DE1464953B2

DE1464953B2 - Neutronendosimeter

Info

Publication number: DE1464953B2
Application number: DE19641464953
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Phys. 7501 Leopoldshafen Piesch
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1964-07-23
Filing date: 1964-07-23
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE1464953C3; DE1464953A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Neutronendosimeter geringer Abmessungen zum Messen der biologischen Neutronendosis über praktisch den gesamten Neu-, tronenenergiebereich auch bei Strahlung unbekannter Energieverteilung, mit einem zentral angeordneten Meßelement, dessen höchste Empfindlichkeit in einem begrenzten Energiebereich liegt und das in vorbestimmter geometrischer Anordnung zur Anpassung der Einwirkung der Neutronen gemäß der gewünschten Zuordnung von biologischer Dosis zu Neutronenfluß von mehreren Schichten^ _λ von denen mindestens eine durchgehende, radial angeordnete Kanäle aufweist, einer homogenen Mischung eines langsame Neutronen absorbierenden und eines moderierenden Stoffes sowie von Moderator-Schichten für schnelle Neutronen umschlossen ist.

Derartige Neutronendosimeter . sind bekannt (»Neutron Dosimetry«, Bd. II, Proceedings of a Symposium at Harwell, 10. bis 14. Dezember 1962, IAEA Wien 1963, Seiten 87 bis 95 und Seiten 123 bis 139). Bei ihnen wird ein BFe-Proportionalzählrohr von zylinderförmigen Schichten von Polyäthylen umgeben, die durch eine Borplastikschicht getrennt sind. Die Endflächen sind in entsprechender Weise abgedeckt. Diese Abdeckung mit unterschiedlichen Moderator- und Absorberschichten dient zur Anpassung der Neutronenempfindlichkeit als Energiefunktion an eine rem-Dosiskurve. Jedoch weist eine benutzbare Ausführungsform unhandliche Abmessungen auf, die zu einem beträchtlichen Gewicht der Detektoranordnung führen. Eine'andere, kugelförmige, Ausbildungsform weist ebenfalls einen Durchmesser von etwa 25 cm auf.

Es ist zur Ausmessung eines Neutronenenergiespektrums auch bekannt (USA.-Patentschrift 3 140 397), ein Kugelelement aus Indium oder Mangan zu verwenden, um welches nur Schalen aus reinem Absorbermaterial angeordnet sind, bei dem Moderatoren jedoch fehlen. Dieses Meßelement erlaubt daher keine der biologischen Dosis entsprechende Messung über den gesamten Neutronenenergiebereich. Das Kugelelement und die Absorberschalen werden von Neutronen bei unterschiedlichen Schwellwertenergien aktiviert und die Auswertung des Neutronenenergiespektrums erfolgt dadurch, daß jede Aktivität jeder einzelnen Schale und des .Kugelelementes ausgewertet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es hingegen, ein Neutronendosimeter, mit dem eine der biologischen Dosis entsprechende Messung über den gesamten Neutronenenergiebereich möglich ist, derart auszubilden, daß die.gewünschte Zuordnung von biologischer Dosis und Neutronenfluß schon mit kleineren Abmessungen der Dosimeteranordnung erzielbar wird.

Die Lösung dieser Aufgabe" "besteht bei' einem Dosimeter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß die aus homogenen Mischungen von Absorber- und Moderat'orstoffen bestehenden Schichten unterschiedliche Anteile an neutronenabsorbierenden Stoffen enthalten. '_

Die Größe des Dosimeters kann dadurch auf eine . Kugel .von 10 bis 15 cm Durchmesser verringert werden. Im einfachsten Fall besteht die homogene Mischung z. B. aus einer wasserstoffhaltigen Verbindung als Moderator, der als Neutronenabsorber z. B. Li⁶ oder B¹⁰ zugesetzt sind. Wesentlich ist nicht nur die Art und das Mengenverhältnis des zugesetzten Absorbers, sondern .der durch das homogene Gemisch gegebene' effektive Neutronenwirkuiigsquer- _: schnitt, der für die Streuung und Absorption der Neutronen mäßgebend ist. Die" Abhängigkeit des effektiven Wirkungsquerschnitts von der Neutronenenergie wird durch das homogene Gemisch entsprechend "der vorgegebenen Neutronenfluß-Dosis-Zuordnung eingestellt.

Um eine körpergerechte Dosis zu messen, ist das

Meßelement z. B. in eine Kugel von 16 cm Durch-

.:..■: messer'einer !homogenen : Mischung bestehend aus Polyäthylen und einer In-, Cu- oder Co-Verbindung eingebettet.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert:

Die Zeichnung zeigt ein Dosimeter, bei dem um das Meßelement 1 herum mehrere Schichten 4,5 und 6 mit unterschiedlicher Zusammensetzung angeordnet sind. Die innere Schicht4 besteht z.B. aus Polyäthylen, die folgende Schicht 5 aus Polyäthylen, dem B2O3 als Absorber beigemischt ist, die äußere Schicht 6 ebenfalls aus Polyäthylen mit B2O3, jedoch mit einem anderen Mischungsverhältnis. Dabei weist mindestens eine der verschiedenen Schichten Strahlendurchtrittskanäle 7 auf, wie es in der Figur für die mittlere Schicht 5 gezeigt ist. Zum Mittelpunkt des Dosimeters führt ein Kanal 3, durch den das Meßelement 1 eingeführt werden kann. Neben B2O3 kann dem Polyäthylen auch U2O3 und bzw. oder In, Cu, Ag oder Co als Absorber zugemischt sein.

Als Meßelemente können für alle Hüllenkombinationen die auf thermische Neutronen besonders reagierenden Li^eJ-Kristalle, BF3-Zählrohre oder Li⁶- bzw. B¹⁰-haltige Festkörperdetektoren verwendet werden. Will man z. B. schnelle Neutronen mit einer größeren Empfindlichkeit nachweisen, so kann der Li⁶J-Kristall zusammen mit einem für schnelle Neutronen empfindlichen Plastikszintillator in die Kugelhülle eingebettet werden. Dabei kann auch noch dem Plastikszintillator B¹⁰ oder Li⁶ homogen zugemischt sein. Man kann dem den Kristall umschließenden Plastikszintillator aber auch nur in Teilbereichen Absorber- bzw. Aktivierungsstoffe beimischen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Neutronendosimeter geringer Abmessungen zum Messen der biologischen Neutronendosis über praktisch den gesamten Neutronenenergiebereich auch bei Strahlung unbekannter Energieverteilung, mit einem zentral angeordneten Meßelement, dessen höchste Empfindlichkeit in einem begrenzten Energiebereich liegt und das in vorbestimmter geometrischer Anordnung zur Anpassung der Einwirkung der Neutronen gemäß der gewünschten Zuordnung von biologischer Dosis zu Neutronenfluß von mehreren Schichten, von denen mindestens eine durchgehende, radial angeordnete Kanäle aufweist, einer homogenen Mischung eines langsame Neutronen absorbierenden und eines moderierenden Stoffes sowie von Moderator-Schichten für schnelle Neutronen umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus homogenen Mischungen von Absorber- und Moderatorstoffen bestehenden Schichten (5, 6) unterschiedliche Anteile an neutronenabsorbierenden Stoffen enthalten.

2. Neutronendosimeter nach Anspruch 1, das als moderierenden Stoff Polyäthylen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenen Mischungen aus Polyäthylen als moderierendem Stoff und aus B¹⁰- oder Li⁶-Verbindungen und bzw. oder U2O3, In, Cu, Ag oder Co als absorbierendem Stoff bestehen.