DE1564032B1

DE1564032B1 - Personal dosimeter

Info

Publication number: DE1564032B1
Application number: DE19661564032
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl-Phys Piesch
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1966-09-17
Filing date: 1966-09-17
Publication date: 1970-07-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Personendosimeter zum Messen der biologischen Wirkungsdosis von y-Strahlung und Neutronen mit einer transparenten Aktivierungssonde, deren Aktiviemngssubstanzen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, nach einer Neutronenbestrahlung eine ß-Strahlung abzugeben, so aufeinander abgestimmt sind, daß die Wirkung der durch die ß-Strahlung erzeugten Cerenkov-Strahlung auf ein zur Auswertung verwendetes lichtempfindliches Strahlungsmeßgerät der biologischen Neutronenwirkungsdosis angenähert proportional ist. The invention relates to a personal dosimeter for measuring biological Effective dose of y-radiation and neutrons with a transparent activation probe, their activating substances with regard to their ability to react after neutron irradiation emit a ß-radiation, are coordinated so that the effect of the Cerenkov radiation generated by the ß-radiation to one used for the evaluation light-sensitive radiation measuring device approximated to the biological neutron dose is proportional.

Es sind bereits Radiophotoluminiszenzglasdosimeter bekannt (Buch von H. Kiefer und R. Maushart: »Strahlenschutzmeßtechnik«, 1964, S. 117 und 166 bis 181), die zur gleichzeitigen Messung von Neutronen und strahlung geeignet sind. Radiophotoluminescent glass dosimeters are already known (book by H. Kiefer and R. Maushart: "Strahlenschutzmeßtechnik", 1964, pp. 117 and 166 to 181), which are suitable for the simultaneous measurement of neutrons and radiation.

Bei dieser kombinierten Messung handelt es sich jedoch um eine Summenmessung der beiden Strahlenarten unter Verwendung von Moderatoren. Eine von der Strahlenart unabhängige Messung der Dosisleistung ist jedoch mit diesem Verfahren nicht zu erreichen. However, this combined measurement is a sum measurement of the two types of rays using moderators. One of the type of rays independent measurement of the dose rate cannot be achieved with this method.

Weiterhin sind kombinierte Dosimeter, die aus verschiedenen Glasarten bestehen, bekannt. Dabei wird mit einem Glas über eine Fluoreszenzmessung die y-Dosis bestimmt, während das zweite Glas mit neutronenempfindlichen Substanzen (Aktivierungssubstanzen) wie z. B. Bor, Cadmium und spaltbarem Material umgeben wird. Die Neutronendosis wird entweder durch eine Messung der Aktivität der Aktivierungssubstanzen oder durch Messen der durch diese Substanzen im Glas hervorgerufenen Veränderungen bestimmt. Dabei haben jedoch die bisher bekannten Aktivierungssonden, bei denen die Neutronendosis über die direkte Messung der induzierten Betaaktivität nachgewiesen wird, häufig eine ungenügende Meßempfindlichkeit infolge der hohen Selbstabsorption in der Trägersubstanz, so daß zur genauen Dosisbestimmung meist eine vorhergehende, zeitraubende und aufwendige Aufbereitung der Sonde erforderlich ist. There are also combined dosimeters made from different types of glass exist, known. The γ-dose is measured with a glass using a fluorescence measurement determined, while the second glass with neutron-sensitive substances (activating substances) such as B. boron, cadmium and fissile material is surrounded. The neutron dose is either by measuring the activity of the activating substances or by Measure the changes caused by these substances in the glass. However, the previously known activation probes in which the neutron dose is detected via the direct measurement of the induced beta activity, often insufficient measurement sensitivity due to the high level of self-absorption in the carrier substance, so that for the exact dose determination usually a previous, time-consuming and costly one Reprocessing of the probe is required.

Demgegenüber besteht die Erkenntnis, die auch der Empfindung zugrunde liegt, darin, daß die Neutronendosis bei geeigneter Wahl und Menge der Aktivierungssubstanz sehr genau und auf einfache Weise durch eine Messung der Intensität des durch ß-Strahlung in der transparenten Trägersubstanz durch den Cerenkov-Effekt erzeugten Lichtes bestimmt werden kann. Unabhängig davon kann mit derselben Trägersubstanz, z. B. über eine Fluoreszenzmessung, die y-Dosis nachgewiesen werden. On the other hand, there is knowledge, which is also the basis of sensation is that the neutron dose with a suitable choice and amount of the activating substance very precisely and easily by measuring the intensity of the ß-radiation light generated in the transparent substrate by the Cerenkov effect can be determined. Regardless of this, with the same carrier substance, e.g. B. The y-dose can be detected via a fluorescence measurement.

Weiterhin ist ein Personendosimeter bekannt (französische Patentschrift 1384649), bei welchem ein Glasdosimeterelement mit mehreren metallischen Aktivierungsfolien kombiniert ist. Dabei sind jedoch die Dosimeterelemente nur zufällig in einer gemeinsamen Dosimeterkapselung angeordnet und müssen, da sie keine Einheit bilden, zur Auswertung jeweils für sich getrennt herausgenommen und, zum Teil erst nach einer chemischen Aufarbeitung, in verschiedenen Meßgeräten unabhängig voneinander ausgewertet werden. A personal dosimeter is also known (French patent specification 1384649), in which a glass dosimeter element with several metallic activation foils is combined. However, the dosimeter elements are only coincidentally in a common Dosimeter encapsulation arranged and, since they do not form a unit, have to be used for evaluation each taken out separately and, in some cases only after a chemical one Work-up, can be evaluated independently of one another in different measuring devices.

Weiterhin gibt es stabförmige Dosimeter (deutsche Auslegeschrift 1210 493), bei denen ein herausnehmb ares Festkörperelement in einer lichtundurchsichtigen Schutzhülle angeordnet ist. Das Festkörperelement in herkömmlicher Ausführung ist jedoch nur für die Messung von Röntgen- und y-Strahlung vorgesehen und kann daher bei verschiedenen Strahlenarten nicht zwischen diesen differenzieren. There are also rod-shaped dosimeters (German interpretation 1210 493), in which a removable solid-state element in an opaque Protective cover is arranged. The solid-state element is of conventional design but only intended for the measurement of X-rays and y-radiation and can therefore in the case of different types of radiation do not differentiate between these.

Ausgehend von diesem Stand der Technik und speziell von dem älteren, weiter reichenden, ein Personendosimeter der eingangs genannten Art betreffenden deutschen Patent 1240 594 des Erfinders, hat nun die Erfindung zur Aufgabe, ein Dosimeter zum Nachweis der biologischen Wirkungsdosis von strahlen und Neutronen zu schaffen, das vor allem ein einfache und schnelle Auswertung gestattet und bei dem die Messung der verschiedenen Strahlendosen unabhängig voneinander erfolgt. Based on this state of the art and especially from the older, further reaching, a personal dosimeter of the type mentioned above German patent 1240 594 of the inventor, the invention now has the task of a Dosimeter for the detection of the biological effective dose of rays and neutrons to create, which above all allows a simple and quick evaluation and with the measurement of the different radiation doses is carried out independently of one another.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Personendosimeter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß ein Teil der Sonde aus einem für strahlung empfindlichen Radiophotoluminiszenzkörper besteht, der mit seiner Masse und geometrischen Anordnung so auf die Aktivierungssonde abgestimmt ist, daß die Wirkung der durch die yStrahlung in ihm erzeugten Meßwertspeicherung zusammen mit der Cerenkov-Strahlung in bezug auf das lichtempfindliche Auswertegerät der biologischen Gesamtwirkungsdosis angenähert proportional ist. The solution to this problem is with a personal dosimeter initially mentioned type according to the invention in that part of the probe from a for Radiophotoluminescent body, which is sensitive to radiation, is composed of its mass and geometric arrangement is matched to the activation probe that the Effect of the measured value storage generated in it by the y radiation together with the Cerenkov radiation in relation to the light-sensitive evaluation device of the biological Total effective dose is approximately proportional.

Dabei besteht im einer Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Personendosimeters, dessen transparente Aktivierungssonde Schwefel enthält, der Radiophotoluminiszenzkörper aus einem silberaktivierten Metaphosphatglas und ist mit der transparenten Aktivierungssonde zu einer stabförmigen Einheit zusammengefaßt, an deren Enden je ein Sekundärelektronenvervielfacher als Auswertegerät anschließbar ist.In this case, there is a further development of what is designed according to the invention Personal dosimeter whose transparent activation probe contains sulfur, the Radiophotoluminescent body made of a silver-activated metaphosphate glass and is combined with the transparent activation probe to form a rod-shaped unit, at each end a secondary electron multiplier can be connected as an evaluation device is.

Ein Ausführungsbeispiel eines Dosimeters nach der Erfindung wird an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert: F i g. 1 zeigt ein Dosimeter schematisch im Längsschnitt, F i g. 2 dasselbe Dosimeter in der Auswerteeinrichtung. An embodiment of a dosimeter according to the invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2: F i g. 1 shows a dosimeter schematically in longitudinal section, F i g. 2 the same dosimeter in the evaluation device.

Das Dosimeter besteht im wesentlichen aus einem silberaktivierten Metaphosphatglas 1 und einer schwefelhaltigen, transparenten Aktivierungssonde 2, die von einer gemeinsamen Schutzhülle 3 umschlossen sind. Das Metaphosphatglas 1 ist im Bereich der abziehbaren Haube 4 in die Aktivierungssonde 2 eingelassen. Der der Haube 4 gegenüberliegende Stimboden 5 ist ebenfalls abnehmbar. Die Aktivierungssonde kann sowohl aus einem festen schwefelhaltigen, transparenten Kristall- oder Plastikkörper als auch aus einer schwefelhaltigen Lösung, z. B. von Ammoniumsulfat, bestehen. The dosimeter consists essentially of a silver-activated one Metaphosphate glass 1 and a sulfur-containing, transparent activation probe 2, which are enclosed by a common protective cover 3. The metaphosphate glass 1 is embedded in the activation probe 2 in the area of the removable hood 4. Of the the end face 5 opposite the hood 4 is also removable. The activation probe can be made of a solid, sulfur-containing, transparent crystal or plastic body as well as from a sulfur-containing solution, e.g. B. of ammonium sulfate exist.

Das Phosphatglas und die Aktivierungssonde sind in ihrer Masse und Geometrie so aufeinander abgestimmt, daß die Wirkung der durch die ß-Strahlung erzeugten Cerenkov-Strahlung sowie durch die strahlung erzeugte Meßwertspeicherung in bezug auf die zur Auswertung verwendeten Sekundärelektronenvervielfacher 6 bzw. 7 (F i g. 2) der biologische Wirkungsdosis der Neutronenstrahlung und der strahlung angenähert proportional ist. The phosphate glass and the activation probe are in their mass and Geometry coordinated so that the effect of the ß-radiation generated Cerenkov radiation and storage of measured values generated by the radiation on the secondary electron multipliers 6 and 7 (F i G. 2) the biological effective dose of the neutron radiation and the radiation approximated is proportional.

Die thermischen Neutronen können über die Reaktion P31 (n, y) P32 im Phosphatglas und die schnellen Neutronen über die Reaktion S32 (n, p) P32 in der Aktivierungssonde durch Messung der Cerenkov-Strahlung nachgewiesen werden. P32 zerfällt mit einer Halbwertzeit von 14,2 Tagen, so daß die Neutronendosis auch einige Zeit nach der Bestrahlung noch mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. The thermal neutrons can be generated via the reaction P31 (n, y) P32 in phosphate glass and the fast neutrons via the reaction S32 (n, p) P32 in the activation probe can be detected by measuring the Cerenkov radiation. P32 decays with a half-life of 14.2 days, so the neutron dose also can still be determined with sufficient accuracy some time after the irradiation can.

Das Dosimeter ist daher besonders für die Routineüberwachung des Personals geeignet, bei der die und Neutronendosis z. B. in täglichen. wöchentiichen oder monatlichen Abständen gemessen wird.The dosimeter is therefore particularly suitable for routine monitoring of staff suitable at which the neutron dose and z. B. in daily. weekly or is measured at monthly intervals.

Eine Trennung der Meßwertanteile von thermischen und schnellen Neutronen ist ebenfalls möglich. Der Aktivierungsanteil schneller Neutronen, der durch die Reaktion P3' (n, p) Si5l im Metaphosphatglas 1 erzeugt wird, klingt mit einer Halbwertzeit von 2,6 Stunden ab und kann z. B. durch zwei Messungen in zeitlich getrennten Abständen ermittelt werden. Zu demselben Zweck ist es selbstverständlich auch möglich, das Metaphosphatglas 1 und die schwefelhaltige Aktivierungssonde 2 getrennt auszumessen. A separation of the measured value components of thermal and fast neutrons is also possible. The percentage of activation of fast neutrons caused by the Reaction P3 '(n, p) Si5l generated in metaphosphate glass 1 sounds with a half-life from 2.6 hours and can e.g. B. by two measurements at separate time intervals be determined. For the same purpose it is of course also possible to use the Measure the metaphosphate glass 1 and the sulfur-containing activation probe 2 separately.

In der F i g. 2 ist das Dosimeter mit abgenommener Haube 4 und abgenommenem Stirnboden 5 dargestellt. An den Enden des Dosimeters ist je ein Sekundärelektronenvervielfacher 6 bzw. 7 zur Messung des Cerenkov-Lichts bzw. des durch die Lichtquelle 8 angeregten Fluoreszenzlichts angeschlossen. In FIG. 2 is the dosimeter with the hood 4 and the hood removed Front base 5 shown. There is a secondary electron multiplier at each end of the dosimeter 6 and 7 for measuring the Cerenkov light or that excited by the light source 8 Connected to fluorescent light.

An der Schutzhülle 3 ist eine seitliche Bohrung 9 im Bereich des Metaphosphatglases 1 für den Eintritt des Lichts vorgesehen. Diese Bohrung 9 ist im Betriebszustand des Dosimeters von der Haube 4 überdeckt.On the protective cover 3 there is a lateral bore 9 in the area of the metaphosphate glass 1 intended for the entry of light. This bore 9 is in the operating state of the dosimeter covered by the hood 4.

Der Nachweis der Neutronendosis über die durch die 8-Strahlung induzierte Cerenkov-Strahlung erfolgt praktisch ohne Selbst- und Fremdabsorption, d. h., das betreffende Isotop kann mit der Trägersubstanz zusammen ausgemessen werden. Entsprechend ist auch der Wirkungsgrad von über 30 ovo und die Nachweisempfindlichkeit verhältnismäßig hoch. Proof of the neutron dose via that induced by the 8 radiation Cerenkov radiation takes place practically without self-absorption or external absorption, i. h., that The isotope in question can be measured together with the carrier substance. Corresponding the efficiency of over 30 ovo and the detection sensitivity are also proportionate high.

Vor allem aber gestattet das Dosimeter vorteilhafterweise eine sehr schnelle Auswertung, so daß man z. B. bei einem Unfall, wo es auf eine rasche Messung ankommt, einen erheblichen Zeitgewinn erzielen kann. Da mit dem Dosimeter gleichzeitig auch die ;-Dosis bestimmt werden kann, entfällt das Tragen eines Zweitdosimeters. Above all, however, the dosimeter advantageously allows a great deal fast evaluation, so that you can z. B. in an accident, where there is a rapid measurement arrives, can save a considerable amount of time. Since with the dosimeter at the same time the; dose can also be determined, there is no need to wear a second dosimeter.

Die mit dem erfindungsgemäßen Dosimeter angestellten Versuche zeigten sehr positive Ergebnisse. The experiments carried out with the dosimeter according to the invention showed very positive results.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können zum Nachweis von Neutronen über die Cerenkov-Strahlung an Stelle von Schwefel- bzw. Phosphorverbindungen auch andere Kernreaktionen ausgenützt werden, in deren Gefolge ß-Strahler entstehen. So ist es auch möglich, als Aktivierungssubstanzen z. B. wäßrige Lösungen von Indium-, Gold- oder Kupferverbindungen oder Verbindungen von spaltbaren Materialien, wie Uran, Plutonium oder Neptunium, zu verwenden, welche Neutroneneinfang-Folgeprodukte mit bekannter p-Aktivität erzeugen.However, the invention is not limited to that described Embodiment limited. So you can use the Cerenkov radiation to detect neutrons Instead of sulfur or phosphorus compounds, other nuclear reactions are also used in the wake of which ß-emitters arise. So it is also possible as activating substances z. B. aqueous solutions of indium, gold or copper compounds or compounds of fissile materials such as uranium, plutonium or neptunium, which Generate neutron capture progeny with known p-activity.

Claims

Claims: 1. Personal dosimeter for measuring biological Effective dose of radiation and neutrons with a transparent activation probe, their activation substances with regard to their ability to react after neutron irradiation emit a ß-radiation, are coordinated so that the effect of the Cerenkov radiation generated by the ß-radiation to one used for the evaluation light-sensitive radiation measuring device approximated to the biological neutron dose is proportional, characterized in that part of the probe consists of a for y-radiation sensitive radio photoluminescent body (1), which with its mass and geometric arrangement is matched to the activation probe (2) that the Effect of the measured value storage generated in it by the y radiation together with that of the Cerenkov radiation in relation to the light-sensitive evaluation device of biological total effective dose is approximately proportional.

2. Personal dosimeter according to claim 1, whose transparent activation probe Contains sulfur, characterized in that the radio photoluminescent body (1) consists of a silver-activated metaphosphate glass and with the transparent activation probe (2) is combined to form a rod-shaped unit with a secondary electron multiplier at each end (6 or 7) can be connected as an evaluation device.