DE1589951C

DE1589951C - Radiation capsule

Info

Publication number: DE1589951C
Application number: DE19671589951
Authority: DE
Inventors: John Robert Worthington Ohio Dukes (V.StA.)
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp., Columbus, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1966-06-02
Filing date: 1967-05-27
Publication date: 1973-03-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungskapsel zur Verwendung in Meßvorrichtungen mit einem Halterungsgehäuse und mit einer in diesem angeordneten, eine Kammer bildenden Einrichtung zur Aufnahme von radioaktiven Isotopen sowie mit einem partikelartigen, radioaktive Isotope tragenden, in dieser Kammer angeordneten Material, wobei das Gehäuse eine strahlungsdurchlässige Fensteranordnung und eine Stützkörperanordnung enthält, die neben dem partikelartigen, radioaktive Isotope tragenden Material vorgesehen sind.The invention relates to an irradiation capsule for use in measuring devices with a holder housing and with a chamber-forming device for receiving arranged therein of radioactive isotopes as well as with a particle-like, radioactive isotope carrying, in this Chamber arranged material, wherein the housing has a radiation-permeable window arrangement and contains a support body assembly, in addition to the particulate, radioactive isotope-carrying material are provided.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Strahlungskapseln, bei denen Schwankungen der ausgesandten Strahlung im wesentlichen ausgeschlossen sind, soweit sie'von einer Verschiebung des Strahlungsmaterials oder der Bewegung eines Dämpfungsmaterials innerhalb der Kapsel in eine solche Lage herrühren, daß dadurch die ausgehende Strahlung vermindert wird.In particular, the invention relates to such radiation capsules, in which fluctuations in the emitted Radiation are essentially excluded, insofar as they'from a displacement of the radiation material or the movement of a damping material within the capsule into such a position result from the fact that this reduces the outgoing radiation.

Mit zunehmender Verwendung berührungsloser Meßeinrichtungen, die eine radioaktive Kapsel enthalten, beispielsweise bei Strahlungsdickenmessern, werden erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit des aus Strahlungsquelle, Empfänger, angeschlossener Elektronik und Steuerschaltung bestehenden Systems gestellt. Unter radioaktiver Strahlungsquelle wird ein Material verstanden, das durch den Zerfall seiner radioaktiven Isotope eine Strahlung aussendet. Es kann sich um α-, β-, γ- oder Neutronenstrahlung oder Kombinationen dieser Strahlungsarten und um unterschiedliche Energien handeln.With the increasing use of non-contact measuring devices that contain a radioactive capsule, for example in radiation thickness gauges, increased demands are placed on the accuracy of the system consisting of the radiation source, receiver, connected electronics and control circuit. A radioactive radiation source is understood to mean a material that emits radiation through the decay of its radioactive isotopes. It can be α, β, γ or neutron radiation or combinations of these types of radiation and different energies.

Bei bekannten mit radioaktivem Material gefüllten Strahlungskapseln tritt die Strahlung aus einem dünnen Fenster aus. Bei manchen Bestrahlungskapseln führen kleine Verschiebungen der Masse innerhalb der Kapsel zu Dämpfungsschwankungen der Strahlung, insbesondere wenn die in der Bestrahlungskapsel befindliche Kammer ein partikelartiges, radioaktive Isotope tragendes Material enthält. Derartige Strahler werden auch · als Verschiebungsquelle bezeichnet, bei der die ausgesendete Strahlung so schwankt, daß sie eine fehlerhafte Anzeige der Meßgröße, beispielsweise einer Dicke oder Geschwindigkeit zur Folge hat. Die so bedingte Schwankung hat eine andere Ursache als die normalerweise erwarteten Schwankungen, die sich infolge der Ansammlung von Schmutz zwischen Strahlungsquelle und Empfänger ergeben.In known radiation capsules filled with radioactive material, the radiation emerges from a thin one Window out. With some radiation capsules, small shifts of the mass lead within the capsule to attenuation fluctuations of the radiation, especially if the chamber located in the radiation capsule is a particle-like, radioactive Contains isotopic material. Such radiators are also referred to as displacement sources, in which the emitted radiation fluctuates in such a way that it gives an incorrect display of the measured variable, for example a thickness or speed. The fluctuation caused in this way has any cause other than the normally expected fluctuations resulting from the accumulation of dirt between the radiation source and receiver.

Eine Verschiebungsquelle entsteht auf unterschiedliche Weise: Ist eine Bestrahlungskapsel beispielsweise Erschütterungen ausgesetzt, dann können Teile innerhalb der Kapsel beschädigt werden oder zerbrechen und außerdem können Luft und Feuchtigkeit zur Oxydation gewisser Stoffe in die Kapsel eindringen. Die Oxydationsprodukte könnenA displacement source arises in different ways: For example, it is a radiation capsule If exposed to vibrations, parts inside the capsule can be damaged or break and also air and moisture can oxidize certain substances in the Penetrate capsule. The oxidation products can

sich ablösen und in eine Lage bewegen, in der sie die Strahlung schwächen. Manche radioaktive Isotope bilden während des Zerfalls Gase, die ebenfalls zu einer Veränderung der Dämpfung der Strahlung führen können. In einigen Fällen ist das radioaktive Isotop selbst in Form von Teichen enthalten, die ihre gegenseitige Lage und damit auch die von der Kapsel ausgehende Strahlung ändern können. Außerdem verändert die Verschiebung eines radioaktiven Teilchens mit hoher Ordnungszahl die ausgesendete Strahlung. Wenn beispielsweise das Teilchen durch die Verschiebung in den Strahlungsweg eines anderen Strahlers gerät, so wirkt es abschirmend für die von dem anderen Teilchen ausgesendete Strahlung. Während zerbrechliche Materialien bei Erschütterung der Kapsel zur Bildung kleiner Stücke führen, werden Kunststoffe in der Kapsel nach einiger Zeit rissig und brüchig. Durch beide Arten der Veränderung werden die Strahlung innerhalb der Kapsel absorbierende Massen erzeugt. Die Änderungen der von der Kapsel ausgehenden Gammastrahlung sind insbesondere bei denjenigen radioaktiven Isotopen bemerkenswert, die, wie beispielsweise das Americium-241, eine vergleichsweise kleine Energie besitzen. Dieses besondere Isotop hat eine Halbwertzeit von ungefähr 462 Jahren und sendet Alphastrahlung und Betastrahlung mit einer Energie von 59,6 keV und andere Gammastrahlung geringerer Bedeutung aus. Americium besteht in verschiedenen Wertigkeitszuständen, und es sind daher mehrere verschiedene Oxyde möglich; obwohl häufig Dioxyd (Am-241 O₂) angegeben wird, kann dieses Material eine Mischung von zwei oder mehreren Oxyden sein. Wenn also die Ausdrücke »Americium-241-oxyd« oder »Am-241 O« benutzt werden, so sind damit Dioxyde, andere Oxyde und Mischungen aus diesen gemeint. Am-Metall oxydiert leicht zu einem pulverförmigen Stoff, und tatsächlich stellt das marktfähige Am-241 O eine derartige Substanz dar. Am-241 O ist ein α-Strahler. Das «-Teilchen besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen, welche dem Nucleon eines Heliumatomes gleichen. Definationsgemäß erzeugt ein Curie 3,7 · 10¹⁰ Atomzerfälle pro Sekunde, und dies führt im Falle von Am-241 O zur Bildung annähernd der gleichen Anzahl von Heliumatomen pro Sekunde und Curie. Die gebildeten Nucleone können innerhalb der Kapsel leicht freie Elektronen aufnehmen und Heliumgas bilden. Am-241 O bietet als y-strahlendes radioaktives Isotop gewisse Vorteile wegen des Energieniveaus der ausgesendeten y-Strahlung und wegen der verhältnismäßig langen Halbwertzeit. Das Energieniveau 59,6 keV der von Am-241 O ausgesendeten y-Strahlung läßt dieses für den Gebrauch in vielen kommerziellen, kontaktlosen und zerstörungsfreien Meßeinrichtungen geeignet erscheinen, beispielsweise bei Dickenmessern. Die Tatsache, daß durch den radioaktiven Zerfall ein Gas gebildet wird und daß durch die Isotope ein Strom verfügbar wird, erzeugt bei der Herstellung einer nicht beweglichen und nicht verschiebbaren Quelle mit dem feinteiligen Am-241 O-Pulver einige Probleme. Die hohe Ordnungszahl 95 des Am stellt es in die Reihe der Materialien mit hoher Selbstschwächung und erschwert die Problematik einer Verschiebungsquelle.peel off and move to a position where they weaken the radiation. Some radioactive isotopes form gases during decay, which can also lead to a change in the attenuation of the radiation. In some cases the radioactive isotope itself is contained in the form of ponds, which can change their mutual position and thus also the radiation emanating from the capsule. In addition, the displacement of a radioactive particle with a high atomic number changes the radiation emitted. If, for example, the particle gets into the radiation path of another radiator due to the displacement, it has a shielding effect for the radiation emitted by the other particle. While fragile materials lead to the formation of small pieces when the capsule is jolted, plastics in the capsule become cracked and brittle after a while. Both types of change generate the radiation within the capsule absorbing masses. The changes in the gamma radiation emanating from the capsule are particularly noticeable in the case of those radioactive isotopes which, such as americium-241, have a comparatively low energy. This particular isotope has a half-life of about 462 years and emits alpha and beta radiation with an energy of 59.6 keV and other gamma radiation of lesser importance. Americium exists in different valency states, and therefore several different oxides are possible; although dioxide (Am-241 O ₂ ) is often mentioned, this material can be a mixture of two or more oxides. So when the terms "americium-241 oxide" or "Am-241 O" are used, they mean dioxides, other oxides, and mixtures of these. Am-metal easily oxidizes to a powdery substance, and in fact, the marketable Am-241 O is such a substance. Am-241 O is an α-emitter. The -particle consists of two protons and two neutrons, which resemble the nucleon of a helium atom. By definition, a Curie produces 3.7 · 10 ¹⁰ atomic decays per second, and in the case of Am-241 O this leads to the formation of approximately the same number of helium atoms per second and Curie. The nucleons formed can easily take up free electrons within the capsule and form helium gas. As a y-radiating radioactive isotope, Am-241 O offers certain advantages because of the energy level of the emitted y-radiation and because of the relatively long half-life. The energy level of 59.6 keV of the y-radiation emitted by Am-241 O makes it appear suitable for use in many commercial, non-contact and non-destructive measuring devices, for example in thickness gauges. The fact that a gas is formed by the radioactive decay and that a current becomes available through the isotopes creates some problems in the manufacture of a stationary and immovable source with the finely divided Am-2410 powder. The high atomic number 95 of Am places it in the series of materials with high self-weakening and complicates the problem of a displacement source.

In dem deutschen Gebrauchsmuster 1883 912 ist ein Gerät zur dermatologischen Bestrahlung beschrieben, das eine oder mehrere homogen mit radioaktivem Material beladene Ionenaustauscherfolien aufweist, die zur Überführung in ein geschlossenes radioaktives Präparat mit einer selbstklebenden inaktiven Kunststoffolie abgedeckt sind. Früher verwendete man radioaktive Flächenstrahler, die als Träger der radioaktiven Substanz ein Stück Filtrierpapier enthalten, auf welches die radioaktive Substanz durch Eintrocknen einer das entsprechende Nuclid enthaltenden Lösung aufgebracht wurde. In diesen Filtrierpapieren sind die radioaktiven Substanzen nicht gleichmäßig über die ganze Fläche verteilt gewesen, so daß die zu bestrahlenden Hautstellen eine ungleichmäßige Dosis erhielten. Bei dem bekannten Gerät wurde auf einem Bleiblech mit einer doppelseitig klebenden Kunststoffolie eine radioaktive Substanzen enthaltende Ionenaustauscherfolie angeordnet. Letztere ist mit einem Nuclid belegt. Diese Belegung ist nicht partikelförmig, was für manche Anwendungsfälle sehr nachteilig ist, und außerdem ist die Verwendung von Kunststoff aus den obenerwähnten Gründen ebenfalls nachteilig. Kunststoffe werden bei der Strahlungseinwirkung über längere Zeit oxydiert und bilden Flocken, die sich innerhalb der Strahlungsquelle bewegen, verrücken und sich verlagern, so daß sich innerhalb einer ähnlieh aufgebauten Bestrahlungskapsel nicht ortsfeste, dämpfende Massen vorhanden sind.In the German utility model 1883 912 is a device for dermatological irradiation described, which one or more homogeneously with radioactive Has material loaded ion exchange films, which can be converted into a closed radioactive preparation are covered with a self-adhesive inactive plastic film. Previously used one radioactive surface emitter, which as a carrier of the radioactive substance a piece of filter paper contain, to which the radioactive substance by drying a the corresponding Nuclid containing solution was applied. The radioactive substances are in these filter papers not evenly distributed over the entire area, so that the areas of skin to be irradiated Received an uneven dose. In the known device was on a lead sheet with a double-sided adhesive plastic film an ion exchange film containing radioactive substances arranged. The latter is covered with a nuclid. This coating is not particulate what for some applications is very disadvantageous, and also the use of plastic from the the above-mentioned reasons also disadvantageous. Plastics become over when exposed to radiation oxidizes for a long time and forms flakes that move within the radiation source, dislocate and shift themselves so that they are similar within one The built-up radiation capsule does not have fixed, damping masses.

Aus der USA.-Patentschrift 3 217 165 ist weiterhin eine Strahlungsquelle , bekannt, die eine Basis zur Aufnahme einer Papier- oder Tuchversteifungsscheibe aufweist, die an einem darüber angeordneten, mit einer radioaktiven Substanz imprägnierten Absorptionspuffer anzementiert ist. Es soll hier eine Standardstrahlungsquelle für kleine Einheiten geschaffen werden. Ein Kunststoffilm wird durch einen ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Halter über dem Puffer befestigt. Es ergibt sich damit wiederum der Nachteil, daß organische Materialien, z. B. Papier und Kunststoffe verwendet werden, die zerreißen, brechen, zerbröckeln oder sich zersetzen können, wenn sie dem Einfluß der Strahlung längere Zeit ausgesetzt sind.From the USA patent specification 3 217 165 a radiation source is also known which has a base for Receipt of a paper or cloth stiffening disk, which is attached to an overlying, is cemented with a radioactive substance impregnated absorption buffer. There should be one here Standard radiation source for small units can be created. A plastic film is through a Also made of plastic holder attached over the buffer. This in turn results in the Disadvantage that organic materials, e.g. B. paper and plastics are used that tear, break, crumble or decompose if exposed to the influence of radiation for a long time are.

Schließlich ist in der USA.-Patentschrift 2 476 644 eine Folienanordnung bekannt, die als radioaktive Quelle selbst verwendbar ist. Das die radioaktive Substanz enthaltende Material ist nicht partikelartig, sondern man bildet einen Goldkern durch Komprimieren und Sintern von Gold und der radioaktiven Substanz. Pulvrisiertes Radiumsulfat ist darin enthalten, und der fertig gesinterte Goldkörper wird als emittierende Masse verwendet. In nachteiliger Weise wird bei dieser bekannten Strahlungsquelle das sehr teure Metall Gold verwendet, dessen Menge bei Vergrößerung der Strahlungsquelle, z. B. zur Verwendung in einem Meßgerät, in entsprechend großer Menge verwendet werden muß. Dies verteuert nicht nur ein entsprechend aufgebautes Gerät, sondern erhöht auch beachtlich die Maße überhaupt, um die größeren Mengen des radioaktiven Materials aufzunehmen. Infolge der hohen Ordnungszahl ist Gold ein gutes Dämpfungsmittel, das sich bei der bekannten Strahlungsquelle nachteilig auswirkt. Aus diesem Grunde ist in der Vorveröffentlichung auch empfohlen, die Metallfolie aus Gold dünn zu halten. Nachteilig ist weiterhin, daß Gold ein weiches Metall ist, das leicht dem Abrieb unterworfen ist.Finally, in US Pat. No. 2,476,644, a film arrangement is known which is known as radioactive Source itself is usable. The material containing the radioactive substance is not particulate, instead, a gold core is formed by compressing and sintering gold and the radioactive ones Substance. It contains powdered radium sulfate, and the ready-sintered gold body is called emitting mass used. This is disadvantageous in this known radiation source expensive metal gold is used, the amount of which when the radiation source is enlarged, e.g. B. for use in a measuring device, must be used in a correspondingly large amount. This does not make it more expensive just a correspondingly constructed device, but also considerably increases the dimensions in general by the to absorb larger amounts of the radioactive material. Due to the high atomic number it is gold a good damping means, which has a disadvantageous effect in the case of the known radiation source. For this Basically, it is also recommended in the prior publication to keep the metal foil made of gold thin. Another disadvantage is that gold is a soft metal that is easily subject to abrasion.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei der Verwendung von partikelartigem, radioaktive Isotope tragendem Material dieses soIn contrast, the object of the invention is, when using particulate, radioactive isotopes carrying material this like that

ortsfest zu halten, daß eine Bewegung der dämpfenden Masse oder des radioaktiven Isotops selbst verhindert wird.to keep stationary that prevents movement of the damping mass or the radioactive isotope itself will.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise eine bezüglich des partikelartigen, radioaktive Isotope tragenden Materials, nichtporöse, anschmiegbare, innerhalb des Gehäuses zwischen der Stützkörperanordnung und dem radioaktive Isotope tragenden Material in direktem Kontakt mit dem radioaktive Isotope tragenden Material und dem Raum zwischen letzterem und der Stützkörperanordnung vollständig ausfüllende Schicht angeordnet ist.According to the invention, the object is achieved in that, in a manner known per se, with respect to of the particulate, radioactive isotope-carrying material, non-porous, conformable, within the Housing between the support body assembly and the radioactive isotope-bearing material in direct Contact with the material carrying radioactive isotopes and the space between the latter and the Support body assembly is arranged completely filling layer.

In vorteilhafter Weise wird mit dieser Schicht das partikelartige Material mit den feinverteilten radioaktiven Isotopen ortsfest gehalten, damit sich weder die zu Anfang vorhandenen Teilchen noch die durch den Zerfall gebildeten Teilchen im Laufe der Zeit durch Erschütterungen od. dgl. hin- und herbewegen können. Durch die Anordnung der vorgenannten Schicht auf die beschriebene Weise sind sehr kleine Positionsänderungen der Isotopen oder der dämpfenden Massen eliminiert, so daß man eine sehr wirksame und geeignete Strahlungsquelle erhält.In an advantageous manner, the particulate material with the finely divided radioactive Isotopes kept stationary so that neither the particles present at the beginning nor those through the disintegration formed particles in the course of time by vibrations or the like. Move back and forth be able. By arranging the aforementioned layer in the manner described are very small Changes in position of the isotopes or the damping masses eliminated, so that one very effective and receives a suitable radiation source.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht die Schicht aus einer Folie, deren Randteile in schleifender Berührung mit der Kammer angeordnet sind. Hierdurch wird die Herstellung noch weiter vereinfacht.In an advantageous development of the invention, the layer consists of a film, the edge parts of which in sliding contact with the chamber are arranged. This makes the production even further simplified.

Ferner ist es besonders zweckmäßig, wenn das radioaktive Isotope tragende Material ein feinverteiltes Schüttgut enthält und die Schicht eng an die Oberfläche des radioaktive Isotope tragenden Materials gegenüber dem Fenster angeschmiegt ist.Furthermore, it is particularly useful if the material carrying radioactive isotopes is a finely divided material Contains bulk material and the layer closely adheres to the surface of the radioactive isotope-bearing material is nestled against the window.

Weiterhin ist auch eine in der Kammer angeordnete Verschlußplatte, die mit der Stützkörperanordnung ein Gasreservoir bildet, besonders vorteilhaft. Auch hierdurch werden Änderungen der Dämpfung der Strahlung innerhalb der Kapsel verhindert.Furthermore, there is also a closure plate which is arranged in the chamber and which is connected to the support body arrangement forms a gas reservoir, particularly advantageous. This also changes the attenuation of the Prevents radiation inside the capsule.

Günstig ist es ferner, wenn das radioaktive Isotope tragende Material das Americium-241-Isotop enthält. Dieses wird in feinteiliger Form verwendet, wobei die Dämpfungsmassen und radioaktiven Teilchen in der Kapsel unbeweglich gehalten werden, während das beim Zerfall des radioaktiven Isotops gebildete Gas in den Gasbehälter innerhalb der Kapsel gelangen kann.It is also favorable if the material carrying radioactive isotopes contains the americium-241 isotope. This is used in finely divided form, with the damping masses and radioactive particles in the Capsule are kept immobile while the gas formed during the decay of the radioactive isotope can get into the gas container inside the capsule.

Die Erfindung ist weiterhin vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß das radioaktive Isotope tragende Material ein Isotopenteil aufweist, dessen radioaktiver Zerfall zur Gasbildung führt, daß die Randteile der Folie in enger, aber gasdurchlässiger Berührung mittels der Stützkörperanordnung gehalten sind und daß auf der dem radioaktiven Isotop gegenüberliegenden Seite der Folienanordnung eine einen Gasbehälter bildende Anordnung vorgesehen ist.The invention is furthermore advantageously embodied in that the radioactive isotope carrying Material has an isotopic part, the radioactive decay of which leads to gas formation, that the edge parts the film are held in close, but gas-permeable contact by means of the support body arrangement and that on the opposite side of the film arrangement from the radioactive isotope a gas container forming arrangement is provided.

Vorzugsweise, enthält das radioaktive Isotope tragende Material ein partikelartiges Material, und die Stützkörperanordnung besteht aus einer Festplatte, die die Folie eng angeschmiegt an die entgegenstehende Oberfläche des radioaktive Isotope tragenden Materials hält.Preferably, the radioactive contains isotope-carrying Material is a particulate material, and the support body assembly consists of a hard disk, which the foil hugs the opposite Surface of the radioactive isotope-bearing material.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Besehreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigtFurther advantages, features and possible applications of the present invention result from the following description in connection with the drawings. It shows

Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt der Bestrahlungskapsel, 1 shows an enlarged cross section of the radiation capsule,

F i g. 2 einen Schnitt in verkleinertem Maßstab längs der Linie 2-2 der Fig. 1 unter Darstellung der Rückseite des Stützkörpers undF i g. 2 shows a section on a reduced scale along the line 2-2 of FIG. 1, showing FIG Back of the support body and

F i g. 3 den Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Bestrahlungskapsel.F i g. 3 shows the cross section through another embodiment of a radiation capsule.

In F i g. 1 enthält die Bestrahlungskapsel 10 ein Gehäuse 12, das aus einnem Material hoher mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit besteht, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl. DasIn Fig. 1 contains the radiation capsule 10 a housing 12, which is made of a material of high mechanical Strength and corrosion resistance consists, for example, of stainless steel. The

ίο Gehäuse 12 ist ringförmig ausgebildet. Es enthält ein für die Strahlung durchlässiges Fenster, das verhältnismäßig dünn ist, um die von dem in der Kapsel angeordneten, radioaktive Isotope tragenden Material 20 herrührende Strahlung nicht unnötig zu schwächen. Das Fenster 15 besteht aus nichtrostendem Stahl und ist an das Gehäuse 12 angeschweißt, angelötet oder Bestandteil des Gehäuses.ίο Housing 12 is annular. It contains a radiation permeable window which is relatively thin around that of that in the capsule arranged, radioactive isotope-carrying material 20 does not unnecessarily cause radiation weaknesses. The window 15 is made of stainless steel and is welded to the housing 12, soldered on or part of the housing.

Das radioaktive Isotope tragende Material kann beispielsweise Caesium-137 oder Kobalt-60 enthalten, die beide als y-Strahler mit hohem Energieniveau anzusehen sind. Es kann auch y-Strahler, wie Strontium-90, Ittrium-90, Thallium-204, Ruthenium- i 106, Carbon-14 oder Promethium-147 enthalten. Weiterhin kann es sich um α-Strahler handeln, wie Americium 241, Polonium-210 oder Radium 226. Wenn eine Neutronenquelle gefordert ist, kann ein beliebiger «-Strahler zusammen mit einem Aufnahmematerial mit hohem Neutronengehalt verwendet werden. Da eine' Verschiebungsquelle im allgemeinen bei Materialien mit hohem Energieniveau ein geringeres Problem als bei Materialien mit geringerem Energieniveau darstellt, gibt es auch gewisse Fälle, in welchen die Genauigkeit des Systems eine nicht bewegliche und nicht verschiebbare Strahlungsquelle hohen Energieniveaus in der Kapsel unbedingt erforderlich macht. Eine Verschiebungsquelle ist bei γ- und yS-Strahlern niedrigen Energieniveaus in jedem Falle kritisch, insbesondere bei Systemen, in welchen der Detektor und die Elektronik auf hohe Empfindlichkeit für die von der Kapsel aus den genannten Gründen kommenden Strahlungsschwankungen gezüchtet sind.The material carrying radioactive isotopes can contain, for example, cesium-137 or cobalt-60, both of which are to be regarded as y-emitters with a high energy level. It can also contain y-emitters such as strontium-90, ittrium-90, thallium-204, ruthenium- i 106, carbon-14 or promethium-147. Furthermore, they can be α-emitters, such as americium 241, polonium-210 or radium 226. If a neutron source is required, any n-emitter can be used together with a recording material with a high neutron content. Since a displacement source is generally less of a problem for materials with a high energy level than for materials with a lower energy level, there are also certain cases in which the accuracy of the system makes a non-movable and non-displaceable radiation source of high energy levels in the capsule absolutely necessary. A displacement source is always critical in the case of γ and yS emitters with low energy levels, especially in systems in which the detector and the electronics are bred to be highly sensitive to the radiation fluctuations coming from the capsule for the reasons mentioned.

Zur Erläuterung der Erfindung wird auf eine Am-241 O-Quelle Bezug genommen, welche als ein Strahler mit niedrigem Energieniveau angesehen wird und welche die Problematik der Aufnahme eines gasförmigen Stoffes zeigt, welcher von dem natürlichen α-Zerfall herrührt und einen hohen Grad an Eigenschwächung zeigt. Das radioaktive Isotope enthaltende Material 20 besteht vorzugsweise aus dem feinteiligen radioaktiven Isotop 22 und einem Füllmaterial 25, welche in eine feste Matrix 30 eingebettet und aus Darstellungsgründen in sehr vergrößertem Maßstab gezeigt sind.To explain the invention, reference is made to a Am-241 O source referred to as a Radiators with a low energy level is considered and what the problem of inclusion of a gaseous substance, which results from the natural α-decay, shows a high degree Shows self-weakening. The radioactive isotope-containing material 20 preferably consists of the finely divided radioactive isotope 22 and a filler material 25, which in a solid matrix 30 are embedded and shown on a very enlarged scale for reasons of illustration.

Es ist wünschenswert, ein Füllmaterial zu benutzen, weil dadurch leichter eine gleichartige Verteilung des radioaktiven Isotops in einer Platte oder Schicht mit Abmessungen zu erreichen ist, die leichter zu handhaben sind. Es versteht sich in jedem Falle, daß die Matrix aus pulverförmigen radioaktiven Isotopen ohne, jegliches Füllmaterial aufgebaut sein kann oder daß diese Isotope in keramischen Kugeln oder anderen Bindematerialien eingelagert ist. Das Füllmaterial kann aus einem feinteiligen Metallstaub od. ä, bestehen, beispielsweise aus Beryllium, Kohle» Aluminium, Silizium, Calcium, Titan, Vanadium, Chrom und weiter fortschreitend zu Materialien mit hoher Ordnungszahl, wie PlatinIt is desirable to use a filler material because it makes it easier to distribute the same of the radioactive isotope in a plate or layer with dimensions that are easier to use. It goes without saying in any case that the matrix consists of powdered radioactive Isotopes can be built up without any filler material or that these isotopes in ceramic Balls or other binding material is embedded. The filling material can consist of a finely divided Metal dust or the like consist, for example of beryllium, coal »aluminum, silicon, calcium, Titanium, vanadium, chromium and progressively to high atomic number materials like platinum

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und Gold. Im Falle des Am-241 ist es vorzuziehen, Verschlußplatte 50, die durchgehend mit dem Geein Material mit einer verhältnismäßig niedrigen Ord- häuse 12 durch eine umlaufende Schweiß- oder Lötnungszahl zu verwenden, damit die /-Strahlen in naht 52 verbunden ist. Der Raum zwischen dem dem von dem radioaktiven Isotop ausgesendeten Stützkörper 35 und der Verschlußplatte 50 bildet Strahlungsspektrum durch das Füllmaterial möglichst 5 ein Gasreservoir 55, in das jegliches durch radiowenig geschwächt werden. Gleichzeitig ist es wün- aktiven Zerfall oder chemische Umsetzung gebilschenswert, Materialien mit sehr niedriger Ordnungs- detes Gas expandieren kann. Da die Kapsel prakzahl zu vermeiden, welche auf Grund des Beschüsses tisch vollständig und luftdicht durch die Verschlußeinen hohen Neutronenfluß abgeben. Typische Stoffe platte 50, das Gehäuse 12 und das Fenster 15 abmit niedriger Ordnungszahl sind beispielsweise Kohle, io geschlossen ist, wird die fortschreitende Gasbildung Aluminium, Magnesium, Silizium, Kupfer und aus dem Bereich der Matrix abgeführt, um den Nickel. · Druckaufbau möglichst gering zu halten, der dasand gold. In the case of the Am-241, it is preferable to have locking plate 50 that is continuous with the barrel Material with a relatively low ordinal housing 12 due to a circumferential welding or soldering number to be used so that the / rays in seam 52 are connected. The space between the the support body 35 emitted by the radioactive isotope and the closure plate 50 Radiation spectrum through the filling material if possible 5 a gas reservoir 55, into which anything through radio little to be weakened. At the same time it is desirable to have active decay or chemical conversion, Materials with very low order detes gas can expand. As the capsule prakzahl to avoid which due to the bombardment table completely and airtight through the locks give off high neutron flux. Typical fabrics plate 50, the housing 12 and the window 15 abmit Lower atomic numbers are, for example, coal, io is closed, the progressive gas formation Aluminum, magnesium, silicon, and copper dissipated from the area of the matrix to the Nickel. · To keep pressure build-up as low as possible, the

Innerhalb des Gehäuses 12 erstreckt sich gegen- Fenster 15 durchbiegen oder bewegen könnte. Da über dem Fenster 15 von der Oberfläche 31 der Ma- das Fenster die Strahlung schwächt, könnte dessen trix 30 her ein Stützfenster 35, wie in F i g. 2 gezeigt 15 noch so geringfügige Bwegung zu einem Wechsel in ist. Der Raum zwischen dem Stützkörper 35 und der der Schwächung führen, der sich als eine Änderung Oberfläche 31 der Matrix ist im wesentlichen voll- der von der Kapsel ausgesendeten Strahlung darständig durch die Schicht 40 ausgefüllt, deren Fläche stellt. Eine derartige Bewegung würde außerdem 41 derjenigen 31 der Matrix gegenüberliegt und in einen leeren Raum im Bereich zwischen dem Fenster enger Berührung mit dieser steht. Durch das voll- 20 15 und der Schicht 40 schaffen, wodurch sich feinständige Ausfüllen des Raumes zwischen dem Stütz- teilige Körper in der Matrix bewegen oder verschiekörper und der Matrix begrenzt die Schicht 40 die ben und somit eine Änderung in der Stärke der ausBestandteile der Matrix, und durch die Bildung einer gesendeten Strahlung hervorrufen könnten,
enganliegenden Grenzfläche werden alle Unregel- Die Strahlungskapsel 10 kann folgendermaßen hermäßigkeiten der Oberfläche 31 durch diese im 25 gestellt werden: Das Fenster 15 wird an der Kammer wesentlichen ausgefüllt und damit jegliche Bewegung bzw. dem Gehäuse 12 durch Schweißen oder Löten der Matrixbestandteile weitgehend unterbunden. Die befestigt. Dann wird eine Füllung von feinteiligem, Schicht 40 verhindert auch, daß sich Teile des Stütz- radioaktivem Material in die Kammer eingeführt, körpers 35 in die Matrix bewegen und somit in diese Diese kann einen Füllstoff enthalten, und die Kamunerwünschte Dämpfungskörper gelangen. Die Schicht 30 mer mit der Füllung wird leicht geschüttelt, um die 40 verhindert ferner, daß chemische Reaktionspro- Füllfläche zu ebnen. Dann kann die Schicht 40 in dukte, die sich an der Grenzfläche zwischen der der Form einer Folie in die Kammer eingesetzt und Schicht 40 und dem Stützkörper 35 gebildet haben auf die Füllung gelegt werden. Verwendet man eine können, in die Matrix gelangen. Folie, deren Ränder die Kammer schleifend berüh-Within the housing 12 extends counter-window 15 could bend or move. Since the window weakens the radiation from the surface 31 of the window above the window 15, its trix 30 could be provided with a support window 35, as shown in FIG. 2 15 no matter how slight a move is made to a change in. The space between the support body 35 and that of the weakened area, which appears as a change in the surface 31 of the matrix, is essentially completely filled with the radiation emitted by the capsule, represented by the layer 40, the area of which is. Such a movement would also be 41 opposite that 31 of the matrix and be in close contact with the matrix in an empty space in the area between the window. By creating the full 20 15 and the layer 40, whereby fine filling of the space between the supporting body in the matrix move or displacement body and the matrix, the layer 40 limits the ben and thus a change in the strength of the constituents of the matrix , and could cause by the formation of a transmitted radiation,
The radiation capsule 10 can be placed through the surface 31 in the following way: The window 15 at the chamber is essentially filled and thus any movement or the housing 12 is largely prevented by welding or soldering the matrix components. The attached. Then a filling of finely divided, layer 40 also prevents parts of the supporting radioactive material from being introduced into the chamber, body 35 moving into the matrix and thus into this matrix. The layer 30 mer with the filling is gently shaken to prevent the 40 also from leveling the chemical reaction pro-filling surface. The layer 40 can then be placed on the filling in products which have been inserted into the chamber at the interface between the shape of a film and the layer 40 and the supporting body 35 have formed. If you use one you can get into the matrix. Foil, the edges of which touch the chamber

Vorzugsweise kann die Schicht 40 beispielsweise 35 ren, so werden im wesentlichen alle Teilchen der aus einer verhältnismäßig dünnen Bleischeibe be- Füllung zum Fenster hin bewegt. Das Einsetzen der stehen, die über der Matrix eingegossen oder ge- Folie kann durch ein Vakuumgerät ausgeführt werformt wird, nachdem diese im Gehäuse 12 in noch den, das das Blatt festhält, bis es in der richtigen zu beschreibender Weise gebildet wurde. Die Schicht Lage ist. Durch die in Berührung mit der Füllung 40 besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform 4P stehende Schicht 40 und das auf geeigneter Oberaus einer verhältnismäßig dünnen Folie, beispiels- fläche gelagerte Fenster wird ein Druck ausgeübt, weise Aluminium, nicht rostendem Stahl, Gold, um die Bestandteile der Füllung zwischen der Schicht Platin, Silber, Blei u. dgl. Wenn die Schicht 40 in der 40 und dem Fenster abzugrenzen und eine verhält-Form einer Folie verwendet wird, enthält sie Rand- nismäßig feste Matrix aus den losen Teilchen zu teile 42, die sich um ihren äußeren Umfang herum 45 bilden. Der Druck hängt von der Natur der Füllung erstrecken und die Innenfläche der Kammer bzw. und dem gewünschten Grad der Verdichtung ab.
des Gehäuses schleifend berühren. Die Randteile 42 Der Verdichtungsvorgang bewirkt eine enge Beder Schicht 40 sind mechanisch eng mit der Matrix rührung zwischen der Oberfläche der Matrix und der verbunden, während die Schicht Gas von der Matrix an dieser anliegenden Seite des Fensters wie auch und zwischen den Randteilen 42 und dem Gehäuse 50 zwischen der Oberfläche 31 der Matrix und derhindurchläßt. Der Stützpunkt 35 kann beispielsweise jenigen 41 der Schicht 40. Wenn der Stützkörper 35 aus Kohle, keramischen Stoffen, Aluminium und dazu verwendet wird, Druckkräfte auszuüben, wird Stahl bestehen, sofern die Festigkeit ausreicht, daß auch eine gewisse Verformung an der Berührungsder Stützkörper in seiner Lage bleibt. Vorzugsweise fläche zwischen der Schicht 40 und dem Stützkörper besteht der Stützkörper aus metallischem Material, 55 stattfinden, durch die kleine Räume gefüllt werden. z. B. aus nichtrostendem Stahl. In den F i g. 1 und 2 Falls er nicht schon in der richtigen Stellung war, hat er die Form einer festen Scheibe, die durch wird der Stützkörper an der vorher angegebenen eine Reihe von Schweißpunkten 44 in ihrer Lage ge- Stelle punktverschweißt. Daraufhin wird die Verhalten wird. Die Abmessungen des Stützkörpers 35 schlußplatte angeordnet und mit der Kammer in der sind derart auf die innere Geometrie des Gehäuses 60 angegebenen Weise verbunden.
12 abgestimmt, daß zwischen Stützkörper und Ge- In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform der häuse nur ein geringer Zwischenraum und eine ver- Erfindung dargestellt und mit den bisher verwenhältnismäßig enge mechanische Passung besteht, deten Bezugsziffern bezeichnet. In dieser Ausfühwährend gleichzeitig Gas um den Umfang des Stütz- rungsform enthält der Stützkörper eine bei niedriger körpers zwischen die Schweißpunkte 44 gelangen 65 Temperatur eingeschmolzene und bei höherer Temkann. peratur lösbare Stelle 60, beispielsweise aus Löt-The layer 40 can, for example, preferably be 35, so that essentially all the particles of the filling from a relatively thin lead disk are moved towards the window. The insertion of the stand potted or molded over the matrix can be carried out by a vacuum device after this in the housing 12 is still the one that holds the sheet until it has been formed in the correct manner to be described. The layer location is. Due to the layer 40 in contact with the filling 40, in a preferred embodiment 4P, and the window mounted on a suitable top made of a relatively thin film, for example a surface, a pressure is exerted, for example aluminum, stainless steel, gold, around the components of the Filling between the layer of platinum, silver, lead and the like. If the layer 40 in the 40 and the window are to be demarcated and a form of foil is used, it contains a marginally solid matrix of the loose particles to part 42, the form around their outer periphery 45. The pressure depends on the nature of the filling and the interior surface of the chamber respectively and the desired degree of compression.
touch the housing by dragging it. The edge parts 42 The compression process causes a tight bed. Layer 40 are mechanically closely connected to the matrix contact between the surface of the matrix and the matrix, while the layer of gas from the matrix on this adjacent side of the window as well as and between the edge parts 42 and the housing 50 between the surface 31 of the matrix and therethrough. The support point 35 can, for example, those 41 of the layer 40. If the support body 35 is made of carbon, ceramic materials, aluminum and is used to exert pressure forces, steel will be made, provided the strength is sufficient that there is also a certain deformation at the contact of the support body in it Location remains. Preferably, the surface between the layer 40 and the support body consists of the support body made of metallic material, 55 take place through which small spaces are filled. z. B. made of stainless steel. In the F i g. 1 and 2 If it was not already in the correct position, it has the shape of a solid disc, which is spot-welded in place on the previously indicated series of welding points 44 by the support body. Thereupon the behavior will. The dimensions of the support body 35 are arranged on the circuit board and connected to the chamber in the manner indicated on the inner geometry of the housing 60.
12 matched that between the support body and Ge In F i g. 3 shows another embodiment of the housing with only a small gap and an invention and with which there is a relatively close mechanical fit, denoted by reference numerals. In this embodiment, while at the same time gas around the circumference of the support form, the support body contains a temperature that is melted down between the weld points 44 when the body is lower and that can reach a higher temperature. temperature releasable point 60, for example made of solder

Innerhalb des Gehäuses 12 und von der Ober- mittel für den Fall übermäßiger Gasentwicklung, fläche 47 des Stützkörpers 35 her erstreckt sich eine Diese Anordnung ist zweckmäßig, wenn die MatrixInside the housing 12 and from the upper means in the event of excessive gas development, surface 47 of the support body 35 extends a This arrangement is useful when the matrix

ausreichend leeren Raum in den Lücken zwischen Teilchen enthält, um das notwendige Gasreservoir bei normalen, aber nicht bei höheren Temperaturen zu bilden. In der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform können die Schweißnähte 44 durchgehend ausgeführt sein, so daß der Gasdurchtritt nach dem Durchbruch des Verschlusses 60 erfolgt. Die übrigen Bestandteile der Quelle wurden bereits beschrieben.contains sufficient empty space in the gaps between particles to hold the necessary gas reservoir to form at normal, but not at higher temperatures. In the in F i g. 3, the weld seams 44 can be made continuous so that the passage of gas takes place after the breach of the closure 60. The remaining Components of the source have already been described.

Es ist außerdem nach der Erfindung möglich, den Stützkörper, wie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben wurde, zu verschließen und in diesem kleine Löcher vorzusehen, durch die Gas in das Reservoir gelangen kann. Die Existens von Löchern in dem Stützkörper beeinträchtigt nicht den Abgrenzvorgang des Stützkörpers und der Schicht 40, weil die Löcher hinreichend klein sind, so daß die nicht unterstützte Oberfläche des Stützkörpers sehr gering ist.It is also possible according to the invention, the support body, as in connection with F i g. 3 described was to close and to provide in this small holes through which gas in the reservoir can get. The existence of holes in the support body does not affect the delimitation process of the support body and the layer 40, because the holes are sufficiently small that the unsupported Surface of the support body is very small.

Der in F i g. 1 gezeigte Stützkörper ist in schleifender Berührung mit der Kammer dargestellt, und zum Zwecke der Verdeutlichung wurde die Abbildung etwas übertrieben. Wenn der Stützkörper 35 oder das Verdichtungsglied eng in die Kammer eingepaßt und rechteckig ausgeführt ist, wird die Krümmung der Randteile des Stützkörpers geringer sein als eingezeichnet, aber die Randteile des Stützkörpers stehen in schleifender, eng eingepaßter und gasdurchlässiger Verbindung mit der Kammer. Bei einem Stützkörper oder Verdichtungsglied mit abgerundeten Umrandungen wird der Grad der Überlappung in etwa gleich dem der Abbildung sein. In jedem Falle kommt es auf die Arbeitsweise der Schicht 40 an, und diese kann auch durch eine gegossene Bleisperrschicht gewährleistet werden, die in eng anliegender Verbindung mit der Oberfläche der Matrix steht, um jegliche Räume zu füllen, in die sich eine Dämpfungsmasse bewegen könnte. Eine andere Möglichkeit gegenüber dem Gießen besteht darin, einThe in F i g. 1 support body shown is in abrasive Contact with the chamber is shown, and for the sake of clarity, the illustration has been made somewhat exaggerated. When the support body 35 or the compression member fits tightly into the chamber and is rectangular, the curvature of the edge parts of the support body will be less than shown, but the edge parts of the support body are more abrasive, tightly fitted and more gas permeable Connection with the chamber. In the case of a support body or compression member with rounded Outlines, the degree of overlap will be roughly the same as the figure. In any case it depends on the operation of layer 40, and this can also be achieved by a cast lead barrier layer be guaranteed, which is in close contact with the surface of the matrix to to fill any spaces into which a damping mass could move. Another possibility versus pouring is one

ίο Schichtmaterial einzusetzen und die Temperatur an der Vereinigungsstelle zu steigern, bis die Schicht 40 erweicht oder schmilzt und die richtige enge Anschmiegung erreicht wird. Diese Art von Schicht kann verwendet werden, wenn das Gasproblem nicht allzu schwerwiegend ist und insbesondere dann, wenn das radioaktive Isotop in einer kugelförmigen, feuerbeständigen Matrix enthalten ist. Dann bietet weiches Blei oder anderes Material den Vorteil, alle Oberflächenvertiefungen auszufüllen, die in der zum Stützkörper zeigenden Oberfläche liegen. Gemäß der verhältnismäßig großen Ausdehnungen mancher Vertiefungen ist ein weichgemachtes Material geeigneter, um eine sich eng anschmiegende Schicht zu bilden. Zur Sicherstellung des Gasdurchganges können die inneren Wandungen der Kammer mit axialen Rillen ausreichender Größe zur Gasableitung aufgerauht werden, die aber nicht so groß sein dürfen, daß sich die Teilchen durch diese hindurchbewegen können.ίο insert layer material and adjust the temperature The junction increase until the layer 40 softens or melts and is the correct snug fit is achieved. This type of layer can be used if the gas problem doesn't exist is too serious and especially when the radioactive isotope is in a spherical, fire resistant matrix is included. Then soft lead or other material offers the benefit of all To fill surface depressions that lie in the surface facing the support body. According to the relatively large expansions of some depressions, a plasticized material is more suitable, to form a tightly fitting layer. To ensure the passage of gas, the inner walls of the chamber roughened with axial grooves of sufficient size for gas discharge which, however, must not be so large that the particles can move through them.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Radiation capsule for use in measuring devices with a holder housing and with a chamber-forming device for receiving arranged therein of radioactive isotopes as well as with a particle-like, radioactive isotope carrying, in material arranged in this chamber, the housing having a radiation-permeable window arrangement and contains a support body assembly, in addition to the particulate, radioactive Isotope-carrying material are provided, characterized in that in per se as is known, a material carrying the particulate, radioactive isotopes (20) non-porous, conformable, within the housing (12) between the support body arrangement (35) and the radioactive isotope-bearing material (20), in direct contact with the radioactive Isotope-bearing material (20) and the space between the latter and the support body arrangement (35) completely filling layer (40) is arranged.

2. Radiation capsule according to claim 1, characterized in that the layer (40) consists of consists of a film, the edge parts (42) in abrasive contact with the inside of the Housing (12) are arranged.

3. Irradiation capsule according to claim 1, characterized in that the radioactive isotopes supporting material (20) contains a finely divided bulk material and that the layer (40) is tight to the surface of the radioactive isotope-bearing material (20) opposite the window (15) is snugly.

4. irradiation capsule according to claim 1, characterized by one in the housing (12) arranged closure plate (50), which with the support body arrangement (35) a gas reservoir (55) forms.

5. irradiation capsule according to claim 1 or 2, characterized in that the radioactive Isotope-carrying material that contains americium-241 isotope.

6. irradiation capsule according to claim 1 or 2, characterized in that the radioactive isotope supporting material (20) has an isotopic part, the radioactive decay of which to form gas leads that the edge parts (42) of the film in close, but gas-permeable contact by means of the Support body assembly (35) are held and that on the opposite of the radioactive isotope Side of the film arrangement a gas container forming arrangement is provided.

7. irradiation capsule according to claim 6, characterized in that the radioactive isotopes supporting material (20) contains a particulate material (22) and that the supporting body arrangement (35) consists of a hard disk, which the film clings tightly to the opposite Surface (31) of the radioactive isotope-carrying material (20) holds.

8. irradiation capsule according to claims 1 to 7, characterized in that one at lower Temperature-resistant closure (60) is provided, which breaks open at high temperatures and permitting the gas to enter a reservoir (55).

9. irradiation capsule according to claims 1 to 8, characterized in that the layer (40) consists of a metallic foil and the finely divided radioactive isotope material a has particle-like, resistant matrix, the particles of which enclose a radioactive isotope.