DE1289258B

DE1289258B - Glas, insbesondere als Werkstoff fuer Röntgen- und y-Strahlendosimeter

Info

Publication number: DE1289258B
Application number: DEC29461A
Authority: DE
Inventors: Grand-Clement Anne-Marie; Francois Henri; Meneret Jean; Bedier Rene; Carpentier Serge
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-03-23
Filing date: 1963-03-23
Publication date: 1969-02-13
Also published as: BE630001A; NL290536A; US3294700A; NL124217C; FR1327099A; DK108506C; LU43415A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf neue Gläser für. 1,3 bis 6,6 Gewichtsprozent BeO, O bis 7,6 Gewichts-Röntgen- und y-Strahlendosimeter. prozent Na₂O, 0,9 bis 8,5 Gewichtsprozent Al₈O₃,

Es ist bekannt, daß silberaktivierte Phosphatgläser 1,5 bis 9,3 Gewichtsprozent Ag₂O und 71,8 bis 80,5 Gebei Bestrahlung mit Röntgen- oder y-Strahlen eine wichtsprozent P₂O₅ enthält.

äußerlich nicht sichtbare Veränderung ihrer inneren 5 Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Gläser Struktur erfahren. Setzt man die bestrahlten Gläser hängt stark von ihrem Gehalt an Silberoxyd Ag₂O ab, zusätzlich und anschließend einer ultravioletten Strah- welcher Einfluß sich vor allem bei großen eingestrahlten lung aus, so treten Fluoreszenzerscheinungen auf, Dosen von mehr als 100 bis zu 300 Röntgen zeigt, deren Intensität der eingestrahlten Dosis an Röntgen- In der graphischen Darstellung in F i g. 1 ist für

oder y-Strahlung proportional ist und also als Maß für io verschiedene Strahlungsdosen die Änderung der reladiese dienen kann. tiven Empfindlichkeit S eines erfindungsgemäßen GIa-

Für die Zusammensetzung dieser Gläser sind schon ses in Abhängigkeit von seinem Gehalt an Ag₂O darverschiedene Vorschläge gemacht worden. So gibt es gestellt, der in der Figur zwischen 0 und 12 Gewichtsz. B. Gläser, die als Hauptbestandteile Aluminium-, prozent variiert, während die sonstigen Bestandteile Kalium- und Bariummetaphosphate aufweisen und 15 des Glases für alle Kurven konstant gehalten sind, einen aktivierenden Zusatz von Silbermetaphosphat Die F i g. 1 läßt deutlich erkennen, daß sämtliche

enthalten. Diese Gläser weisen zwar eine befriedigende Kurven ein Maximum der Empfindlichkeit durch-Ansprechempfindlichkeit für Röntgen- oder y-Strahlen laufen, wenn der Gehalt des Glases an Ag₂O zwischen in einem weiten Energiebereich dieser Strahlen auf, 2,1 und 3,3 Gewichtsprozent liegt. Sowohl oberhalb jedoch ist die Intensität der Fluoreszenz bei gleicher 20 als auch unterhalb dieses Bereiches fällt die Empfindeingestrahlter Dosis verschieden je nach der Energie lichkeit ab, wobei der stärkste Abfall bei Ag₂O-der einfallenden Strahlung. Am stärksten tritt diese Gehalten von weniger als 1,5 und von mehr als 10 bis Erscheinung bei Strahlungen relativ geringer Energie 12 Gewichtsprozent auftritt.

auf, die bei gleicher eingestrahlter Dosis eine merklich Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist

höhere Intensität der Fluoreszenz hervorrufen als 25 dementsprechend durch eine Glaszusammensetzung Strahlungen größerer Energie. gekennzeichnet, die zu 5,45 Gewichtsprozent aus Li₈O,

Eine gewisse Abhilfe gegen die Abhängigkeit der zu 1,41 Gewichtsprozent aus BeO, zu 6,38 Gewichts-Fluoreszenzintensität von der Strahlungsenergie kann prozent aus Na₈O, zu 6,58 Gewichtsprozent aus Al₂O₃, man dadurch erreichen, daß man den Glaskörper des zu 2,60 Gewichtsprozent aus Ag₂O und zu 77,58 Ge-Dosimeters teilweise oder vollständig mit einer 30 wichtsprozent aus P₂O₅ besteht, metallischen Abschirmung passender Dicke bedeckt, Die erfindungsgemäßen Gläser zeichnen sich dadurch

muß dann aber eine erhebliche Schwächung aus, daß die Abhängigkeit der Fluoreszenzintensität der allgemeinen Ansprechempfindlichkeit in Kauf von der Energie der primären Röntgen-oder y-Strahlen nehmen. bei vorgegebener Dosis wesentlich geringer ist als bei

Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung 35 allen bisher verwendeten Gläsern. Weiter genügt es zur von Gläsern, die Metaphosphate von Metallen nie- Erzielung genauer Messungen, wenn zwischen der driger Ordnungszahl enthalten bzw. aus solchen be- primären Bestrahlung der Gläser mit Röntgen- oder stehen. Nach einem Vorschlag von Bausch und y-Strahlen und der sekundären Ultraviolettbehandlung L ο m b (USA.-Patentschrift 2 999 819) wird ein Glas ein Zeitraum von einer viertel bis einer halben Stunde verwendet, bei dessen Herstellung von einem Gemisch 40 liegt. Schließlich gestatten die erfindungsgemäßen aus 50 Teilen Aluminiummetaphosphat, 25 Teilen Gläser die Messung von Dosen von 1 Röntgen und Magnesiummetaphosphat, 25 Teilen Lithiummeta- darunter.

phosphat und 8 Teilen Silbermetaphosphat aus- Die erfindungsgemäßen Dosimeter eignen sich in

gegangen wird. Diese Gläser lassen sich ohne Ab- Reaktoranlagen zur Überwachung der von dem Perschirmung verwenden und zeigen eine gleichmäßigere 45 sonal der Anlage aufgenommenen radioaktiven Strah-Fluoreszenzintensitätsverteilung, jedoch ist ihre Emp- lung, zur Messung der von dem Reaktor ausgehenden findlichkeit für Strahlen hoher Energie leicht ver- Strahlung und zur Feststellung von deren Quellen, mindert. Ebenso können die Dosimeter im Rahmen des zivilen

Allen bekannten Gläsern auf Metaphosphatbasis ist Bevölkerungsschutzes Verwendung finden oder als außerdem eine weitere Unzulänglichkeit gemeinsam. 50 Meßgeräte bei biologischem oder therapeutischem Bei allen Gläsern muß zwischen der Einstrahlung der Einsatz von radioaktiven Strahlungsquellen, primären Röntgen- oder y-Strahlen und der die Fluo- Außerdem hat sich gezeigt, daß die Fluoreszenz-

reszenz auslösenden, sekundären ultravioletten Strah- intensität mit Röntgen- oder y-Strahlen behandelter len eine Stabilisierungsfrist erheblicher Dauer — bis zu erfindungsgemäßer Gläser auch nach Lagerzeiten von 16 Stunden — verstreichen, um zu brauchbaren Mes- 55 mehr als 1 Jahr in bestrahltem Zustand unvermindert sungen zu kommen. ist. Die mit solchen Gläsern ausgestatteten Dosimeter

Außerdem sind alle bekannten Gläser für die Mes- eignen sich daher in hervorragendem Maß auch als sung schwacher Dosen unterhalb 10 Röntgen un- Langzeitintegratoren für radioaktive Strahlen, brauchbar. Erhitzt man das Glas auf Temperaturen unterhalb

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 60 des Wertes (Q-50)⁰C, wobei Q die Erweichungseine Glaszusammensetzung anzugeben, die eine so- temperatur des Glases ist, so behält es seine dosifortige Messung im Anschluß an die primäre Be- metrischen Eigenschaften bei, erst wenn die Tempestrahlung gestattet und ohne besondere Vorkehrungen ratur den Wert (g—5O)⁰C erreicht oder überschreitet, ausreichende und nur von der eingestrahlten Dosis der stellt man am Erweichungspunkt ein Verschwinden Primärstrahlen abhängige Fluoreszenzintensitäten auch 65 der dosimetrischen Eigenschaften fest, d. h., es tritt bei geringsten eingestrahlten Dosen zeigt. während der UV-Behandlung der bestrahlten Gläser

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- keine Fluoreszenz mehr auf. löst, daß das Glas 1,5 bis 7,7 Gewichtsprozent Li₂O, Schließlich zeigt das Glas eine sehr hohe Beständig-

keit gegenüber chemischen Agenzien und ist praktisch nicht hydrolysierbar.

Als Ausführungsbeispiel seien im folgenden gewichtsmäßige Zusammensetzungen von vier Grundgemischen angegeben, mit denen man erfindungsgemäße Gläser erhalten kann, welche Beispiele die Erfindung jedoch nicht begrenzen sollen.

	I	Srundgemisch	III	17 '	16	IV
	Π	Gewichtsprozent	17 !	16
	18,5	17 !	16	31,2
Lithiummetaphosphat....	18,5	42,5 !	39	9,4
Berylliummetaphosphat ..	21	6,5 j	13	20,8
Natriummetaphosphat ...	33		34,4
Aluminiummetaphosphat	9	4,2
Silbermetaphosphat

Das aus dem Grundgemisch IV hergestellte Glas entspricht in seinem Oxydgehalt der vorstehend für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angegebenen Glaszusammensetzung. Die in den F i g. 2 und 3 aufgeführten Meßergebnisse wurden mit einem Dosimeter aus diesem Glas erhalten.

Die Kurven der F i g. 2 geben die Empfindlichkeit S eines Dosimeterglases in Abhängigkeit von einer Bestrahlungsdosis D in Röntgen an, die von einer Co 60-Quelle ausgeht. Die Linie I stammt von einem durch Bausch und L ο m b hergestellten Metaphosphatglas gemäß der USA.-Patentschrift 2 999 819, während die Linie II einem erfindungsgemäßen Glas der obigen bevorzugten Zusammensetzung zugehört. Offensichtlich ist die Neigung der Linie II wesentlich größer als die der Linie I und damit die Empfindlichkeit des Glases der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wesentlich besser.

Die graphische Darstellung der F i g. 3 weist ebenfalls zwei Kurven Γ und ΙΓ auf, die für das von Bausch und L ο m b hergestellte Glas und für das erfindungsgemäße Glas bei konstanten Bestrahlungsdosen D die Veränderungen des Verhältnisses R zwischen der Fluoreszenzintensität nach Bestrahlung durch eine Energiequelle E und der Fluoreszenzintensität nach Bestrahlung durch eine Co 60-Quelle in Abhängigkeit von dieser Energie E zeigen.

ίο Man kann feststellen, daß die Hypersensibilität des von Bausch und L ο m b hergestellten Glases für schwache Energien merklich größer ist als die Hypersensibilität des erfindungsgemäßen Glases.
Bei äquivalenten Röntgendosen, welche mit verschiedenen Energiequellen erhalten wurden, liefert das zur Aufstellung der Kurve Γ dienende Glas von 300 keV ab ein Ansprechen, das dem mit der Energie von Co 60 erhaltenen äquivalent ist, während ein zur Aufstellung der Kurve IF dienendes Glas diese Äquivalenz schon

so etwa von 200 keV ab erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Glas, insbesondere als Werkstoff für Röntgen- und y-Dosimeter, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas 1,5 bis 7,7 Gewichtsprozent Li_aO, 1,3 bis 6,6 Gewichtsprozent BeO, 0 bis 7,6 Gewichtsprozent Na₂O, 0,9 bis 8,5 Gewichtsprozent Al₂O₃, 1,5 bis 9,3 Gewichtsprozent Ag₂O und 71,8 bis 80,5 Gewichtsprozent P₂O₅ enthält.

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zu 5,45 Gewichtsprozent aus Li₂O, zu 1,41 Gewichtsprozent aus BeO, zu 6,38 Gewichtsprozent aus Na₂O, zu 6,58 Gewichtsprozent aus Al₂O₃, zu 2,60 Gewichtsprozent aus Ag₂O und zu 77,58 Gewichtsprozent aus P₂O₅ besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen