DE1192331B

DE1192331B - Arrangement for measuring surface contamination caused by alpha-emitting substances

Info

Publication number: DE1192331B
Application number: DEV18677A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Heinz Weber; Reiner Galle
Original assignee: Vakutronik VEB
Current assignee: Vakutronik VEB
Priority date: 1960-05-23
Filing date: 1960-05-23
Publication date: 1965-05-06

Description

Anordnung zum Messen einer durch alphastrahlende Substanzen verursachten Oberflächenverseucnung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen einer durch alphastråhlende Substanzen verursachten Oberflächenverseuchung.Arrangement for measuring a caused by alpha-emitting substances Surface contamination The invention relates to an arrangement for measuring a through Alpha-emitting substances caused surface contamination.

Infolge der biologischen Gefähflichkeit inkorporierter radioaktiver Substanzen und wegen der relativ hohen biologischen Wirksamkeit speziell von Alphastrahlen muß jede Meßanordnung hierfür sehr empfindlich sein und zum anderen zweckmåtigerweise eine Unterscheidung zwischen der zu messenden Alphastrahlung und biologisch weniger wirksamen Strahlenanteilen - z. B. Beta- und Gammastrahlen erlauben. Incorporated radioactive as a result of biological hazard Substances and, because of the relatively high biological effectiveness, especially of alpha rays Every measuring arrangement must be very sensitive for this and, on the other hand, expediently a distinction between the alpha radiation to be measured and less biologically effective radiation components - z. B. Allow beta and gamma rays.

Bei bekannten Anordnungen werden in der kegel Proportionalz-ählrohre und Szintillationszähler als Detektoren verwendet. Prinzipiell sind anch Geiger-Müller-Zählrohre und Ionisationskammern geeignet, sofern beide mit hinreichend dünnen Fenstern ausgeriistet sind, wobei diese Detektoren jedoch keine einfache Unterscheidungsmöglichkeit zwischen den genannten Strahlungsarten bieten. In known arrangements, proportional counter tubes are used in the cone and scintillation counters are used as detectors. In principle, Geiger-Müller counter tubes are also used and ionization chambers are suitable, provided both are equipped with sufficiently thin windows are, but these detectors are not a simple way of distinguishing between offer the types of radiation mentioned.

Alle genannten Anordnungen besitzen den Nachteil, daß die voran Detektor abgegebene Impuisdichte (Impulszahl pro Zeiteinheit) sowoffl vom Abstand zwischen der verseuchten Fläche und dem Detektor, von den Abmessungen des Detektors und der verseuchten Fläche sowie von der Energie der Strahlung abhängt. Aus diesem Grunde besitzen die bekannten Geräte für Alphastrahlung nur Skalen mit einer Einteilung in ImpAmin (Impulse pro Minute) oder Impis (Impulse pro Sekunde). Damit sind aber diese Geräte nicht mehr ohne weiteres als Aktivitätsmeßgeräte, sondern allenfalls als Nachweisgeräte verwendbar. All of the above arrangements have the disadvantage that the detector emitted pulse density (number of pulses per unit of time) as well as the distance between the contaminated area and the detector, the dimensions of the detector and the contaminated area as well as depends on the energy of the radiation. For this reason The known devices for alpha radiation only have scales with one division in ImpAmin (impulses per minute) or Impis (impulses per second). But with that these devices are no longer simply activity measuring devices, but at most can be used as detection devices.

Selbst bei konstanter Geometrie hängt die durch einen Mittelwertmesser (Raterueter) angezeigte Impuls dichte noch so stark von der Energie der Strahlen ab, daß eine Aktivitätseichung, z. B. in Teilchen pro Minute und pro Quadratzentimeter (Z/Min cm2) oder in Mikro curie pro Quadratzentimeter (pC/cm2) nur für einen äußerst kleinen Energiebereich töglich ist. Even with constant geometry, it depends on a mean value meter (Raterueter) indicated impulse dense however strongly from the energy of the rays from that an activity calibration, e.g. B. in particles per minute and per square centimeter (Z / min cm2) or in micro curie per square centimeter (pC / cm2) for only one extreme small energy range is possible.

Der Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß entweder die Energie der zu messenden Strahlung bekannt sein muß oder die Messung mit einem großen Fehler behaftet ist, der für bestimmte Zwecke nicht vertretbar ist. The disadvantage of the known arrangements is that either the energy of the radiation to be measured must be known or the measurement with a is fraught with major errors that are not justifiable for certain purposes.

Weiter sind Anordnungen, auch Strahlrichter genannt, bekannt, die wie Kollimatoren eine starke Richtungsabhängigkeit der Anzeige des Detektors und eine Bündelung der Strahlung bewirken. Arrangements, also called beam directors, are also known which like collimators a strong directional dependence of the display of the detector and cause the radiation to be bundled.

Hierher gehören auch Anordnungen, die eine - allerdings sehr energieabhängige - Messung der Flächenaktivität alphaverseuchter Oberflächen gestatten.This subheading also includes arrangements that are, however, very energy-dependent - Measurement of Allow surface activity of alpha-contaminated surfaces.

Die genannten Einrichtungen ermöglichen jedoch keine energiennabhängige Messung von Flächenaktivitäten. However, the facilities mentioned do not allow energy-dependent Measurement of area activities.

Diese Mängel zu überwinden ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Sie ereicht dies bei euter Anordnung zum Messen einer durch alphastrahlende Substanzen verursachten Oberflächenverseuchung mit Hilfe eines Impuls detektors, bei der sich zwischen dem Detektor und der verseuehten Oberfläche ein zylindrischer Körper mit einer oder mehreren zytindreschen, achsparallelen Bohrungen b-efindet, erfindungsgemäß dadurch, daß zur Erzielung einer annähernden Energiennabhängigkeit der Messung oberhalb einer bestimmten E'nergiegr-enze, E0 min die Dicke a des zylindrischen Körpers und der iL7urchmesser 2rO der zylindrischen Bohrungen so gewählt sind, daß der maximale Energieverlust der Teilchen auf einer diagonal durch einen Bohrungsquerschnitt verlaufenden Bahn bis zum Eintritt in den Detektor höchstens gleich der Differenz zwischen der arorgegebenen Energiegrenze und der Energieschwelle. des nachgeschalteten Diskriminators ist. Durch Wahl und Festlegung der Höhe des Zylinders, seines Durchmessers und der Anzahl der vorzugsweise achsparallel verlaufenden Bohrungen ist die Anzeige z. B. eines Impulsdichtemessers oberhalb einer bestimmten Teilchenenergie von der Energie der Strahlung unabhängig. It is the object of the present invention to overcome these shortcomings. It achieves this with an udder arrangement for measuring an alpha emitting substance caused surface contamination with the help of a pulse detector, in which between the detector and the contaminated surface with a cylindrical body one or more cytine threshing, axially parallel bores b-efinds, according to the invention in that to achieve an approximate energy independence of the measurement above a certain energy limit, E0 min the thickness a of the cylindrical body and the iL7urchmesser 2rO of the cylindrical bores are chosen so that the maximum Energy loss of the particles on a diagonally running through a bore cross-section Path to entry into the detector is at most equal to the difference between the given energy limit and energy threshold. the downstream discriminator is. By choosing and defining the height of the cylinder, its diameter and the Number of preferably axially parallel holes is the display z. B. of a momentum densitometer above a certain particle energy from the energy independent of radiation.

Der Erfindungsgedanke sei nachstehend an Hand einer Darstellung näher beschrieben. Der Detektor 1, beispielsweise ein Sekundärelektronenvervielfacher, ist mit einem Szintillator 2, der vorzugsweise aus ZnS (Ag) besteht, und mit einer Lichtschutzfolie 3 davor mit dem Flächengewicht f (z. B. 1 mg/cm2 Al) versehen. Vor diesem bekannten Detektor befindet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Zylinderkörper 4 einer Höhe a und eines Durchmessers 26, der etwa mit dem Durchmesser des Szintillators 2 übereinstimmt. The idea of the invention is explained in more detail below with the aid of a representation described. The detector 1, for example a secondary electron multiplier, is with a scintillator 2, which is preferably made of ZnS (Ag), and with a Light protection film 3 in front of it with the weight per unit area f (e.g. 1 mg / cm2 Al) Mistake. The cylinder body designed according to the invention is located in front of this known detector 4 a height a and a diameter 26 which is approximately the same as the diameter of the scintillator 2 matches.

Der Durchmesser der vorzugsweise zylindrischen Bohrungen 5 sei 2rO. Der Einfachheit halber mögen alle Bohrungen den gleichen Durchmesser besitzen. The diameter of the preferably cylindrical bores 5 is assumed to be 2rO. For the sake of simplicity, all holes may have the same diameter.

Die beschriebene Anordnung gewährleistet eine genau definierte und konstante Geometrie, da zugleich sowohl die zur Messung gelangende verseuchte Fläche als auch die wirksame Detektorfläche eindeutig begrenzt werden. The arrangement described ensures a precisely defined and constant geometry, because at the same time both the contaminated area to be measured as well as the effective detector area can be clearly limited.

Der Detektor registriert dann alle Teilchen, die mit einer Energie E 2 ED (beispielsweise Diskriminatorenergie) einfallen. The detector then registers all particles with an energy E 2 ED (for example discriminator energy) occur.

Beim Szintillationszähler und beim Proportionalzähler läßt sich beispielsweise die Diskriminatorenergie ED in bekannter Weise mit elektronischen Mitteln (z. B. mittels bzw. am Diskriminator) einstellen. Diese Einstellung erfolgt zweckmäßigerweise so, daß Beta- und Gammastrahlung nicht registriert werden. Bei Verwendung von Geiger-Müller-Fensterzählrohren hängt der Wert der Diskriminatorenergie ED von der Strecke zwischen Fenster und empfindlichem Volumen sowie von Gasart und Gasdruck ab. In the case of the scintillation counter and the proportional counter, for example the discriminator energy ED in a known manner with electronic means (e.g. using or on the discriminator). This setting is expedient so that beta and gamma radiation are not registered. When using Geiger-Müller window counter tubes the value of the discriminator energy ED depends on the distance between window and sensitive volume as well as the type of gas and gas pressure.

Die von einer verseuchten Fläche 6 emittierten Alphateilchen verlieren infolge Absorption in der Luftschicht und in der Lichtschutzfolie bzw. bei Zählrohren im Zählrohrfenster einen der zurückgelegten Wegstrecke proportionalen Energiebetrag. The alpha particles emitted from a contaminated area 6 lose as a result of absorption in the air layer and in the light protection film or in the case of counter tubes an amount of energy proportional to the distance covered in the counter tube window.

Wenn sämtliche Teilchen einer bestimmten Anfangsenergie EO, die auf Grund der Geometrie in den Detektor gelangen können, mit einer Energie E 2 ED den Detektor erreichen und damit auch registriert werden, muß dies auch für alle Teilchen mit größerer Anfangsenergie der Fall sein. Die registrierte Impulsdichte hängt damit nicht mehr von der Absorption zwischen verseuchter Fläche und Detektor, sondern ausschließlich von der durch die Anordnung vorgegebenen Geometrie ab. Die Messung ist daher praktisch energieunabhängig.If all particles of a certain initial energy EO, which on Due to the geometry can get into the detector with an energy E 2 ED To reach the detector and thus also be registered, this must also be done for all particles be the case with greater initial energy. The registered momentum density depends on it no longer from the absorption between the contaminated surface and the detector, but solely on the geometry given by the arrangement. The measurement is therefore practically independent of energy.

Die kleinste Anfangsenergie Eomin) oberhalb der die registrierte Impulsdichte nicht mehr von der Energie abhängt, ist dadurch bestimmt, daß diejenigen Teilchen, die die eingezeichnete größte Wegstrecke PD zurückzulegen haben und somit den größten Energieverlust erleiden, gerade noch mit der Dislrriminatorenergie ED in den Detektor einfallen. The smallest initial energy Eomin) above that registered Momentum density no longer depends on the energy, is determined by those Particles that have to cover the greatest distance PD drawn and thus suffer the greatest loss of energy, just barely with the discriminator energy ED fall into the detector.

Unter der Anfangsenergie EO ist stets diejenige Energie zu verstehen, mit der die Teilchen aus der verseuchten Fläche austreten. The initial energy EO is always to be understood as the energy with which the particles emerge from the contaminated area.

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt auch für die Messung der Oberflächenaktivität anderer Strahlenarten insofern einen Vorteil, als die Energie- abhängigkeit der Anzeige, z. B. für Betastrahlen, im Vergleich zu den bekannten Anordnungen vermindert wird. The arrangement according to the invention also provides for the measurement of the surface activity other types of radiation an advantage in that the energy dependency of the advertisement, z. B. for beta rays, is reduced compared to the known arrangements.

Eine Verseuchung der der zu messenden Oberfläche zugewandten Stirnseite des Zylinders kann dadurch vermindert werden, daß die Berührung nur an einer kleinen Fläche oder vorzugsweise an drei Punkten erfolgt. Contamination of the face facing the surface to be measured of the cylinder can be reduced by the fact that the contact is only on a small Surface or preferably takes place at three points.

Bei einem Aufbau des Gerätes aus austauschbaren Baueinheiten kann eine universell verwendbare Meßanordnung geschaffen werden. If the device is constructed from interchangeable structural units a universally usable measuring arrangement can be created.

Claims

Claims: 1. Arrangement for measuring a through alpha-emitting Surface contamination caused by substances with the help of a pulse detector, where there is a cylindrical one between the detector and the contaminated surface Body with one or more cylindrical, axially parallel holes, characterized in that to achieve an approximate energy independence the measurement above a certain energy limit Eo mm the thickness a of the cylindrical Body (4) and the diameter 2rO of the cylindrical bores (5) are chosen so that the maximum energy loss of the particles on a diagonal through a bore cross-section running path up to the entry into the detector is at most equal to the difference between the specified energy limit and the energy threshold of the downstream Discriminator is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by the use of scintillation counters or proportional counter tubes as detectors.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized by electronic Means or interchangeable absorbers that distinguish between alpha rays on the one hand and beta, gamma rays on the other hand.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that they have a scintillation detector for the exclusive measurement of alpha rays with a ZnS (Ag) layer as a scintillator.

Considered publications: "Nuclear Energy", Vol. 2, 1959, No. 1, p. 102; "Nucleonics", Vol. 15, 1957, No. 7, p. 82; »Int. Journal of Appl. Radiation and Isotopes ", Vol. 3, 1958, pp. 184-186; "Proceedings of the 2nd UN International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy ", Vol. 23, 1958, pp. 354 to 357.