DE1639539B1 - Dosimeter zum Messen einer Neutronendosis ueber praktisch den gesamten Neutronenenergiebereich - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum Messen einer Neutronendosis über praktisch den gesamten Neutronenenergiebereich, mit einem Meßelement, dessen höchste Empfindlichkeit im Bereich langsamer Neutronen liegt und das von Neutronen moderierenden und absorbierenden Schichten umgeben ist.
• Die Wechselwirkungen zwischen Neutronen und anderen Stoffen hängen unter anderem sehr stark von der Neutronenenergie ab. So ist es z. B. bekannt, schnelle Neutronen mit Hilfe der in einem wasserstoffhaltigen Material erzeugten Rückstoß-Protonen nachzuweisen. Hierzu dient eine Polyäthylenfolie in Verbindung mit einer Zinksulfid-Schicht als Szintillator und einer Photokathode mit nachgeschaltetem Verstärker und Anzeigegerät (Proceedings der 2. Genfer Atomenergiekonferenz 1958, B. 21, S. 232 bis 236). Bei diesem Dosimeter ist das Meßelement zentral innerhalb der Polyäthylenfoxlie und der Zinksulfid-Schichten angeordnet. Dabei wurde durch Variation der geometrischen Anordnung und der Dicke der Folie sowie durch geeignete Verteilung des Szintillatormaterials für den Energiebereich schneller Neutronen die Nachweisempfindlichkeit des Dosimeters auf einen größeren Energiebereich erweitert.
• Um den Meßbereich von Detektoren für langsame Neutronen auf energiereichere Neutronen auszudehnen, sind diese bereits (»Nuclear Science and Engineering«, B. 5, 1959, S. 285 bis 290) mit Moderatorschichten unterschiedlicher Dicke versehen worden.
• Bei dieser bekannten Versuchsanordnung zur Messung eines Neutronenflusses wird mit jedem Meßelement ein bestimmter Spektralbereich der Neutronenenergie erfaßt. Zur Bestimmung des Gesamtflusses der Neutronen müssen die Einzelergebnisse aufsummiert werden.
• Für den Nachweis von Röntgen- und Gammastrahlen sind Detektorenbekannt, deren Meßelemente stark energieabhängige Empfindlichkeiten aufweisen.
• Diese Empfindlichkeit kann z. B. dadurch an eine vorbestimmte Dosisempfindlichkeitskurve angeglichen werden, indem dem Detektorgehäuse Abschirmmaterialien unterschiedlicher Ordnungszahlen beigemengt werden (USA.-Patentschrift 2738 430). Dieser Detektor ist jedoch nicht für den quantitativen Nachweis von Neutronen geeignet.
• Es ist ferner ein Neutronendosimeter bekannt, bei dem mehrere Meßelemente zur quantitativen Erfassung je eines Neutronenenergiebereichs dienen (USA.-Patentschrift 2 938 121). Schnelle Neutronen werden. an Hand der Aktivierung von Aluminiumfolien, epithermische Neutronen an Hand der Aktivierung von Indiumfolien nachgewiesen, die von Neutronen moderierenden und absorbierenden Schichten umgeben sind. Thermische Neutronen werden durch Vergleich der Aktivierung von zwei Indiumfolien ermittelt, von denen eine während der Bestrahlung mit einer Cadmiumschicht abgedeckt wird.
• Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein Neutronendosimeter zu schaffen, bei dem mit nur einem Meßelement über praktisch den gesamten Energiebereich eine Neutronendosis bei unbekannter Energieverteilung nachgewiesen werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Dosimeter zum Messen einer Neutronendosis über praktisch den gesamten Neutronenenergiebereich, mit einem Meßelement, dessen höchste Empfindlichkeit im Bereich langsamer Neutronen liegt und das von Neutronen moderierenden und absorbierenden Schichten umgeben ist, erfindungsgemäß das Meßelement zentral angeordnet und von einer Absorberschicht für langsame Neutronen umgeben, an die sich nach außen hin eine Moderatorschicht für schnelle Neutronen anschließt, wobei (gemäß Beschluß vom 16. April 1969) mindestens eine dieser Schichten mit radialen Bohrungen versehen ist.
• Bei dem Neutronendosimeter nach der Erfindung wird der Einfluß der Neutronenstrahlung auf das Meßelement in Abhängigkeit von der Neutronenenergie zweckmäßig derart begrenzt, daß die Gesamtanzeige eine annähemde Bestimmung der biologisch wirksamen Neutronendosis im gesamten Energiebereich gestattet.
• Ein universell für die Messung einer Wirkungsdosis von Neutronen strahlung unbekannter Energieverteilung geeignetes Gerät besteht beispielsweise aus einem zentralen Meßteil, der zunächst von einer Borschicht zur Absorption thermischer Neutronen umgeben ist. Um dieses zentrale Element wird eine Polyäthylenschicht zu einer Kugel geformt, die als Moderator für schnelle Neutronen wirkt. Diese Kugel kann noch von einer Cadmiumhülle, d. h. einem Mittel zur gleichzeitigen Absorption und Aktivierung thermischer Neutronen, umgeben sein. Die Polyäthylen-Kugel und vorzugsweise. auch die Borschicht sind mit radialen Bohrungen, die gegebenenfalls auch konisch verlaufen und unterschiedliche Tiefen aufweisen können, versehen. Außerdem ist es möglich, die Bohrungen mit Graphit oder einem Schwellenwert-Detektor auszufüllen. Dabei können als Meßelemente bekannte Nachweisinstrumente verwendet werden, wie z. B. Kondensatorionisationskammern oder Festkörperelemente, wie z. B. Phosphatgläser.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Dosimeter zum - Messen einer Neutronendosis über praktisch den gesamten Neutronenenergiebereich, mit einem Meßelement, dessen höchste Empfindlichkeit im Bereich langsamer Neutronen liegt und das von Neutronen moderierenden und absorbierenden Schichten umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement zentral angeordnet und von einer Absorberschicht für langsame Neutronen umgeben en ist, an die sich nach außen hin eine Mode-: ratorschicht für schnelle Neutronen anschließt, und daß mindestens eine dieser Schichten mit radialen Bohrungen versehen ist.
2. 2. Neutronendosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement von einer mit den Bohrungen versehenen Borschicht umgeben ist.
3. 3. Neutronendosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen unterschiedliche Tiefen aufweisen.
4. 4. Neutronendosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen konisch verlaufen.
5. 5. Neutronendosimeter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen mit Graphit ausgefüllt sind.