitale Signatur, und/oder eine NFC-Kennung, und/oder eine sonstige elektronische Identifikation. Die Identifizierungsvorrichtung kann beispielsweise ein Speichermedium aufweisen, z.B. eine Druckfläche für eine optische Markierung und/oder ein elektronisch lesbares Speichermedium. Die Identifizierungsvorrichtung einer Sensorvorrichtung 100 kann die Identifizierungsvorrichtung und/oder den Sensor 110 eindeutig identifizieren. Die Identifizierungsvorrichtung kann die charakteristische Grenzdosis 172 des Sensors 110 repräsentieren. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 auf dem Speichermedium gespeichert sein (z.B. aufgedruckt oder elektronisch gespeichert sein). Beispielsweise kann die Anzahl der Messungen und/oder das Herstellungsdatum des Sensors 110 auf dem Speichermedium gespeichert sein. Beispielsweise können Informationen über die Anzahl von Aufbereitungen der Sensorvorrichtung 100 und/oder des Sensors 110 auf dem Speichermedium gespeichert werden.
Die Auslesevorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Identifizierungsvorrichtung zu erkennen. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, die Informationen, die in der Identifizierungsvorrichtung gespeichert sind zu laden und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise kann ein jeweiliger Messwert auf einem Speicher der Identifizierungsvorrichtung gespeichert werden (z.B. elektronisch oder aufgedruckt).
Ein Sensor kann eine Sensorfläche aufweisen. Beispielsweise kann als Sensorfläche eine Fläche bezeichnet werden, in der der Sensor das organische Material aufweist. Beispielsweise kann ein großflächiger Sensor ein Sensor mit einer Sensorfläche von mehr als 1 cm² (z.B. mehr als 2 cm², 5 cm², 10 cm² oder mehr als 15 cm² sein). Die Auslesevorrichtung beispielsweise kann dazu eingerichtet sein, ein oder mehrere Sensoren 110 (beispielsweise ein oder mehrere großflächigen Sensoren 110) ortsaufgelöst auszulesen. Beispielsweise kann eine Sensorfläche aus mehreren Teilflächen bestehen (z.B. aus 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr als 10 Teilflächen). Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung dazu eingerichtet sein, einen erste Teilfläche der mehreren Teilflächen der Sensorfläche auszulesen. Beispielsweise kann während des Auslesens der ersten Teilfläche zumindest eine zweite Teilfläche der mehreren Teilflächen nicht ausgelesen werden. Beispielsweise kann die zweite Teilfläche abgedeckt sein. Beispielsweise kann die zweite Teilfläche in einem folgenden Schritt ausgelesen werden. Beispielsweise kann ein Auslesen einer vorbestimmten Teilfläche des Sensors als ortsaufgelöst bzw. als ortsaufgelöstes Auslesen bezeichnet werden. Dabei kann beispielsweise ein Photodiodenarray oder eine Kamera als Detektor 310 zum Auslesen verwendet werden.
In 5 ist ein mögliches Anwendungsbeispiel der zuvor beschriebenen Sensorvorrichtung 100 dargestellt. Ein Sensor 110 kann ein phosphoreszierendes organisches Material aufweisen. In einem ersten Schritt kann der Sensor 110 bereitgestellt werden. Der Sensor 110 kann eine erste bekannte akkumulierte Dosis aufweisen, die im Folgenden als Nulldosis D₀ bezeichnet werden kann. Die Nulldosis D₀ kann beispielsweise durch einen weiteren Sensor 110 ermittelt werden der nicht bestrahlt wird aber ähnlich wie der Sensor gehandhabt (gelagert etc.) wurde. Die Nulldosis D₀ kann später abgezogen werden. Die Nulldosis D₀ kann beispielsweise durch eine Lagerung, Umgebungseinflüsse, einen Aufbereitungsprozess und/oder andere Gründe auf dem Sensor 110 akkumuliert sein. Im Folgenden wird die Nulldosis D₀ der der Verständlichkeit halber gleich null angesehen. Es versteht sich, dass wenn die Nulldosis größer als null ist, die Nulldosis in jedem Schritt mit beachtet werden müsste z.B. wie eine zweite bekannte Messdosis. Beispielsweise kann die Messdosis ermittelt werden aus der Grenzdosis verringert um die Zusatzdosis und die Nulldosis D₀. Alternativ kann die Grenzdosis auf die Nulldosis D₀ normiert sein. Beispielsweise kann die auf die Nulldosis D₀ normierte Grenzdosis durch Auslesen eines unbestrahlten Sensors 110 ermittelt werden.
In einem zweiten Schritt kann der Sensor 110 von einer Strahlungsquelle 400 bestrahlt werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 400 eine Lampe sein. Beispielsweise kann die Bestrahlung durch die Strahlungsquelle 400 auf einem Fließband stattfinden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 400 zum Trocknen bzw. Aushärten von Farben, Kunststoffen, Harzen, Keramiken oder anderen Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle auch zur Desinfektion von Oberflächen, Flüssigkeiten, Verpackungen oder anderen Gegenständen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle auch in medizinischen und/oder kosmetischen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können auch natürlichen Strahlungsquellen wie beispielsweise die Sonne verwendet werden. Durch die Strahlungsquelle 400 kann eine Bestrahlungsdosis, eine sogenannte Messdosis D_M auf dem Sensor akkumuliert werden. Der Messstreifen kann beispielsweise derart ausgewählt werden, dass ein Schwellwert zum Auslösen einer charakteristischen Lichtemission, d.h. eine charakteristische Grenzdosis 172 des organischen Materials, über der zu erwartenden Bestrahlungsdosis D_M liegt. Dadurch wird nach der eigentlichen Strahlungsmessung, d.h. nachdem das organische Material des Sensors 110 die Dosis D_M akkumuliert hat, noch keine Phosphoreszenz aktiviert. Durch die aufgetroffene bzw. akkumulierte Strahlung kann der Messstreifen jedoch als voraktiviert bezeichnet werden.
In einem dritten Schritt, der auch als Ausleseschritt bezeichnet werden kann, kann die Sensorvorrichtung 100 zusammen mit dem Sensor 110 in eine Auslesevorrichtung (auch als ein Auslesegerät bezeichnet) eingebracht werden. Das Auslesegerät kann eingerichtet sein den Sensor zu beleuchten, bis die charakteristische Grenzdosis 172 erreicht ist. Beispielsweise kann das Auslesegerät die Sensorvorrichtung und/oder den Sensor 110 mit einer bekannten Bestrahlungsstärke (z.B. in mW/cm²) so lange beleuchten, bis eine Phosphoreszenz erscheint. Das Erscheinen der Phosphoreszenz kann beispielsweise durch eine Detektion einer charakteristischen Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann mittels der für die Beleuchtung benötigte Zeit eine Zusatzdosis ΔD (z.B. in mJ/cm²) berechnet werden, die zum Erreichen der charakteristischen Grenzdosis 172 benötigt wurde. Beispielsweise kann die Zusatzdosis ΔD eine Dosis sein, die zum Aktivieren der Phosphoreszenz nötig ist.
6 zeigt eine beispielhafte Lichtemissionscharakteristik des Sensors 110 von 5. Auf der horizontalen Achse 142 ist eine Expositionsdosis (z.B. in mJ/cm²) dargestellt, d.h. eine vom Sensor 110 akkumulierte Dosis. Auf der vertikalen Achse 141 ist eine Phosphoreszenz dargestellt, d.h. eine Intensität der Emission der Strahlung vom organischen Material des Sensors 110. In einem Messdosis-Bereich 161 kann der erste Schritt aus 5 dargestellt sein: die Bestrahlung mit der Messdosis D_M durch die Strahlungsquelle 400. In einem Zusatzdosis-Bereich 162 kann die Bestrahlung mit der Zusatzdosis ΔD durch die Auslesevorrichtung dargestellt sein. Innerhalb des Zusatzdosis-Bereichs 162 kann die auf dem Sensor akkumulierte Dosis eine untere Grenzdosis 171 erreichen. Wenn die akkumulierte Dosis des Sensors 110 die untere Grenzdosis 171 erreicht, kann die Intensität 131 der Lichtemission ansteigen. Wird die akkumulierte Dosis weiter erhöht, kann eine charakteristische Lichtemission bei der charakteristischen Grenzdosis 172 beobachtet werden. Beispielsweise kann das organische Material des Sensors 110 beginnen zu Phosphoreszieren, wenn es eine Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis 172 akkumuliert hat. Wenn das organische Material des Sensors 110 eine obere Grenzdosis 173 akkumuliert hat, kann die Intensität der Lichtemission im Wesentlichen maximal sein.
Beispielsweise kann über den bekannten Dosisgrenzwert 172 (auch als Bestrahlungsschwellwert bezeichnet), der nötig ist, um die Phosphoreszenz eines unbenutzten Sensors zu aktivieren, die im ersten Messschritt eingestrahlte Dosis D_M errechnet werden. Hierbei kann der mögliche Messbereich nach oben durch den Bestrahlungsschwellwert des Sensors begrenzt sein. Ausgehend von der Bestrahlungsdosis können beispielsweise weitere Parameter berechnet werden, wie beispielsweise eine Strahlstärke, eine Bestrahlungsstärke, eine spezifische Ausstrahlung und/oder eine Strahlungsenergie.
In 7 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Messwertes einer zu untersuchenden Strahlung beschrieben. Im ersten Schritt kann ein Sensor mit einer zu untersuchenden (z.B. zu messenden) Strahlung voraktiviert werden (S110). Beispielsweise kann eine zu ermittelnde Dosis auf einem Sensor appliziert werden. Beispielsweise kann die Phosphoreszenz eines organischen Materials eines Sensors voraktiviert werden. Im zweiten Schritt kann der Sensor mit einer bekannten Bestrahlungsstärke bestrahlt werden, bis eine charakteristische Grenzdosis erreicht ist und/oder der Sensor vollständig aktiviert ist (S120) . Beispielsweise kann der Sensor bestrahlt werden, bis die Phosphoreszenz des organischen Materials des Sensors vollständig aktiviert ist. Beispielsweise kann der Sensor in einem Auslesegerät bestrahlt werden. Im dritten Schritt kann der Messwert der zu untersuchenden Strahlung berechnet werden (S130). Beispielsweise kann der Messwert über eine Differenz berechnet werden. Beispielsweise kann die Differenz aus der im zweiten Schritt verwendeten Dosis und der charakteristischen Grenzdosis berechnet werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis eine Dosis sein, die nötig ist zum Aktivieren einer Phosphoreszenz in einem frischen Messstreifen.
Im Folgenden werden einige Beispiele beschrieben, die sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Sensor zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, der Sensor kann aufweisen: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweisen kann, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt werden kann, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor ferner derart eingerichtet sein kann, dass eine Differenz der charakteristische Grenzstrahlungsdosis und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentieren kann. Beispielsweise kann die in dem Material akkumulierte Strahlungsdosis eine Messdosis bzw. eine zu ermittelnde Dosis sein. Die in dem Material akkumulierte Dosis kann auch als durch den Sensor gespeicherte Dosis bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Sensor auf einem Messstreifen angeordnet sein.
Beispiel 2 ist ein Sensor gemäß Beispiel 1, wobei das organische Material derart eingerichtet sein kann, dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich geringer als eine erste Intensität emittieren kann, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die geringer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis, und dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich größer als eine zweite Intensität emittieren kann, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis. Beispielsweise kann die zweite Intensität größer als die erste Intensität sein. Die Intensität der emittierten Strahlung kann sich auf eine Intensität von Strahlung mit ein oder mehrere Wellenlängen beziehen. Beispielsweise kann bei Strahlung mit mehreren Wellenlängen die Intensität der Strahlung eine Summe oder ein Mittelwert von Intensitäten von ein oder mehreren ausgewählten Strahlungsanteilen mit jeweils einer ausgewählten Wellenlänge bzw. einem ausgewählten Wellenlängenbereich sein. Beispielsweise kann die Intensität auf alle Strahlungsanteile bezogen sein.
Beispiel 3 ist ein Sensor gemäß Beispiel 2, wobei die charakteristische Grenzstrahlungsdosis innerhalb eines Grenzdosisbereichs liegen kann, wobei der Grenzdosisbereich eine untere Grenzdosis und eine obere Grenzdosis aufweisen kann, und wobei die Intensität, der von dem organischen Material emittierten Strahlung, von einer ersten Intensität bei einer unteren Grenzdosis auf eine zweite Intensität bei einer oberen Grenzdosis ansteigen kann. Die obere Grenzdosis kann größer als die untere Grenzdosis sein. Der Anstieg der Intensität kann abhängig von der Gesamten in dem organischen Material des Sensors akkumulierten Strahlungsdosis sein.
Beispiel 4 ist ein Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die charakteristische Lichtemission eine Vervielfachung der Emission, beispielsweise der Intensität der emittierten Strahlung, sein kann. Beispielsweise kann sich die Emission um mehr als den Faktor 1,2 erhöhen (z.B. um mehr als den Faktor 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 oder um mehr als den Faktor 15). Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein Anstieg (z.B. als sprunghafter Anstieg) in einer Lichtemissionscharakteristik des organischen Materials sein.
Beispiel 5 ist ein Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei die akkumulierte Strahlungsdosis aus einem der folgenden Bereiche akkumuliert werden kann: UV-Strahlungsbereich, und/oder Bereich des sichtbaren Lichts, und/oder IR-Strahlungsbereich. Beispielsweise kann die akkumulierte Strahlungsdosis aus ein oder mehreren Teilbereichen der genannten Bereiche akkumuliert werden. Beispielsweise kann die akkumulierte Strahlungsdosis durch ein oder mehrere Wellenlängen aus den genannten Bereichen akkumuliert werden.
Beispiel 6 ist eine Sensorvorrichtung aufweisend einen ersten Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 5. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung einen zweiten Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 aufweisen. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor gemäß einem voneinander unterschiedlichen Beispiel ausgestaltet werden. Beispielsweise können der erste und zweite Sensor gemäß dem gleichen Beispiel ausgestaltet werden. Beispielsweise kann der erste Sensor eine erste charakteristische Grenzdosis und der zweite Sensor eine zweite charakteristische Grenzdosis aufweisen. Beispielsweise kann sich die erste charakteristische Grenzdosis von der zweiten charakteristischen Grenzdosis um mehr als 10% unterscheiden, z.B. um mehr als 20%, 50%, 100%, oder um mehr als 200%). Beispielsweise kann sich die erste charakteristische Grenzdosis von der zweiten charakteristischen Grenzdosis nicht unterscheiden, d.h. um weniger als 10% unterscheiden, z.B. um weniger als 5%, 1%, 0,01%, oder um weniger als 0,01%). Beispielsweise kann der erste Sensor in einer ersten Messregion und der zweite Sensor ein einer zweiten Messregion angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Sensor unabhängig vom zweiten Sensor sein. Beispielsweise kann der erste Sensor mit dem zweiten Sensor funktional gekoppelt sein, z.B. können diese dann nur gleichzeitig bestrahlt werden zum redundanten Messen oder zum Durchführen einer Differenz-Messung. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung mehr als die beiden Sensoren aufweisen. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 25, 100 oder mehr als 100 Sensoren aufweisen, wobei jeder der Sensoren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 (z.B. unabhängig von den anderen Sensoren) ausgestaltet sein kann.
In einigen Aspekten können mehrere baugleiche Sensoren in der Sensorvorrichtung (anschaulich auf einem Messtreifen) integriert sein. Diese können dann das gleiche Bestrahlungsverhalten (bzw. Messverhalten) und Emissionsverhalten (bzw. Ausleseverhalten) etc. aufweisen.
Beispiel 7 ist eine Sensorvorrichtung aufweisend gemäß Beispiel 6, wobei die Sensorvorrichtung optional ferner eine Reduzierungseinheit aufweisen kann. Die Reduzierungseinheit kann zum Reduzieren einer Intensität der auf das organische Material einfallenden Strahlung eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit die einfallende Intensität um mehr als 10% reduzieren (z.B. um mehr als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit die einfallende Intensität um 100% reduzieren. Beispielsweise kann die die Reduzierungseinheit die Intensität einer ersten vorbestimmten Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen stärker als die Intensität einer zweiten Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen reduzieren. Beispielsweise kann der zweite Sensor von der Reduzierungseinheit abgedeckt sein. Beispielsweise kann der zweite Sensor dadurch eine reduzierte Strahlendosis akkumulieren.
Beispiel 8 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 6 oder 7, wobei die Sensorvorrichtung optional ferner eine Identifizierungsvorrichtung aufweisen kann. Beispielsweise kann die Identifizierungsvorrichtung eine Kennung in Form eines RFID-Codes, NFC-Codes, Strichcodes, einer aufgedruckten Zeichenfolge, eines Farbcodes o.ä. aufweisen.
Beispiel 9 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 8, wobei die Sensorvorrichtung einen Speicher aufweisen kann. Beispielsweise kann auf dem Speicher eine Kennung der Sensorvorrichtung, des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors gespeichert sein. Beispielsweise kann auf dem Speicher eine charakteristische Grenzdosis gespeichert sein. Beispielsweise kann auf dem Speicher ein Alter der Sensorvorrichtung und/oder des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors gespeichert sein. Beispielsweise kann die Identifizierungsvorrichtung den Speicher oder einen zusätzlichen Speicher aufweisen.
Beispiel 10 ist eine Auslesevorrichtung zum Auslesen einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 9, wobei das organische Material eines ersten Sensors der Sensorvorrichtung eine akkumulierte Dosis, eine sogenannte Messdosis, aufweisen kann. Die Auslesevorrichtung kann aufweisen: eine Zusatzstrahlungsquelle zum Bestrahlen des Sensors mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die in dem organischen Material eingebrachte Messdosis repräsentieren kann, und eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
Beispiel 11 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 10, wobei durch die Zusatzdosis die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des ersten und/oder des zweiten Sensors ausgelöst werden kann. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des ersten und/oder des zweiten Sensors ausgelöst werden, wenn eine Gesamtdosis aus der Messdosis und der Zusatzdosis die charakteristische Grenzdosis erreichen.
Beispiel 12 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 10 oder 11, wobei die Zusatzstrahlungsquelle Strahlung mit einem vorbestimmten Wellenlängenspektrum und/oder mit einer vorbestimmten Intensität emittieren kann.
Beispiel 13 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 12, optional ferner aufweisend einen Strahlungsdetektor zum Detektieren von Lichtemissionen des ersten und/oder des zweiten Sensors. Beispielsweise kann der Strahlungsdetektor eingerichtet sein zum Detektieren der der charakteristischen Lichtemission. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, das Auslesen der Sensorvorrichtung zu beenden, sobald der Strahlungsdetektor die charakteristische Lichtemission detektiert.
Beispiel 14 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 13, optional ferner dazu eingerichtet sein die Messdosis des ersten und/oder des zweiten Sensors bzw. die auf dem ersten und/oder dem zweiten Sensor akkumulierte Dosis zu ermitteln. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung optional ferner eine Eingabeeinheit zum Eingeben von einer theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis aufweisen. Beispielsweise kann die Eingabeeinheit eine manuelle Eingabeeinheit sein, wie z.B. eine Tastatur, eine druckempfindliche Anzeige, ein Stellrad, oder etwas ähnliches sein, das geeignet ist, um einen Wert einzugeben. Beispielsweise kann die Eingabeeinheit eine automatisierte Eingabeeinheit sein, die die theoretische und/oder die gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis anhand der Sensorvorrichtung, und/oder des ersten Sensors, und/oder des zweiten Sensors automatisch erkennen und eingeben kann. Beispielsweise kann die theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis anhand einer Identifizierungsvorrichtung der Sensorvorrichtung erkannt und/oder eingegeben und/oder geladen werden.
Beispiel 15 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 14, wobei die Auslesevorrichtung ferner eine Datenverwaltungseinheit aufweisen kann. Die Datenverwaltungseinheit kann eingerichtet sein zum Speichern von Daten und zum Laden von Daten. Beispielsweise können die Daten ein oder mehrere der folgenden Daten aufweisen oder sein: ein oder mehrere theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosen, und/oder ein oder mehrere Kennungen des Sensors, und/oder ein oder mehrere Korrekturgrößen (vorbestimmte Spektren, Reduzierungsfaktoren etc.), und/oder ein oder mehrere vorbestimmte Zusatzdosen. Beispielsweise kann zu einem bestimmten Messverfahren (z.B. einer Qualitätsüberprüfung) eine bestimmte Zusatzdosis zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren einer Wellenlängenabhängigkeit der Sensitivität des ersten und/oder zweiten Sensors sein. Beispielsweise kann es einen ersten Wellenlängenbereich geben, in dem der erste und/oder der zweite Sensor mehr Dosis aufnimmt (z.B. speichert) als in einem zweiten Wellenlängenbereich. Die Wellenlängenabhängigkeit kann sich auf das Wellenlängenspektrum der zu messenden Strahlungsquelle und/oder das Wellenlängenspektrum der Zusatzstrahlungsquelle beziehen. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren einer Intensität der Zusatzstrahlungsquelle sein. Beispielsweise kann eine Intensität der Zusatzstrahlungsquelle mit der Zeit zunehmen oder abnehmen. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren eines Alters der Sensorvorrichtung, und/oder des ersten Sensors, und/oder des zweiten Sensors sein. Beispielsweise kann die Sensitivität des ersten und/oder des zweiten Sensors mit der Zeit abnehmen oder zunehmen. Beispielsweise kann die für einen Sensor die theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis mit der Zeit abnehmen und/oder zunehmen.
Beispiel 16 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 15, wobei die Auslesevorrichtung optional ferner dazu eingerichtet sein kann, die auf dem ersten und/oder dem zweiten Sensor akkumulierte Strahlungsdosis bzw. die Messdosis aus der Zusatzdosis und der theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis zu ermitteln.
Beispiel 17 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 15, wobei die Auslesevorrichtung optional ferner eingerichtet sein kann, die Messdosis des ersten und/oder des zweiten Sensors aus der Zusatzdosis, der theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen zu ermitteln.
Beispiel 18 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 17, wobei die Auslesevorrichtung eingerichtet sein kann: eine erste Messdosis des ersten Sensors und eine zweite Messdosis des zweiten Sensors auszulesen. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung ferner dazu eingerichtet sein, eine erste Zusatzdosis, die der ersten Messdosis zugeordnet ist, und eine zweite Zusatzdosis, die der zweiten Messdosis zugeordnet ist, auszugeben. Beispielsweise kann die erste bzw. die zweite Zusatzdosis die jeweilige akkumulierte Strahlungsdosis repräsentieren. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor parallel oder zumindest teilweise parallel ausgelesen werden (z.B. in verschiedenen Kammern). Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor seriell (d.h. nacheinander) ausgelesen werden (z.B. indem alle Sensoren bis auf einen auszulesenden Sensor abgedeckt sind).
Beispiel 19 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 14 bis 17, wobei die Auslesevorrichtung optional ferner eingerichtet sein kann, die erste Messdosis des ersten Sensors aus der ersten Zusatzdosis des ersten Sensors und der zweiten Zusatzdosis des zweiten Sensors zu ermitteln.
Beispiel 20 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 19, wobei die Auslesevorrichtung optional ferner dazu eingerichtet sein kann, die erste Messdosis aus der ersten Zusatzdosis, der zweiten Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen zu ermitteln.
Beispiel 21 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 14 bis 19, die optional ferner eine Ermittlungseinheit aufweist, die eingerichtet sein kann, die jeweilige Ermittlung und/oder Berechnungen durchzuführen. Beispielsweise kann die Ermittlungseinheit einen Prozessor aufweisen. Beispielsweise kann die Ermittlungseinheit eine elektronische Rechenvorrichtung sein.
Beispiel 22 ist ein Verfahren zum Ermitteln von einer in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 akkumulierten Strahlungsdosis bzw. Messdosis. Das Verfahren kann aufweisen: Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben der Zusatzdosis, die die Messdosis des organischen Materials des Sensors repräsentieren kann.
Beispiel 23 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 21, optional ferner aufweisend Ermitteln der Messdosis des Sensors aus einer theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der Zusatzdosis.
Beispiel 24 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 22, optional ferner aufweisend Ermitteln der Messdosis des Sensors aus einer theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis, der Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen.
Beispiel 25 ist ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis mittels einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 9. Beispielsweise kann in dem ersten Sensor eine erste Messdosis und in dem zweiten Sensor eine zweite Messdosis akkumuliert werden. Das Verfahren kann aufweisen: Abdecken des zweiten Sensors während der Messung derart, dass eine Intensität der auf den zweiten Sensor einfallenden Strahlung (d.h. einer zu messenden Strahlung) um mehr als 10% reduziert wird, z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%. Beispielsweise kann die Intensität um 100% reduziert werden. Anschaulich kann der zweite Sensor während der Messung nur eine geringere Dosis als der erste Sensor akkumulieren. Das Verfahren kann ferner aufweisen: Applizieren der zu ermittelnden Dosis auf die Sensorvorrichtung (d.h. auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor, der abgedeckt ist), Applizieren einer ersten Zusatzdosis auf den ersten Sensor, bis das organische Material des ersten Sensors die charakteristische Lichtemission des ersten Sensors erzeugt, Applizieren einer zweiten Zusatzdosis auf den zweiten Sensor, bis das organische Material des zweiten Sensors die charakteristische Lichtemission des zweiten Sensors erzeugt, und Ermitteln der auf dem ersten Sensor akkumulierten Strahlungsdosis mittels zweiten Zusatzdosis und der ersten Zusatzdosis. Beispielsweise kann vor dem Applizieren der zweiten Zusatzdosis die Abdeckung des zweiten Sensors entfernt werden.
Beispiel 26 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Bestrahlung, bei dem ein phosphoreszierender Sensor auf einem Messstreifen eingesetzt werden kann. Der Schwellwert des Sensors kann über einem Wert der zu erwartenden Bestrahlung liegen. Dies kann zur Folge haben, dass nach der eigentlichen Strahlungsmessung noch keine Phosphoreszenz aktiviert wird. Durch die aufgetroffene Strahlung kann der Messstreifen jedoch voraktiviert sein. Im anschließenden Ausleseschritt kann der Messstreifen in ein Auslesegerät gebracht werden, das ihn mit einer bekannten Bestrahlungsstärke (z.B. in mW/cm²) so lange nachbeleuchtet, bis eine Phosphoreszenz erscheint. Über die dafür benötigte Zeit kann die Bestrahlung (z.B. eine Dosis in mJ/cm²) berechnet werden, die noch zur Aktivierung nötig war. Über den bekannten Bestrahlungsschwellwert, der nötig ist, um die Phosphoreszenz eines frischen Messstreifens zu aktivieren, kann die im ersten Messschritt eingestrahlte Bestrahlung (z.B. die Dosis) errechnet werden. Hierbei kann der mögliche Messbereich nach oben durch den Schwellwert des Sensors auf dem Messstreifen begrenzt sein. Ausgehend von der Bestrahlung können sich über weitere, einstellbare Parameter eine Strahlstärke, eine Bestrahlungsstärke, eine spezifische Ausstrahlung und eine Strahlungsenergie berechnen lassen.
Beispiel 27 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Messwertes einer Strahlung, das Verfahren kann beispielsweise aufweisen: Voraktivieren einer Phosphoreszenz eines Sensors auf einem Messstreifen mit der zu messenden Strahlung. Vollständiges Aktivieren der Phosphoreszenz in einem Auslesegerät mit einer bekannten Bestrahlungsstärke. Berechnen des gesuchten Messwertes über eine Differenz der im zweiten Schritt eingesetzten Bestrahlung und der nötigen Bestrahlung, um in einem frischen Messstreifen die Phosphoreszenz zu aktivieren.

Claims

Sensor (110) zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, der Sensor (110) aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), wobei der Sensor (110) ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis (172) und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentiert.
Sensor (110) gemäß Anspruch 1, wobei das organische Material derart eingerichtet ist, dass das organische Material Strahlung mit einer Intensität (130) in einem Intensitätsbereich geringer als eine erste Intensität (161) emittiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die geringer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich größer als eine zweite Intensität (162) emittiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), und wobei die erste Intensität (161) kleiner ist als die zweite Intensität (162).
Sensor (110) gemäß Anspruch 2, wobei die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172) innerhalb eines Grenzdosisbereichs (152) liegt, wobei der Grenzdosisbereich (152) eine untere Grenzdosis (171) und eine obere Grenzdosis (173) aufweist, und wobei eine Intensität (130), der von dem organischen Material emittierten Strahlung 130, von einer ersten Intensität bei einer unteren Grenzdosis 171 auf eine zweite Intensität (162) bei einer oberen Grenzdosis (173) ansteigt, wobei die obere Grenzdosis (173) größer ist als die untere Grenzdosis (171), und wobei der Anstieg der Intensität (130) von der Gesamten akkumulierten Strahlungsdosis des Sensors (110) abhängig ist.
Sensor (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die charakteristische Lichtemission eine Vervielfachung einer Intensität (130) der emittierten Strahlung um mehr als den Faktor 1,2 ist.
Sensor (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die akkumulierte Strahlungsdosis mittels einer der folgenden Strahlungen gebildet werden kann: Röntgenstrahlung, und/oder Gammastrahlung, und/oder EUV-Strahlung, und/oder UV-Strahlung, und/oder sichtbares Licht, und/oder IR-Strahlung.
Sensorvorrichtung (100) zum Ermitteln einer Strahlungsdosis aufweisend, einen ersten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, einen zweiten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Sensorvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 ferner aufweisend, eine Reduzierungseinheit, zum Reduzieren einer Intensität von einer auf das organische Material des ersten und/oder zweiten Sensors einfallenden Strahlung um mehr als 10%, wobei die Reduzierungseinheit die Intensität insbesondere um mehr als 50% reduzieren kann, wobei die Reduzierungseinheit die Intensität insbesondere um 100% reduzieren kann.
Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das organische Material des Sensors (110) eine Messdosis aufweist, die Auslesevorrichtung aufweisend: eine Zusatzstrahlungsquelle (210) zum Bestrahlen des Sensors (110) mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die auf dem Sensor (110) akkumulierte Strahlungsdosis repräsentiert, eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
Auslesevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei durch die Zusatzdosis die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des Sensors (110) ausgelöst wird, wenn eine Gesamtdosis aus der Messdosis und der Zusatzdosis die charakteristische Grenzdosis erreichen.
Auslesevorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Zusatzstrahlungsquelle (210) Strahlung mit einem vorbestimmten Wellenlängenspektrum und/oder mit einer vorbestimmten Intensität zur Verfügung emittiert.
Auslesevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend einen Strahlungsdetektor (310) zum Detektieren von Lichtemissionen des Sensors (110).
Auslesevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner aufweisend eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Messdosis.
Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis, die in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 als eine Messdosis akkumuliert ist, das Verfahren aufweisend: Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben der Zusatzdosis, die die akkumulierte Strahlungsdosis des Sensors repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend, Ermitteln der akkumulierten Strahlungsdosis des Sensors aus einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der Zusatzdosis.
Verfahren gemäß Anspruch 14, Ermitteln der Messdosis aus einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis, der Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen.