DE1875631U

DE1875631U - DEVICE FOR FLUORIMETRIC EVALUATION OF RADIOPHOTOLUMINESCENCE DOSIMETERS.

Info

Publication number: DE1875631U
Application number: DEB53287U
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Becker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-05-20
Filing date: 1963-05-20
Publication date: 1963-07-18

Description

RA.330 368*215,ERA.330 368 * 215, E.

DE. KLAUS BECKER 517 jdlich, den I7.5.I963DE. KLAUS BECKER 517 jdlich, May 17th, 1963

Flsdierstraße 21Flsdierstrasse 21

Telefon 3742Telephone 3742

Fluorimeter für die Badiophotolumineszenzdosimeter-Auswertung» Fluorimeter for Badiophotoluminescence Dosimeter Evaluation »

Die Methode, Strahlendosen über die in geeigneten Pestkörpern induzierte Fluoreszenz (Radiophotolumineszenz) zu messen, hat gegenüber den herkömmlichen Filmdosimetern eiae Reihe von Vorzügen? ζ .B. sind Meßbereich und Meßgenauigkeit größer, die Energieabhängigkeit kann kleiner sein, das Dosimeter wird durch die Auswertung nicht unbrauchbar, der Strahleneffekt bleibt sehr lange erhalten und die komplizierte Haßverarbeitung entfällt. Als hauptsächliche Anwendungsgebiete kommen der zivile und militärische Katastrophensehutz und die Strahlenschutz-Individualdosimetrie in kerntechnischen, industriellen und medizinischen Anlagen infrage.The method of using radiation doses over those induced in suitable plague bodies To measure fluorescence (radiophotoluminescence) has, compared to the conventional Film dosimeters have a number of advantages? ζ .B. are the measuring range and accuracy larger, the energy dependency can be smaller, the dosimeter does not become unusable as a result of the evaluation, the radiation effect remains very high preserved for a long time and the complicated processing of hatred is no longer necessary. As the main one Areas of application are civil and military disaster control and radiation protection individual dosimetry in nuclear, industrial and medical facilities in question.

Ein Dosimetersystem auf dem Prinzip der Eadiophotolumineszenz besteht hauptsächlich aus drei Komponenten:A dosimeter system based on the principle of Eadiophotoluminescence mainly exists from three components:

1. Dem Dosimeter, Es haben sich bisher silberaktivierte Metaphosphatgläser, die aus niederatomigen Komponenten bestehen und einen möglichst geringen Mulleffekt (Vordosis) zeigen, am besten bewährt. Zur Verbesserung der Energieabhängigkeit und Neutronenempfindlichkeit kann die Dosimetersubstanz in niederatomigen Kunststoffen dispergiert werden.1. The dosimeter, so far silver-activated metaphosphate glasses, which consist of low-atomic components and show the lowest possible mulle effect (pre-dose), best proven. To improve the The dosimeter substance can influence energy dependence and neutron sensitivity be dispersed in low-atom plastics.

2. Der Dosimeterkapsel zur Aufnahme des Dosimeters. Diese Kapsel dient zum Schutz des Dosimeters gegen störende Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Staub) und gegen mechanische Beschädigung, vermindert bei geeigneter Formung die Energie- und Richtungsabhängigkeit des Dosimeters (hierfür haben sich sorgfältig auf das Glas abgestimmte konisch durchbohrte Metallfilter als besonders günstig erwiesen) und dieaen zur Befestigung des Dosimeters an der überwachten Person wie auch zur eindeutigen Kennzeichnung des Dosimeters. So kann z.B. die Dosimeterkapsel eine visuell, mechanisch oder elektronisch lesbare Kennzeichnung erhalten, die das Dosimeter fest einer bestimmten Person zuordnet und damit auch zur Identifizierung dieser Person dient (Kennmarkendosimeter).2. The dosimeter capsule to hold the dosimeter. This capsule serves to protect the dosimeter against disruptive environmental influences (moisture, dust) and against mechanical damage for attaching the dosimeter to the monitored person as well as for clear identification of the dosimeter. For example, the dosimeter capsule can be given a visually, mechanically or electronically readable label that permanently assigns the dosimeter to a specific person and thus also serves to identify this person (label dosimeter).

3. Das Auswertegerät. Bei der fluorimetrischen Auswertung der strahlenexponierten Dosimeter kommt es darauf an, die relativ geringe strahleninduzierte Fluoreszenz selektiv neben der starken ursprünglichen Fluoreszenz zu erfassen. Dies ist möglich, wenn nur in der Sähe des AnregungsmaximumP der strahlungsinduzierten Fluoreszenz angeregt und/oder nur in der Iahe des Eaissionsmaximums der induzierten Fluoreszenz dieselbe gemessen wird. Bei sirberaktivierten Phosphatgläsern liegt das Anregungsmaximum der induzierten Fluoreszenz z.B. bei ca. 33OO £, das Emissionsmaximum bei 64OO A. Zur Auswertung dieser Gläser wurden verschiedene Geräte besehrieben und zum Teil auch kommerziell hergestellt, denen die Benutzung einer geeigneten Qjiecksilberlampe als Lichtquelle gemeinsam ist, wobei teilweise durch geeignete UV-Filter nur die besonders günstige Linie bei 365O Ä verwendet wird, gemeinsam ist. Als Detektor für die emittierte Fluoreszenzstrahlung wird durchweg ein Photomultiplier in Verbindung mit einem geeigneten Rotfilter verwendet, wobei auch versucht wurde, durch Auswahl besonders im roten Spektralbereich empfindlicher Photokathodenmaterialien für den Photoaul tiplier (z.B. Silber-Wismut-Gäsium) die Empfindlichkeit zu steigern.3. The evaluation device. In the fluorometric evaluation of the radiation-exposed dosimeters, it is important to selectively record the relatively low radiation-induced fluorescence in addition to the strong original fluorescence. This is possible if the radiation-induced fluorescence is only excited in the vicinity of the excitation maximum P and / or it is measured only in the vicinity of the emission maximum of the induced fluorescence. In the case of sirber-activated phosphate glasses, the maximum excitation of the induced fluorescence is, for example, about £ 3300 and the maximum emission is 6400 A. To evaluate these glasses, various devices have been described and some are also commercially produced, which have in common the use of a suitable Qjieck silver lamp as a light source, in some cases due to suitable UV filters, only the particularly favorable line at 3650 Å is used in common. A photomultiplier in conjunction with a suitable red filter is used as a detector for the emitted fluorescence radiation, and attempts have also been made to increase sensitivity by selecting photocathode materials that are particularly sensitive in the red spectral range for the Photoaul tiplier (e.g. silver-bismuth-gesium).

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist e* nun, diesen Photomultiplier durch Detektoren für die emittierte Fluoreszenzstrahlung zu ersetzen, die sich hierfür besser eignen. Es kommen dabei in erster Linie neuere Photowiderstände, z.B. aus Kadmiumsulfid, aber auch für längerwelliges Lieht hochempfindliche Photoelemente, Photodioden oder Phototransistoren infrage. Ihre wesentlichen Vorzüge gegenüber den bisher ausschließlich verwendeten Photomultipliern sind folgende:The subject of the present invention is e * now, this photomultiplier through To replace detectors for the emitted fluorescence radiation, which are used for this better suited. There are primarily newer photoresistors, e.g. made of cadmium sulfide, but also highly sensitive ones for longer-wave light Photo elements, photodiodes or phototransistors in question. Your essential The advantages over the previously exclusively used photomultipliers are as follows:

1. Sie sind weniger kompliziert und voluminös, leichter, mechanisch und elektrisch unempfindlicher, billiger und ermöglichen eine einfachere Stromversorgung - ein Vorteil, de? besonders dann ins Gewicht fällt, wenn das Gerät batteriebetrieben und mögliehst klein, billig und robust sein soll, wie z.B. für Luftschutz- und militärische Zwecke.1. They are less complicated and bulky, lighter, mechanically and electrically less sensitive, cheaper and allow a simpler power supply - an advantage de? especially important if that Device is battery-operated and should be as small, cheap and robust as possible, e.g. for air raid and military purposes.

2. Der Detektor hat meist im hauptsächlich interessierenden roten Spektralbereich bzw. nahen Infrarot seine höchste Empfindlichkeit, die hier nicht allzusehr der Multiplierempfindlichkeit (Maximum bei kürzeren Wellenlängen ) unterlegen ist. Ein gewisser Impfindlichkeitsverlust des Detektors2. The detector is mostly in the red spectral range of interest or near infrared its highest sensitivity, which here is not too much the multiplier sensitivity (maximum at shorter wavelengths ) is inferior. A certain loss of sensitivity of the detector

ist bei der Messung hoher Bösen, d.h. starker induzierter Fluoreszenz, eher ein Torteil als ein Nachteil, da hohe lichtintensitäten im Multiplier leicht einen Spannungsabfall und damit Betriebsstörungen hervorrufen. Außerdem ist es möglich, die absolute Fluoreszenzliehtausbeute des Dosimeters durch geeignete optische Anordnungen (stärkere Anregung, Eeflektoren etc.) erheblich zu steigern.is more likely to measure high evils, i.e. strong induced fluorescence a door part as a disadvantage, since high light intensities in the multiplier can easily cause a voltage drop and thus malfunctions. Also is it is possible to determine the absolute fluorescence yield of the dosimeter by means of suitable optical arrangements (stronger excitation, eeflectors etc.) considerably to increase.

3. Die Tatsache, daß durch geeignete Auswahl des Detektors hinsichtlich der Abstimmung seiner spektralen Empfindlichkeit auf das Fluoreszenzspektrum des Dosimeters ein zusätzliches optisches Filter überflüssig gemacht werden kann, ist ein weiterer Vorzug, da damit eine vereinfachte und verbilligte Konstruktion möglich wird.3. The fact that through appropriate selection of the detector in terms of tuning Due to its spectral sensitivity to the fluorescence spectrum of the dosimeter, an additional optical filter can be made superfluous can is a further advantage, as it enables a simplified and cheaper construction.

4· Die Kleinheit und Form der Photowiderstände ermöglicht eine wesentlich günstigere geometrische Anordnung der Detektoren in größerer Uähe des Dosimeters und damit eine bessere Ausnutzung des Fluoreszenzlichtes.4 · The small size and shape of the photoresistors allow a much cheaper one Geometric arrangement of the detectors closer to the dosimeter and thus a better utilization of the fluorescent light.

Im Einzelnen sind z.B. folgende Anordnungen möglich (vgl. schematische Zeichnung) :In detail, e.g. the following arrangements are possible (see schematic drawing) :

Der Beleuchtungsteil, bestehend aus einer UV-Lampe 1, einem Spiegel zur Verbesserung der Lichtausbeute 2, einem optischen System 3 als Kondensator zur optimalen Anregung des Dosimeters, gegebenenfalls einem UV-Filter 4 und einer Blende 5> entspricht den herkömmlichen Anordnungen. Der neuartige Detektor 7 kann nun an den verschiedenen Seiten des Dosimeters 11 senkrecht zur Anregungsrichtung angeordnet sein (Fall a), wobei durch eine geeignete elektrische Anordnung 8 für optimale und stabile Stromversorgung für den Detektor, hinreichend? Verstärkung und Auswertung der Ergebnisse durch Direktanzeige, Ausdruckung oder elektronische, magnetische oder mechanische Speicherung Sorge getragen wird. Ein reflektierender Spiegel hinter dem Dosimeter 6 kann die Anregungslichtausnutzung steigern. Dies kann auch durch reflektierende Schichten wie Metallfolien, aufgedampfte leflektorschichten oder diffus reflektierende Materialen (z.B. B^arytpapier) bewirkt werden.The lighting part, consisting of a UV lamp 1, a mirror to improve the light yield 2, an optical system 3 as a capacitor for optimal excitation of the dosimeter, possibly a UV filter 4 and a diaphragm 5> corresponds to the conventional arrangements. The novel detector 7 can now be arranged on the different sides of the dosimeter 11 perpendicular to the direction of excitation (case a), with a suitable electrical arrangement 8 being sufficient for an optimal and stable power supply for the detector. Amplification and evaluation of the results through direct display, printout or electronic, magnetic or mechanical storage is taken care of. A reflecting mirror behind the dosimeter 6 can increase the utilization of the excitation light. This can also be accomplished by reflecting layers such as metal foils, evaporated leflektorschichten or diffuse reflecting materials (eg B ^a rytpapier).

Eine andere Möglichkeit (Fall b) sieht vor, den Detektor direkt in die optische Achse der Anregung zu bringen, eine weitere Anordnung (Fall c) ist besonders für die Auswertung flacher, z.B. plättchenförmiger Dosimeter geeignet. Das Anreguagslicht fällt hier schräg auf das Dosimeter, über dem ein Detektor ver-Another possibility (case b) provides for the detector to be placed directly in the optical To bring the axis of excitation, another arrangement (case c) is particularly suitable for the evaluation of flat, e.g. platelet-shaped dosimeters. That Excitation light falls obliquely on the dosimeter, above which a detector

Claims

is arranged of the same size. The optimal angle of inclination α depends on the optical arrangement and the size of the dosimeter and detector and is determined empirically. This arrangement is particularly preferred when a relatively flat dosimeter is firmly attached to a carrier such as a badge component. All three arrangements naturally permit the additional use of filters if this is desirable (example case d). In certain cases, e.g. with larger dosimeters, an optical concentration of the fluorescent light on the detector by means of lenses or light guides, e.g. made of Plexiglas, may be desirable (example d). This arrangement can of course also be combined with optical filters (example f), for example in such a way that the light guide itself is colored. Eye protection requirements;

1. Device for the fluorometric evaluation of radio photoluminescence dosimeters, characterized in that, instead of photomultipliers, suitable photoresistors, photodiodes, phototransistors or photo elements be used as fluorescence light detectors, preferably red light-sensitive detectors in close proximity to the dosimeter to be evaluated, wherein the fluorescent light can be measured in any direction other than the direction of incidence of the excitation radiation.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that additional Optical filters between the dosimeter and detector improve the zero value display and the discrimination against interfering light.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that by additional optical measures such as reflective layers or coverings on one or more sides of the dosimeter, mirror, light guide or lens, the sensitivity and / or accuracy of the evaluation is improved.

Literature considered:

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