DE1240593B

DE1240593B - Dosimeter for quantum radiation with a solid-state measuring element

Info

Publication number: DE1240593B
Application number: DE1964G0041003
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Ernst Piesch
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1964-07-04
Filing date: 1964-07-04
Publication date: 1967-05-18

Description

Dosimeter für Quantenstrahlung mit einem Festkörper-Meßelement Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum energie-und richtungsunabhängigen Messen von Quantenstrahlung mit einem strahlenempffndlichen Festkörper-Meßelement, das mit Abstand von einer kugelförmigen, die Strahlung in Abhängigkeit von ihrer Energie unterschiedlich stark absorbierenden Metallhülle umschlossen ist.Dosimeter for quantum radiation with a solid-state measuring element Die The invention relates to a dosimeter for energy-independent and direction-independent measurement of Quantum radiation with a radiation-sensitive solid-state measuring element, which with Distance from a spherical, the radiation depending on its energy differently strong absorbing metal shell is enclosed.

Ein derartiges Dosimeter ist bekannt (s. »Health Physics«, Bd. 9, 1963, S. 965 ff.). Seine Dosisanzeige ist - abgesehen vom abschirmenden Einfluß des Körpers des Benutzers - unabhängig von der Strahleneinfallsrichtung, jedoch verhältnismäßig stark abhängig von der Strahlenenergie. Such a dosimeter is known (see "Health Physics", Vol. 9, 1963, p. 965 ff.). Its dose display is - apart from the shielding influence of the user's body - regardless of the direction of incidence of the rays, however relatively strongly dependent on the radiation energy.

Es ist weiterhin ein Dosimeter bekannt, bei dem ein quaderförmiges Festkörper-Meßelement direkt von einer Metallhülle umschlossen ist, wobei diese Hülle auf jeder Seitenwand eine konische Öffnung aufweist (deutsches Gebrauchsmuster 1 868 395), so daß auch energiearme Strahlung bei der Messung mitberücksichtigt wird. Aber trotzdem streuen die Meßwerte auf Grund der hier gegebenen geometrischen Verhältnisse bei verschiedenen Strahleneinfallsrichtungen und Strahlungsenergien noch ziemlich stark. There is also a dosimeter known in which a cuboid Solid-state measuring element is enclosed directly by a metal shell, this Case has a conical opening on each side wall (German utility model 1 868 395), so that low-energy radiation is also taken into account in the measurement will. But nevertheless the measured values scatter due to the geometrical values given here Conditions for different directions of incidence of rays and radiation energies still pretty strong.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Dosimeter der erwähnten Art so zu verbessern, daß die Meßanzeige sowohl von der Einstrahlungsrichtung als auch von der Strahlungsenergie der Quanten praktisch unabhängig ist. The invention has for its object a dosimeter of the type mentioned so to improve that the measurement display of both the direction of irradiation as well is practically independent of the radiation energy of the quanta.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in an sich bekannter Weise die Metallhülle konische Öffnungen aufweist und daß diese Öffnungen gleichmäßig über die Kugeloberfläche verteilt sind. The solution to this problem is that in an It is known that the metal shell has conical openings and that these openings are evenly distributed over the surface of the sphere.

Dieses Dosimeter liefert insbesondere in den unteren Energiebereichen (ab etwa 45 keV) eine wesentlich genauere Dosisanzeige als die bisher bekannten Dosimeter. Einerseits bleibt auf Grund der Kugel symmetrie die Richtungsunabhängigkeit voll erhalten, andererseits haben Versuche gezeigt, daß auch bezüglich der Energieunabhängigkeit, z. B. gegenüber einem quaderförmigen Dosimeter, eine Verringerung des Meßfehlers erzielt wird. Vor allem ist es möglich, auf der Kugeloberfläche die Öffnungen hinsichtlich ihrer Zahl und Größe in einem optimalen Verhältnis zu den verbleibenden Zonen der Hülle abzustimmen. Die Öffnungen können z. B. bis zu 500/0 der Kugeloberfläche einnehmen. This dosimeter delivers especially in the lower energy ranges (from about 45 keV) a much more accurate dose display than the previously known Dosimeter. On the one hand, due to the spherical symmetry, the directional independence remains fully preserved, on the other hand, experiments have shown that also with regard to energy independence, z. B. compared to a cuboid dosimeter, a reduction in the measurement error is achieved. Above all, it is possible with regard to the openings on the spherical surface their number and size in an optimal proportion to the remaining zones of the Coordinate case. The openings can, for. B. occupy up to 500/0 of the spherical surface.

Einzelheiten der Erfindung werden an einem Ausfiihrungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Details of the invention are given in an exemplary embodiment Hand of the drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt das Dosimeter im Querschnitt; Fig. 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Schnittebene von Fig. 1. Fig. 1 shows the dosimeter in cross section; Fig. 2 shows a section perpendicular to the sectional plane of FIG. 1.

Zentral in einer kugelförmigen Metallhülle 1 ist als Meßelement ein silberaktiviertes Phosphatglas 2 angeordnet. Der Zwischenraum3 zwischen Metallhülle 1 und Meßelement 2 ist mit niederatomigem Pifterwerkstoff, beispielsweise Polyäthylen, ausgefüllt. Central in a spherical metal shell 1 is a measuring element silver-activated phosphate glass 2 arranged. The space3 between the metal shell 1 and measuring element 2 is made of low-atom Pifter material, for example polyethylene, filled out.

Dadurch wird mindestens im wichtigen Energiebereich bis 1 MeV für direkt aus der Umgebung einfallende oder in der elektronenreichen Metallhülle entstehende Elektronenstrahlung innerhalb der Hülle am Dosimeterglas ein Elektronengleichgewicht erreicht.As a result, at least in the important energy range up to 1 MeV for falling directly from the environment or arising in the electron-rich metal shell Electron radiation within the shell on the dosimeter glass creates an electron balance achieved.

Für eine genaue Messung wäre es günstig, wenn auch das Meßglas kugelrund und in einem Plastikmantel gebettet in die Metallhülle eingelagert wäre. For an exact measurement it would be beneficial if the measuring glass was also spherical and embedded in a plastic jacket in the metal shell.

Zum Ausmessen der Strahleneinwirkung ist es aber besser, ein Meßelement mit ebenen Stirnflächen, z. B. ein würfelförmiges Meßglas, zu verwenden. Die Metallhülle selbst kann aus einem 2mm dicken Zinn-oder einem 1,5 mm dicken Kadmiummantel gefertigt sein. Als Werkstoff für die Metallhülle kommen aber auch Al, Cu oder Pb mit bis zu 5 mm dicken Wandstärken in Frage. Die Metallhülle besitzt sich nach innen verengende konische Öffnungen4, die gegebenenfalls noch mit niederatomigem Werkstoff ausgefüllt sein können.To measure the radiation exposure, it is better to use a measuring element with flat end faces, e.g. B. a cube-shaped measuring glass to use. The metal shell itself can be made of a 2mm thick tin or a 1.5mm thick cadmium coat be. As a material for the metal shell, however, Al, Cu or Pb can also be used with up to for wall thicknesses of 5 mm. The metal shell narrows inwards conical openings4, which may still be filled with low-atom material could be.

Um die Einwirkung thermischer Neutronen auf das für Neutronenstrahlung relativ empfindliche Festkörperelement zu begrenzen, kann man in den von der Metallhülle umschlossenen Plastikmantel noch Bor oder Lithium bzw. Verbindungen dieser Elemente einlagern, so daß die Empfindlichkeit des Dosimeters auch gegenüber thermischen Neutronen auf einen rem-dosisrichtigen Wert gebracht wird. To the effect of thermal neutrons on the for neutron radiation to limit relatively sensitive solid element, one can in the of the metal shell enclosed plastic jacket or boron or lithium or compounds of these elements store, so that the sensitivity of the dosimeter to thermal Neutrons are brought to a rem-dose-correct value.

Gleichzeitig wird der Kunststoffmantel durch den Bor- oder Lithiumzusatz für das durch die Öffnungen in der Metallhülle eintretende Licht undurchlässig, so daß auch störende UV-Strahlung abgeschirmt wird.At the same time, the addition of boron or lithium adds to the plastic coating opaque to the light entering through the openings in the metal shell, so that disruptive UV radiation is also shielded.

Bei einer speziellen Ausbildung des Dosimeters nach der Erfindung ist die kugelförmige Metallhülle von zwei Halbschalen 11, 12 aus 2 mm starkem Zinnblech gebildet, die eine Polyäthylenkugel 13 einschließen (Fig. 2). Die Polyäthylenkugel weist eine mit einem Polyäthylenstopfen 14 verschließbare Öffnung auf, in die das Meßglas 15 eingelagert ist. Die Kunststoffkugel 13 ist mit der unteren Schalenhälfte 12 fest verbunden, z. B. verklebt. Die obere Schalenhälfte 11 ist durch eine Halteschraube 16 mit der Kunststoffkugel 13 verbunden. Gleichzeitig kann durch die Halteschraube 16 der Stopfen 14 und damit auch das Meßglas 15 festgehalten werden. With a special design of the dosimeter according to the invention is the spherical metal shell of two half-shells 11, 12 made of 2 mm thick tin plate formed, which include a polyethylene ball 13 (Fig. 2). The polyethylene ball has a sealable with a polyethylene plug 14 opening into which the Measuring glass 15 is stored. The plastic ball 13 is with the lower shell half 12 firmly connected, e.g. B. glued. The upper shell half 11 is secured by a retaining screw 16 connected to the plastic ball 13. At the same time can through the retaining screw 16 of the stopper 14 and thus also the measuring glass 15 are held.

Dabei kommt das Meßglas genau in die Trennebene der beiden Halbschalen 11 und 12 zu liegen. Diese Anordnung hat sich bei Versuchen als die günstigste erwiesen. Am Kopf der Halteschraube 16 ist schließlich noch eine Öse 17 vorgesehen, damit das Dosimeter gehalten, beispielsweise an einer Kette um den Hals getragen werden kann.The measuring glass comes exactly into the parting plane of the two half-shells 11 and 12 to lie. This arrangement has proven to be the most favorable in tests. Finally, an eyelet 17 is also provided on the head of the retaining screw 16 so that the dosimeter can be held, for example on a chain around the neck can.

Um ein genaues Bild über die Größe dieses speziellen Dosimeters zu geben, werden noch einige Maßzahlen angeführt: Die Metallhülle hat einen Außendurchmesser von etwa 20 mm. Über ihre Oberfläche sind 32 Öffnungen mit etwa 2 mm starken Bohrungen gleichmäßig verteilt, wobei die für jede Bohrung vorgesehene konische Erweiterung einen öffnungswinkel von etwa 1200 einschließt. Das Dosimeter ist mit einem handelsüblichen Meßglas der Größe 8 8 4,7 mm ausgestattet. To get an accurate picture of the size of this particular dosimeter too there are a few dimensions given: The metal shell has an outer diameter of about 20 mm. Over its surface are 32 openings with about 2 mm thick bores evenly distributed, with the conical enlargement provided for each bore includes an opening angle of about 1200. The dosimeter comes with a commercially available Measuring glass of size 8 8 4.7 mm equipped.

Selbstverständlich sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. The possible embodiments of the invention are self-evident not limited to the example described.

So kann die Polyäthylenkugel auch aus zwei Halbschalen bestehen, wobei es möglich ist, die Polyäthylenhalbschalen mit den Halbschalen der Metallhülle fest zu verbinden, z. B. zu verkleben, so daß sie gleichzeitig mit der Metallhülle geöffnet werden. The polyethylene ball can also consist of two half-shells, it is possible to use the polyethylene half-shells with the half-shells of the metal shell to connect firmly, z. B. to glue so that they are at the same time with the metal shell be opened.

Zum Ausgleich der durch den Körpereinfluß eines Dosimeter-Benutzers verursachten Richtungs- und Energieabhängigkeit kann es günstig sein, wenn die Kugelhülle auf der am Körper anliegenden Seite abgefacht und die Metallhülle dort dünner als an den anderen Seiten ausgebildet ist.To compensate for the body influence of a dosimeter user caused direction and energy dependence, it can be beneficial if the spherical shell flattened on the side next to the body and the metal shell there thinner than is formed on the other sides.

Claims

Claims: 1. Dosimeter for energy and direction independent Measuring quantum radiation with a radiation-sensitive solid-state measuring element, that at a distance from a spherical, the radiation depending on their Energy differently strong absorbing metal shell is enclosed, d a d u r c h g e -i indicates that in a known manner the metal shell (1) has conical openings (4) and that these openings evenly over the spherical surface are distributed.

2. Dosimeter according to claim 1, characterized in that the openings (4) occupy around 150/0 of the spherical surface of the metal shell (1).

3. Dosimeter according to claim 1 and 2, characterized in that the Metal shell made up of two hemispherical shells (11, 12) made of approximately 2 mm thick tinplate is.

4. Dosimeter according to claim 1 to 3, characterized in that the Ball shell is flattened on the side facing the body of the wearer.

5. Dosimeter according to claim 1 to 4, characterized in that the Wall of the metal shell on the side facing the body of the wearer thinner than is formed on the side facing away from the body.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1067535, 1156514; German utility model No. 1 868 395; U.S. Patents No. 2681416, 3 042 802, 3 100 262; Nuclear Science Abstracts, 1964, p. 1168, Ref. 8666; Nuclear Instruments and Methods, Vol. 22, 1963, No. 2, p. 340; Energia Nucleare, Vol. 11, 1964, No. 4, p. 183; Nukleonik, Vol. 5, 1963, No. 4, pp. 157 and 158; Health Physics, Vol. 9, 1963, pp. 965-972.