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Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung
der Radioaktivität von (lassolen mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Intensität
von Alphastrahlen und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Intensität von Betastrahlen.
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Die Radioaktivität von Gassolen stammt teilweise von den natürlichen
radioaktiven Gasen Radon und Thoron und ihren Tochterprodukten, die am Gassol festhaften,
und teilweise von Verseuchungen des betreffenden Gases. Die natürlichen radioaktiven
Gase verursachen bei der Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen einen Hintergrund,
der anfänglich die Wirkung der gefährlichsten Verseuchung weit übersteigt. Letztere
läßt sich deshalb nicht sofort und infolgedessen nicht rechtzeitig feststellen.
Wünscht man die von den Verseuchungen stammende Radioaktivität zu ermitteln, so
ist es erforderlich, diese von der von den natürlichen radioaktiven Gasen stammenden
zu unterscheiden.
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Um die Radioaktivität eines Gassols zu ermitteln, trennt man es von
dem Gas, z. B. durch Filtrierung, elektrostatischen Niederschlag usw. Der Rückstand
eines natürlich radioaktiven Gases sendet Alpha- und Betastrahlen aus, und es stellt
sich ziemlich bald ein Gleichgewicht ein, wobei das Verhältnis der Intensitäten
von Beta- und Alphastrahlen konstant wird.
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Beim Radon beträgt das Verhältnis zwischen Betastrahlen und Alphastrahlen
im Rückstand des Gassols etwa 1,4, beim Thoron 1,9. In Luft beträgt der Thorongehalt
meist 4°/o bis 10°/o des Radongehaltes. Es ist nun also möglich, bei der Bestimmung
der Radioaktivität eines von Versuchungen stammenden Aerosols der von den Tochterprodukten
des Radons stammenden Radioaktivität Rechnung zu tragen.
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Weicht das Verhältnis zwischen'Betastrahlen und Alphastrahlen von
1,4 ab, so sind von Verseuchungen stammende Strahlen vorhanden. Es reicht in vielen
Fällen aus, ausschließlich die Tochterprodukte des Radons zu berücksichtigen, weil
ja der Thorongehalt in Luft weit geringer ist; außerdem beträgt die mittlere Halbwertzeit
der Tochterprodukte des Radons 1/2 Stunde, die des Thornns 10 Stunden. Auch aus
diesem Grunde ist in der ersten Stunde während und nach der Sammlung der Aerosole
die vom Thoron stammende Radioaktivität gering.
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Ermittelt man die Radioaktivität des Rückstandes von Aerosolen einige
Stunden nach der Sammlung, so ist die vom Thoron und seinen Tochterprodukten stammende
Radioaktivität nicht weiter vernachlässigbar in bezug auf die des Radons. Dies trifft
ebenfalls zu, wenn unter Umständen der Thorongehalt der Luft übernormal ist. Es
ist dann nicht tunlich, mit der geschilderten Vorrichtung die Radioaktivität eines
von Verseuchungen stammenden Aerosols zu unterscheiden. Dies ermöglicht aber die
Vorrichtung nach der Erfindung.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist mit Absorptionsmitteln ausgestattet,
durch welche die gemeinsam auftretenden Strahlen vor ihrer Erfassung durch den zugehörigen
Detektor hindurchgehen müssen und deren Gesamtabsorptionsvermögen für jede Strahlenart
derart gewählt sind, daß das Verhältnis zwischen den detektierten Betateilchen und
den detektierten Alphateilchen für die Tochterprodukte des Radons gleich demjenigen
für die Tochterprodukte des Thorons ist. Weicht bei der Bestimmung der Radioaktivität
eines Gassols das Verhältnis zwischen detektierten Betateilchen und detektierten
Alphateilchen von dem betreffenden Verhältnis ab, so sind von Verseuchungen stammende
Strahlen vorhanden.
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Auf diese Vorrichtung hat die anfängliche Konzentration des fliorons
keinen Einfluß.
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Insbesondere sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung als Absorptionsmittel
eine oder mehrere Folien vorhanden, deren Absorptionsvermögen den
Absorptionsvermögen
der übrigen Absorptionsmittel angepaßt sind. Diese übrigen Absorptionsmittel sind
z. B. das Glimmerfenster des Zählrohres, die Luft und das Filtrierpapier. Eine Einrichtung
ist zu bevorzugen, bei der das Gesamtabsorptionsvermögen der Absorptionsmittel,
durch welche vor ihrer Erfassung durch den Detektor die Betastrahlen hindurchgehen,
derart gewählt und dem Gesamtabsorptionsvermögen der Absorptionsmittel angepaßt
ist, durch welche vor der Erfassung die Alphastrahlen hindurchgehen, daß das Verhältnis
zwischen detektierten Betateilchen und detektierten Alphateilchen für die Tochterprodukte
des Radons gleich demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons ist. Die Sache
liegt nämlich so, daß sich die von 212Pb (ThB) stammenden Betastrahlen besonders
leicht absorbieren lassen, und zwar viel leichter als irgendeine von den Tochterprodukten
des Radons stammende Betastrahlung, was es ermöglicht, die Anzahl von detektierten
Teilchen dieser Strahlung derart zu verringern, daß die Verhältniszahl der detektierten
Betateilchen und der detektierten Alphateilchen für die Thoronreihe gleich derjenigen
für die Radonreihe ist.
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Die Erfindung betrifft außerdem das Verfahren zur Bestimmung der
Radioaktivität von Gassolen, das bei der oben geschilderten Vorrichtung zur Anwendung
kommen kann.
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Die Erfindung wird näher erläutert an Hand einer Zeichnung, in der
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung der Radioaktivität von
Gassolen nach der Erfindung schematisch im Schnitt dargestellt ist. Durch einen
Schlauch 1 wird das zu prüfende Gas in das Eintrittsrohr 2 gepumpt, wonach es durch
das Filtrierpapier 3 hindurchgeht. Das Gas verläßt die Vorrichtung durch das Ausgangsrohr
4 und einen zweiten Schlauch 5. Das Filtrierpapier3 liegt auf dem Träger 6, der
zwischen dem Eintrittsrohr 2 und dem Ausgangsrohr 4 mit Löchern. 7 versehen ist,
durch welche das Gas passieren kann. Hierbei lagert sich auf dem Filtrierpapier
der Niederschlag 8 ab. Im Eintrittsrohr 2 oberhalb der Stelle, wo sich der Niederschlag
8 ablagert, ist ein Alphastrahlenzähler angeordnet, der aus einer Photomultiplikatorröhre
9 mit einem aus Akrylharz bestehenden Lichtleiter 10 besteht, auf dem sich eine
dünne Lumineszenzschicht von ZnS(Ag)-Kristallen befindet. Diese Schicht ist nicht
mit einer Lichtblende bedeckt, und der Abstand zwischen der Schicht und dem Niederschlag
beträgt nur einige Millimeter, was die günstigste Zählwirkung verbürgt. Das Eintrittsrohr
2 ist mit einem Gummiring 11 versehen, und es ist in senkrechter Richtung im Halter
12 bewegbar. Die Federn 13 und 14 drükken das Eintrittsrohr 2 auf den Träger 6,
so daß eine gas- und lielndichte Abdichtung entsteht. Unterhalb des Trägers 6 ist
im Ausgangsrohr 4 ein Geiger-Müller-Zählrohr 15 mit einem Fenster an einem Ende
angeordnet. Zwischen dem Niederschlag 8 und dem Fenster 16 des Zählrohres 15 für
die Betastrahlung befindet sich eine Papierfolle 17. Um die Radioaktivität des Niederschlages
zu ermitteln, wenn die Aktivität des natürlichen Hintergrundes nach einigen Stunden
entfallen ist, ist ein zweiter Satz Detektoren vorgesehen. Die Photomultiplikatorröhre
18 mit einer Lumineszenzschlcht und dem Lichtleiter 19 ermöglicht die Bestimmung
der Alphastrahlenaktivität. -Enterhalb des Trägers 6 ist im Rohr 39 ein Geiger-Müller-Zählrohr
4* mit einem Fenster an einem Ende angeordnet. Zwischen dem Niederschlag 43 und
dem Fen-
ster 41 des Zählrohres 40 befindet sich eine Papierfolie 42. Ein Gummiring
20 verbürgt die lichtdichte Abdichtung zwischen dem Träger 6 und dem Rohr 21. Zu
diesem Zweck ist das Rohr 21 in senkrechter Richtung im Halter22 bewegbar; es wird
von den Federn 23 und 24 auf den Träger 6 gedrückt. Weil der Halter 22 längs zwei
Stäben 44, der Halter 45 längs zwei Stäben 25 geschoben werden kann, kann die Messung
an verschiedenen Stellen erfolgen, nämlich wo im Träger 6 Löcher 26 vorgesehen sind.
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Bei der Verschiebung des Filtrierpapiers 3 wird das Gas nicht weiter
gepumpt und die Hochspannung der Photomultiplikatorröhren ausgeschaltet. Nach einigen
Sekunden werden die Rohre 2 und 21 gehoben, weil sich der Stab 27 nach rechts bewegt,
so daß die Nasen 28 und 29 über die Festpunkte 30 und 31 gleiten, und er damit die
Halterungen 32, 33 und infolgedessen die Rohre 2 und 21 hebt. Das Filtrierpapier
wird dann über einen bestimmten Abstand mittels der Gummirolle 34 bewegt und von
der Rolle 35 auf die Rolle 36 aufgewickelt. Dann werden die Rohre 2 und 21 heruntergelassen,
weil sich der Stab 27 nach links bewegt. Anschließend werden die Hochspannung für
die Photomultiplikatorröhren und die Pumpe wieder eingeschaltet. Die Stäbe 44 und
die zwei Stäbe 25 sind fest mit den Platten 37 und 38 verbunden, die zusammen einen
festen Rahmen bilden. Die Beförderung des Papiers 3 und die weiteren erforderlichen
Bewegungen der Vorrichtung erfolgen mittels eines Motors.
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Das Verhältnis zwischen detektierten Betateilchen und detektierten
Alphateilchen, das für die Tochterprodukte des Radons gleich demjenigen für die
Tochterprodukte des Thorons ist, entsteht z.B. bei der Verwendung eines Filtrierpapiers
3 mit einer Halbwertschicht von 6 mg/cm2, einer Papierfolie 17 bzw. 42 mit einer
Halbwertschicht von 8 ing/cm2 und einem Glimmerfenster 16 bzw. 41 mit einer Halbwertschicht
von 3 mg/cm2.