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Anzeigegerät für Radon mit einem für Alpha-Teilchen empfindlichen,
gegen Störphotonen geschützten flächenhaften Szintillator Die Erfindung betrifft
ein Gerät zum Anzeigen des Radongehalts der Luft, insbesondere in solchen Zonen,
in denen der Radongehalt erhöht sein kann, wie z. B. in Uranbergwerken.
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Die Lufthülle weist normalerweise einen bestimmten Radongehalt auf,
der in der Größenordnung von 1et° Curie/m3 Luft oberhalb des Festlandes liegt.
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Der Radongehalt ist jedoch an bestimmten Stellen viel stärker und
kann gefährlich werden. Dies trifft beispielsweise für Laboratorien, in denen mit
Radiumsalzen gearbeitet wird, für Uranerzlager, für Aufbereitungsstätten des Minerals,
für Uranbergwerke usw. zu.
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Die zulässige Grenze für den menschlichen Organismus liegt bei 10-10
Curie pro Liter Atmungsluft.
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Insbesondere in Uranbergwerken kann diese zulässige Grenze weit überschritten
werden, und es ist wegen der sehr ungünstigen physiologischen Wirkung dieses Gases
wichtig, die Radioaktivität der Luft in den Strecken laufend zu überwachen, um Orte
mit übermäßigen Radongehalten vermeiden zu können.
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Es sind Geräte zur Anzeige von Radon bekannt, die mit einem für Alpha-Teilchen
empfindlichen, gegen Störphotonen geschützten flächenhaften Szintillator ausgerüstet
sind, der kurzzeitig der Einwirkung von beim spontanen Zerfall von Radon auftretenden
Alpha-Teilchen aussetzbar ist und mit einem Photomultiplikator in Verbindung steht,
der wiederum an Einrichtungen angeschlossen ist, die fast augenblicklich eine von
dem zu messenden Radongehalt abhängige Anzeige liefern. Alle diese Teile können
zu einem selbsttätig arbeitenden, tragbaren Gerät zusammengebaut sein.
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Bei derartigen Geräten kann man den Szintillator, der nur für Alpha-Teilchen
sensibilisiert sein darf, gegen Störphotonen schützen, indem man ihn mit einer Metallfolie,
z. B. aus Aluminium, bedeckt. Erfindungsgemäß wird nun vor dem flächenhaften Szintillator
in unmittelbarer Verbindung mit diesem eine Kammer zur Aufnahme des zu untersuchenden
Mediums angeordnet, deren wirksames Volumen bis auf einen praktisch verschwindenden
Wert verringerbar ist. Zum Verschließen dieser Kammer kann nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung ein bewegbarer Stopfen, z. B. aus Schaumgummi od. dgl., vorgesehen
sein, der das Volumen der Kammer bestimmt und den Raum unmittelbar vor dem Szintillator
nach außen abschließt und der zumindest eine Öffnung besitzt, um bei seiner Betätigung
die Bildung von Luftbewegungen in der Kammer zu verhindern.
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Diese Kammer hat zwei Aufgaben zu erfüllen.
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Seinerseits schützt sie die empfindliche Aluminiumschicht gegen mechanische
Einflüsse, andererseits sorgt sie dafür, daß die empfindliche Fläche während der
Zeit, in der keine Messungen stattfinden, vor jeder Beeinflussung geschützt ist,
die sich beim darauffolgenden Arbeiten mit dem Gerät störend auswirken könnte, indem
sie ermöglicht, daß die Luft vor dem Szintillator möglichst vollständig verdrängt
werden kann. Ohne diese Vorsichtsmaßnahme würde im Innern des Gerätes ein Rest Radon
verbleiben und jede weitere Messung verfälscht.
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Diese Kammer kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von einem
Balg aus biegsamem, für Licht und Radon undurchlässigem Material, wie Chlorbutadien,
gebildet sein, der mit seinem dem Szintillator abgewendeten Ende an einem den Balg
nach außen abschließenden flächenhaften Bauteil befestigt ist, das sich beim Zusammendrücken
des Balges gleichsam fugendicht auf die Fläche des Szintillators (oder auf seine
für Alpha-Teilchen durchlässige Schutzschicht) legt, wobei in dem Bauteil zumindest
eine Öffnung vorgesehen ist, um für das Kammervolumen eine Verbindung zwischen dem
Innen- und Außenraum herzustellen. Diese Öffnung wird zweckmäßigerweise mit einem
Staubfilter, vorzugsweise aus gefaltetem oder gepreßtem Papier, versehen.
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Die Vorteile einer Anzeigevorrichtung für Radon, wie sie im vorstehenden
beschrieben ist, bestehen im wesentlichen darin, daß im Ruhezustand vor der emp-
findlichen
Fläche nur Spuren von Radon verbleiben, die keinen Einfluß auf die Messung haben.
Unfreiwillige systematische Fehler werden auf diese Weise ausgeschaltet. Ferner
wird zwischen zwei Messungen die Luft ganz erneuert, so daß jede einzelne Messung
unabhängig von der vorangehenden ist. Hinzu kommt, daß die Kammer, wenn der Balg
ausgezogen ist, ein genau definiertes Volumen besitzt, so daß die der Messung unterworfene
Luftmenge stets bekannt ist.
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Wenn die Kammer lichtdicht verschlossen ist (dies kann der Fall sein,
wenn als Material für den Balg Chiorbutadien verwendet wird und wenn das Staubfilter
undurchsichtig ist), kann man die Metallschicht, die die Szintillatorfläche bedeckt
und die Photonen von dem Photomultiplikator abhalten soll, entweder weglassen oder
doch durch eine korrosionsfeste, vorzugsweise metallisierte Schicht, beispielsweise
aus dem Terephthalat des Polyäthylenglykols, das unter dem Handelsnamen »Mylar«
bekannt ist, ersetzen.
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In der Zeichnung ist ein Gerät gemäß der Erfindung in zwei Ausführungsformen
als Beispiel dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Geräts im Schnitt, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Geräts, mit einer verformbaren
Kammer, und zwar in der linken Hälfte der Figur in der Arbeitsstellung und in der
rechten Hälfte in der Ruhestellung.
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Bei dem Gerät nach Fig. t besteht die für Alpha-Teilchen empfindliche
Fläche aus einer Platte 11 aus Methylmethacrylat (Plexiglas), die mit einer Zink-Sulfid-Schicht
12 bedeckt ist. Darüber liegt nach außen hin eine sehr dünne Aluminiumfolie 13,
die die Schicht 12 gegen Störphotonen schützt. Vor der Platte 11 mit den Schichten
12 und 13 ist eine kleine Kammer 14 vorgesehen, die durch einen Stopfen 3 aus Schaumgummi
oder einem ähnlichen Stoff völlig verschlossen werden kann. Dieser Stopfen wird
von Hand nach jeder Messung in die Kammer 14 eingeführt und schützt einerseits die
Aluminiumschicht 13 gegen mechanische Beschädigungen und sorgt andererseits dafür,
daß nach der Messung die Luft vor dem Szintillator möglichst vollständig verdrängt
wird. Um das Einsetzen und Abnehmen des Stopfens zu erleichtern und Beschädigungen
der dünnen Aluminiumschicht zu vermeiden, kann man in dem Stopfen Löcher vorsehen,
von denen eins bei 15 angedeutet ist. Der Gummistopfen 3 absorbiert nach einer gewissen
Zeit das Radon, wodurch der Nulleffekt des Gerätes vergrößert wird; um diese lästige
Störung zu vermeiden, kann man eine dünne Schicht plastischen Materials 16 an den
Stopfen 3 kleben.
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Wie Fig. 2 erkennen läßt, kann man die Kammer, die vor dem flächenhaften
Szintillator angeordnet ist und deren Volumen auf einen praktisch verschwindenden
Wert herabsetzbar ist, als einen Balg aus biegsamem und für Radon undurchlässigem
Material ausbilden und diesen Balg einerseits an dem den Szintillator tragenden
Teil des Gerätes und andererseits an einem flächenhaften Bauteil befestigen, das
sich beim Zusammendrücken des Balges gleichsam fugendicht auf die Szintillatorfläche
(bzw. auf die für Alpha-Teilchen durchlässige Schutzschicht) legt. In dem Balg ist
ein Luftloch vorgesehen, damit das Medium von innen nach außen strömen kann, wobei
es zweckmäßigerweise durch ein Staubfilter geleitet wird. Diese Kammer ist in Fig.
2 mit 18 bezeichnet und der Balg, der sie bildet, mit 19. Er besteht aus biegsamem,
für Licht und Luft undurchlässigem Material, das Radon nicht absorbiert, vorzugsweise
aus
Chlorbutadien, das unter dem Handelsnamen »Neopren« bekannt ist.
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Der Balg 19 ist an der einen Seite dicht mit einem Flansch 20 verbunden,
der parallel zur Szintillatorfläche 1 angeordnet ist und sozusagen fugendicht an
diese angelegt werden kann (oder an die für Alpha-Teilchen durchlässige Schutzschicht).
Am anderen Ende ist er an dem erweiterten Teil des Lichtkanals 2 längs einer äußeren
Verstärkung 21 des Kanals in solchem Abstand von der Schicht 1 angebracht, daß die
Falten des Balges in zusammengeschobenem Zustande sämtlich zwischen dem unteren
Ende des Teiles 21 und der Szintillatorfläche liegen, wobei der Flansch praktisch
fugendicht auf deren Oberfläche aufliegt.
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Die Falten des Balges sind so angeordnet, daß sie, zusammengedrückt,
zwischen sich kein totes Volumen lassen, in dem sich Luft ansammeln könnte.
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An dem Flansch 20 ist zur leichteren Handhabung des Balges 19 ein
Griff 22 angebracht.
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In dem Flansch 20 ist ein Luftloch 23 angebracht, durch das die zu
untersuchende Luft ein- und ausgelassen wird.
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Dieses Luftloch wird zweckmäßigerweise durch ein Filter 24 geschützt,
um das Eindringen von festen oder gasförmigen Verunreinigungen, die in der umgehenden
Luft sind, in die Kammer zu verhindern.
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Ein solches Filter besteht vorteilhafterweise aus gefaltetem und
gepreßtem Papier.
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Schließlich kann man noch eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Verkleidung vorsehen, um den Balg mechanisch zu schützen und den Schiebewänden 19
eine Führung zu geben.
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Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: In geöffnetem
Zustand (linke Seite der Figur) bilden die Szintillatorfläche 1 (oder deren Schutzelemeute),
der Balg 19 und der Flansch 20 eine vor der Szintillatorfläche 1 liegende Kammer
18. Wenn die Luft in dieser Kammer Radon enthält. so werden dessen beim Zerfall
entstehenden Alpha-Teilchen durch die Meßanordnung, die aus dem Szintillator, dem
Photomultiplikator und den damit verbundenen Vorrichtungen zur Auswertung und Anzeige
besteht, gezählt.
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Drückt man mittels des Griffes 22 den Flansch 2Q auf die Szintillatorfläche
1, so wird die in der Kammer vorher enthaltene Luft über das Filter 24 verdrängt.
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Wenn der Flansch 20 gleichsam fugendicht auf der Fläche 1 aufliegt
(rechte Seite der Figur), ist praktisch keine Luft mehr zwischen diesen beiden Teilen
vorhanden.
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Man hat jetzt den oben beschriebenen Zweck errecht, der darin besteht,
die Luft vollständig von dem Szintillator fernzuhalten, wenn dieser nicht in Tätigkeit
ist.
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Wenn man dann den Balg 19 durch Ziehen an dem Griff 22 öffnet, nimmt
das Volumen der Kammer 18 zu, die Luft strömt durch die Öffnung 23 herein, nachdem
sie durch das Filter 24 filtriert worden ist; die Zählung kann dann von neuem beginnen.
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Die in die Kammer 18 einströmende Luft wird beim Durchgang durch
das Filter 24 gereinigt, so daß eine Verunreinigung der Vorrichtung durch Ablagerung
von radioaktivem Staub auf den inneren Wänden der Kammer und der Oberfläche verhindert
wird; der Staub würde den Nulleffekt des Gerätes vergrößeren.
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Die Dichtheit der Vorrichtung während des Transportes, hauptsächlich
gegen Grubenwasser, kann man
leicht dadurch erreichen, daß das Filter
24 mit einem passenden Deckel verschlossen wird. Damit ist die Vorrichtung auch
während des Arbeitens dicht verschlossen.
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Die Handhabung des Gerätes ist besonders einfach, da es genügt, den
Griff 22 herunterzudrücken oder herauszuziehen, um die Vorrichtung in die Ruhe-bzw.
in die Arbeitsstellung zu bringen. Man kann selbst daran denken, eine automatische
Einrichtung vorzusehen, wobei der Balg während der Messung geöffnet ist und das
Schließen des Balges automatisch eine bestimmte Zeit nach dem Öffnen erfolgt.
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Der Szintillator, der im allgemeinen empfindlich ist, ist gegen mechanische
Einwirkungen von außen gut geschützt.
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Das Meßgerät gemäß vorliegender Erfindung kann in gleicher Weise
auch für die Messung ganz anderer Gase, die Alpha-Teilchen aussenden (wie z. B.
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Thoron), und sogar für die Suspension eines Aerosols, das Alpha-Teilchen
aussendet (Salze des Urans), verwendet werden.
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PATENTANSPROGHE: 1. Anzeigegerät für Radon mit einem für Alpha-Teilchen
empfindlichen, gegen Störphotonen geschützten flächenhaften Szintillator, der kurzzeitig
der Einwirkung von beim spontanen Zerfall von Radon auftretenden Alpha-Teilchen
aussetzbar ist und mit einem Photomultiplikator in Verbindung steht, der wiederum
an Einrichtungen angeschlossen ist, die fast augenblicklich eine von dem zu messenden
Radongehalt abhängige Anzeige liefern, wobei alle Teile zu einem selbsttätig arbeitenden,
tragbaren Gerät zusammengebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem flächenhaften
Szintillator in unmittelbarer, Verbindung mit diesem eine Kammer zur Aufnahme des
zu untersuchenden Mediums angeordnet ist, deren wirksames Volumen bis auf einen
praktisch verschwindenden Wert verringerbar ist.