DE1931157A1

DE1931157A1 - Dosimeter

Info

Publication number: DE1931157A1
Application number: DE19691931157
Authority: DE
Inventors: Yuhei Muto; Ryosuke Yokota
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1970-01-22
Also published as: US3648049A; FR2011346B1; FR2011346A1

Description

PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERICH · GERD MÖLLER- D. GROSSE 2 1 5 9 ^l i

DUSSEIDORF 10- HOMBERGER STRASSE5 1 F F 1 ^C1 F

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TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO.LTD., KawasaKi-shi/JAPAN

Dosimeter

Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Dosimeter, dessen fluoreszierendes Glaselement derart verbessert ist, daß es für MengenbeStimmung von radioaktiven Strahlen, insbesondere aber von Beta-Strahlen, verwendet werden kann.

Glas, welches aus silber-aktiviertem Phosphat hergestellt ist, ist im allgemeinen als fluoreszierendes Glas bekannt. Findet dieses Glas in einem Dosimeterelement Verwendung, dann kommt es zu den nachstehend erwähnten Problemen, Beim Dosimeter der herkömmlichen Ausführung ist die Fläche des fLuoreszierenden Glaselementes, welche der Strahlung ausgesetzt war » .(diese Fläche wird nachstehend als die arbeitende oder wirksame Fläche bezeichnet) - derart angeordnet, daß von ihr die Richtung, in welcher die anregenden ultravioletten Strahlen hereingebracht worden waren, im rechten Winkel geschnitten worden sind und daß dabei die von einem fluoreszierenden Kern ausgehenden Lichtstrahlen von einem Meßwertgeber aufgenommen wurden, der im rechten Winkel zu der Richtung angeordnet war» in welcher die fluoreszierenden Lichtstrahlen durchströmten. Wird das fluoreszierende Glaselement aber Beta~ J₀ Strahlen ausgesetzt., welche von einer Quelle ausgehen ° von fiit T££, welche einen geringen Energiepegel haben

von fii T££, wlche einn geringen Energiepgel haben,

oo beispielsweise eine Maximalenergie von Q.76H MeV und

co

j>- einer durchschnittlichen Energie von 0,234 MeV, dann kann

^₁ das vorerwähnte herkömmliche Dosimeter von den fluores- -* ziependen Lichtstrahlen nur solche Mengen auffangen, σ> welche ungefähr 1/30 von jenen fluoreszierenden Licht«=· strahlen entsprechen, die freigesetzt werden, wenn von

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P A T E M T I M G E H 1 E U R E F.W. H E M M E R I C H · G E-R D M Π L L E R- D. G R O S S E "21 594 D O-S SELDORFlO- H O M BE RGER S TR Λ SSE 5 "■*■'"-. ~~ " ^:

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- C₁ Γ)

, ' Co unter den gleichen Bedingungen damma-Strahlen auf das fluoreszierende Glaselement abgestrahlt werden» Dies ist allgemein bekannt und darin begründet, daß das bereits genannte fluoreszierende Glaselement von Natur aus die. Anteile der vom fluoreszierenden Kern erzeugten " fluoreszierenden Lichtstrahlen zu einem scharfen Abfallen

von-dem Viert von ungefähr 3 bis 5 MeV: bringt» Auf der _: ." anderen Seite werden die .anregenden ultravioletten Strahlen ,-■ mittels eines Filters aus den zum sichtbaren Bereich- ge-P-hörenden Strahlen herausgelöst, noch bevor diese auf das

fluoreszierende Glaselement geführt werden. Je nach der " Zusammensetzung derartiger Filter werden von den Ultraviolettstrahlen einige Anteile der zum roten Farbbereich gehörenden Strahlen zurückgehalten, unJ dies soweit der Filter den Durchgang der vorerwähnten ultravioletten Strahlen nicht behindert.

Werden- rptstrahlhaltige ultraviolette Strahlen, welche auf .. das fluoreszierende Glaselement geführt worden sind, - jedoch von der 'Inhenwandf lache des . Gefäßes zufälligerweise reflektiert,, dann werden wahrscheinlich auch die roten Strahlen sum Meßelement oder Meßfühler weitergeleitet ₄ Während dia Ultraviolettstrahlen durch ein vor den Meßfühler gesetztes Abschirmfilter ausgefiltert ".·■": werden können, wirken dia in den Ultraviolett strahlen enthaltenen Rotstrahlen auf den Meßfühler ein und veranlassen . dann, ein irrtümliches Aussenden von Signalen» Dies hat ; . : ;- einen ernsten Einfluß auf die Bestimmung vort fluores» -\ zierenden Lichtstrah'len, welche zu Beta-Strahlen gehören, ; die einen niedrigen Energiepegel besitzen, und zwar deswegen, weil;^; die -Menten dieser vorerwähnten fluores^ zierenden Lichtstrahlen wirklich, klföin sind und - Mengebestimmung manchmal unmöglich gemacht wird»

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PATENTINGENIEURE F. VV. HEM MERICH · GERD MDUER. D.GROS SE ' ' 21594

-SDOSSELD O RFlO- H O MBERGER 5 TR ASSE 5 ™ ~~~ _A

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Unter Kenntnis des Vorhandenseins einer bestimmten Beziehung oder eines bestimmten Verhältnisses zwischen dem Energiepegel von Beta-Strahlen und dem" vom fluoreszierenden Kern abgestrahlten Anteil an fluoreszierenden Lichtstrahlen, ist im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung eine Experimentalrexhe durchgeführt worden, deren Ergebnisse offenlegten, daß die fluoreszierenden Kerne derart verteilt sind, daß im Hinblick auf den oberen Energiepegel von Beta-Strahlen sich die vorerwähnten fluoreszierenden Kerne sieh von der Oberfläche des fluoreszierenden Glaselementes aus bis in den tieferen Teil dieses fluoreszierenden Glaselementes erstrecken, während beim niedrigen Energiepegel von Beta-Strahlen dieses fluoreszierenden Kerne nur sehr flach, beispielsweise mit ungefähr 10 Mikron, unter der angestrahlten Oberfläche liegen.

Was die vorerwähnte Tatsache betrifft, so ist im Rahm&n der hier vorliegenden Erfindung die Verbesserung eines fluoreszierenden Glaselementes gelungen. Weiterhin ist im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung ein dieses verbesserte Glaselement enthaltende Dosimeter zu schaffen, wobei die Anordnung dieses fluoreszierenden GlaselementeS in dem Gefäß derart durchgeführt ist, daß sogar dann, wenn das Glaselement Beta-Strahlen mit niedrigem Energie ■-pegel ausgesetzt ist, genügend große Anteile von fluoreszierenden Lichtstrahlen, welche von dem Glaselement ausgehen, von einem Meßfühler oder einer Meßvorrichtung auf- ^ gefangen werden können, wobei es auch möglich ist, rotto strahlige Ultraviolettstrahlen soweit als möglich von oo einer Weiterleitung in den Meßfühler öder in die Meßvor» •^ richtung fernzuhalten.

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_OT Aus diesem Grunde besteht das in den Rahmen der hier vor-liegenden Erfindung fallende Dosimeter aus einem Gefäß,

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PATENTINGENIEURE F. WiH E M M E R I C H · GE R D M D LL ER · D. G R O SS E : ■- 21 59 U D DSS E L O O R F 10 · H O M B E RG E R S Γ R A S S E 5 λ 16 fi IQfiQ

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welches für die ultravioletten Strahlen jeweils mit einem Einlaßschlitz und mit einem Auslaßschlitz versehen ist und welches auch für die Abstrahlung der fluoreszierenden Lichtstrahlen einen Schlitz besitzt, welcher in der Richtung nahezu im rechten Winkel zur Einlaßrichtung der ultravioletten Strahlen angeordnet ist.

Zu dem von der hier vorliegenden Erfindung erfaßten Dosimeter gehören weiterhin: eine Vorrichtung von der aus die anregenden ultravioletten Strahlen in den Einlaßschlitz geführt werden; eine Vorrichtung, mittels welcher die aus dem für die fluoreszierenden Lichtstrahlen bestimmten Schlitz austretenden fluoreszierenden Lichtstrahlen gemessen.und bestimmt werden sowie ein fluoreszierendes Glaselement, dessen wirksame Fläche in voreilender Weise der Strahlung ausgesetzt und dabei derart angeordnet ist, daß sie dem Einlaßschlitz für die ultravioletten Strahlen und dem Austrittsschlitz für die fluoreszierenden Strahlen gegenüberliegt und dabei in einem Winkel geneigt ist, der im Hinblick auf die Eintrittsrichtung eine totale Reflektion der ultravioletten Strahlen zuläßt. Die optische Fläche des bereits genannten fluoreszierenden Glaselementes

" ist dabei derart ausgelegt, daß die ultravioletten Strahlen

durch den Ausgangsschlitz völlig reflektiert werden, wodurch dann verhindert wird, daß diese Strahlen erneut durch die wirksame Fläche des Glaselementes geführt werden.

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PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H ■' G E R D MÖLLER· D. G R OS SE 21 5 9 M- D O SS E L D O R F 10 · H O M BERGER S T R A S S E S 16 6 1969

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Die Ziele und Eigenschaften der hier vorliegenden Erfindung sind am besten zu verstehen, wenn dazu die nachstehend gegebene Beschreibung und die dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen zu Hilfe genommen werden. Im einzelnen ist:

Fig. 1 ein fragmentarischer Schnitt durch die Seite .

eines Dosimeters, in welches ein in den Rahmen " der hier vorliegenden Erfindung fallendes fluoreszierendes Glaselement eingebaut ist.

Fig. 2 ein fragmentarischer Schnitt durch die Seite

eines Dosimeters, welches eine andere Ausführung ■ des in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallendes fluoreszierendes Glaselement verwendet.

Fig» 3 eine perspektivische Darstellung, welche die Form eines fluoreszierenden Glaselementes wiedergibt*

Das mit der Hinweiszahl 1 gekennzeichnete Gefäß dient zur Aufnahme des aus silber-aktiviertem Glas hergestellten fluoreszierenden GTaselementes 2, Das insgesamt.zylindrisch ausgeführte Gefäß-1 ist in seinem unteren Teil mit einer geneigten Fläche versehen,; welche mit der Hinweiszahl 3 gekennzeichnet ist. Einander gegenüber sind in die Zylinderwandung des Gefäßes 1 jeweils ein EinlaJäschlitz if für die ultravioletten Strahlen und ein Ausläßschlitz 5 für die, ultravioletten Strahlen eingearbeitet; dabei sind beide Schlitze jedoch oberhalb der geneigten Fläche 3 angeordnet. Die obere öffnung des Gefäßes i dient als Schlitz 6 für die austretenden fluoreszierenden Lichtstrahlen* Oberhalb _des Gefäßes 1 sind der Reihe nach angeordnet: ein Abschirmfilter 7 für ultraviolette Strahlen und ein Photonenverstärker 8, und zwar derart, daß sie auf den Schütz 6 für die austretenden fluoreszierenden Lichtstrahlen gerichtet

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PATENTINGENIEURE F. vV. H E-M MERI C H -GERD MOlLER- Ö.GROSSE 21 5 9M-

DÜSSELDORF 10 ■ HOMIERGEi STRASSE5 * ~

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sind. Seitlich des Gefäßes 1 ist eine (hier nicht dargestellte) eine Hochdruck-Quecksilberlampe angeordnet, welche derart ausgeführt und ausgelegt ist, daß sie ein kontinuierliches Spektrum liefert, in welchem der • Höchstwert der Spektralenergie mit einer Wellenlänge von 365 Millimikron erscheint. Zwischen dieser Ouecksilberlampe und dem Gefäß 1 befindet sich ein (hier nicht dargestelltes und wiedergegebenes) Filter, welches derart konstruiert ist, daß es die ultravioletten Strahlen | mit den Wellenlängen von 315 bis 380 Millimikron ausfiltert, ·

Das fluoreszierende GLaselement 2 besitzt eine wirksame Fläche 2a, welche den Beta-Strahlen ausgesetzt ist, und eine Eintrittsfläche 2b für Ultraviolettstrahlen, welche dann dem Einlaßschlitz 4- für ultraviolette Strahlen gegenüberliegt, wenn das Glaselement 2 in das Gefäß 1 eingesetzt ist und dann zu der Richtung, in welcher die Ultraviolettstrahlen eintreten oder hereingebracht werden, im rechten Winkel angeordnet ist. An der der Fläche 2b für den Eintritt der Ultraviolettstrahlen gegenüberliegenden Seite des fluoreszierenden Glaselementes 2 ist

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" eine Fläche 2c für den Austritt der ultravioletten Strahlen

angeordnet, und zwar derart, daß die ultravioletten Strahlen durch den Austrittsschlitz 5 für die ultravioletten Strahlen freigegeben werden. - ' "

Der von der wirksamen Fläche 2a und der Eintrittsfläche 2b für die ultravioletten Strahlen gebildete Winkel ist derart ausgelegt, beispielsweise für 70°, daß er die ■totale Reflektion der ultravioletten Strahlen ermöglicht. Es ist ratsam, die optische Abstrahlfläche 2c derart anzuordnen, daß °sie die Richtung, in welche die von der wirksamen Fläche 2a reflektierten ultravioletten Strahlen durchgelassen werden, vertikal schneidet» Was dJu-ua Form

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BADORiGJNAL

PATENTINGENIEURE F.W. HEMMERICH · GERDMDtLER-D. GROSSE 21 59h DDSSELDORF 10 -HOMBERGER STR ASSES 16.6.1969

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und Anordnung der optischen Abstrahlfläche betrifft, so wird es zu keinen Schwierigkeiten kommen, wenn die Form der optischen Abstrahlfläche derart ausgeführt und konstruiert ist, daß die reflektierten ultravioletten Strahlen an einer Weiterleitung zum Photenenverstärker 8 durch die wirksame Fläche 2a auch dann gehindert werden, wenn diese in optischer Weise auf die vorerwähnte wirksame Fläche 2a zurückgeführt worden sind.

Für die totale Reflektion der zum Eingangsschlitz für ultraviolette Strahlen 4 geführten anregenden Ultraviolettstrahlen ist es weiterhin unerläßlich, daß diese Strahlen in parallele Strahlen zerlegt werden, was dadurch geschieht, daß diese Strahlen durch ein System geeigneter Relaislinsen und Kondensatorlinsen geführt werden.

Im allgemeinen gehören zu radioaktiven Strahlen nicht nur die Beta-Strahlen, sondern auch X-Strahlen und Gammastrahlen. Dementsprechend werden da, wo Beta-Strahlen zu messen und zu bestimmen sind, ein Aluminiumfilter mit einer Dicke von 1.0 mm und Plastikfilter mit einer

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Dichte von 7 mg/cm jeweils auf die wirksamen Flächen zweier fluoreszierender Glaselemente oder die beiden unterteilten Bereiche der wirksamen Fläche eines einfachen fluoreszierenden Glaselementes aufgesetzt. Fluoreszierende Lichtstrahlen, welche von den wirksamen Flächen der beiden fluoreszierenden Glaselemente oder von den beiden unterteilten Bereichen eines einfachen fluoreszierenden Glaselementes freigesetzt werden, werden unter Verwendung der beiden vorerwähnten Filter durch den Photonenverstärker 8 im Gefäß gemessen und bestimmt, wobei dann der Wert der Beta-Dosierung aus der Differenz zwischen den beiden Bestimmungen errechnet und auf der Basis eines zuvor bestimmten Wertes des von Natururanium

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PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERlCH. GE RDMOLLER. D. GROSS E 2159U

4. D U SSE L DORFlO-HOM B ERGER STRASSE S "T" ~ ""

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-GI-

(U-Og) emittierten Bestastrahlenantexles, wenn dieses

als eine Quelle der Beta-Strahlen Verwendung findet,

in einen entsprechenden und geeigneten Wert umgewandelt.

Die parallelen ultravioletten Strahlen werden durch die bereits genannte Eintrittsebene oder Eintrittsfläche 2b dem fluoreszierenden Glaselement zugeführt, um durch die wirksame Fläche dieses Glaselementes total reflektiert zu werden, damit eine im wesentlichen komplette Entfernung der Ultraviolettstrahlen von der Austrittsebene

W 2c erreicht wird. Durch die freigesetzten ultravioletten

Strahlen wird veranlaßt, daß von den fluoreszierenden Kernen, welche in flacher Tiefe unter der wirksamen Fläche 2a in konzentrierter Weise verteilt sind, fluoreszierende Lichtstrahlen abgestrahlt werden» Diese fluoreszierenden Lichtstrahlen können den Freigabeschlitz 6 passieren und werden von dem Photonenverstärker 8 aufgefangen. Unter diesen Umständen können wegen der geneigten Anordnung der Wirkungsfläche 2a von dem Fluß der vollkommen freigesetzten ultravioletten Strahlen nicht nur die fluoreszierenden Kerne angeregt werden, sondern darüber hinaus auch die fluoreszierenden Lichtstrahlen, welche von den sich gerade unter der Wirkungsfläche 2a

befindlichen fluoreszierenden Kerne abgestrahlt werden, weil auch die Wirkungsfläche 2a dem Photonenverstärker gegenüber angeordnet ist. Die hier vorliegende Erfindung gewährleistet weiterhin auch die totale Reflektion der ultravioletten Strahlen und hindert die roten Strahlen daran, durch die Wirkungsfläche 2a zum Photonenverstärker 8 weitergeleitet zu werden. Damit aber kann im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung im wesentlichen das Aufkommen von Fehlern bei der Bestimmung von Anteilen der fluoreszierenden Lichtstrahlen verhindert werden.

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PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H · G E R D M D I L E R · D. G R O S S E 21 DOSSELDORF 10 -HOMBERGER ST R'ASSE 5 77 I 7_O -

Ib . ο .lab a

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Zur Beschreibung der Eigenschaften des in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung und gemäß der hier vorliegenden Erfindung ausgeführten Dosimeters am Beispiel einer Beta-Strahlenbestimmung aus T^beschrieben werden. Diese Strahlen werden durch ein einer Epidermis mit einer

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Dichte von 7 mg/cm entsprechendes Material geführt. Bei dieser Bestimmung wird der Anteil der aus den Beta-Strahlen resultierenden fluoreszierenden Lichtstrahlen je Rad weicher menschlichen Gewebes auf 4.9 χ Rad-Anteil der fluoreszierenden Lichtstrahlen sehr vergrößerte, wenn die fluoreszierenden Lichtstrahlen, welche von Gammastrahlen aus Co dann erzeugt werden, wenn sie auf eine fluoreszierende Glasscheibe oder ein fluoreszierendes Glaselement von 8 χ 8 χ 4.7 mm abgestrahlt wurden.

Mit Fig. 2 wird eine andere Ausführung des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben, bei welcher die wirksame Fläche 2a auf der Seite des fluoreszierenden Glaselementes angeordnet ist, die dem Verstärker 8 für die fluoreszierenden Lichtstrahlen gegenüberliegt. Die Funktion und Arbeitsweise dieser Ausführung des Erfindungsgegenstandes weicht nicht wesentlich von der ersten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ab. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß gemäß der Ausführung nach Fig. 2 der Einlaßschlitz und der Auslaßschlitz 5 für die ultravioletten Strahlen im Hinblick auf die Ebene gegenüber Fig, I im umgekehrten Verhältnis angeordnet sind, wobei dann die fluoreszierenden Lichtstrahlen bei der Weiterleitung zum Photonenverstärker 8 durch die Fläche des fluoreszierenden Glaselementes gegeben wird, die der wirksamen Fläche 2ä gegenüberliegt und daß dabei gleichzeitig die freigesetzten ultravioletten Strahlen an einer rückwärts gerichteten Reflektion auf jene gegenüberliegende Fläche gehindert werden.

909884/1 186 -Al-

Claims

PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERIC H- GER D MOLLER· D. GROSSE 21 59M-

4DO S SELDORF 10 HO M BERGERSTRASSE 5 ~~~L _c _ J

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TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO. LTD., Kawasaki-shi/JAPAN

Patentansprüche

Ein Dosimeter mit einem fluoreszierenden Glaselement.

Dieses Dosimeter

dadurch gekennzeichnet,

daß zu ihm gehören: ein mit einem Einlaßschlitz und einem Auslaßschlitz für die ultravioletten Strahlen

sowie mit einem Schlitz zur Abstrahlung der fluoreszierenden Lichtstrahlen - dieser Schlitz im wesentlichen zur Eintrittsrichtung der Ultraviolettstrahlen vertikal angeordnet - versehenes Gefäß; eine Vorrichtung, welche die anregenden Ultraviolettstrahlen auf den bereits erwähnten Einlaßschlitz zu führen hat; einer Vorrichtung zum Messen und Aufspüren der durch den bereits genannten Schlitz abgestrahlten fluoreszierenden Lichtstrahlen; sowie ein fluoreszierendes Glaselement, dessen wirksame Fläche oder Wirkungsfläche in dem Gefäß derart angeordnet ist, daß sie dem Einlaßschlitz für die ultravioletten Strahlen und dem

"' Abstrahlungsschlitζ für die fluoreszierenden Licht

strahlen gegenüberliegt und in einem Winkel geneigt ist, der im Hinblick^ auf die Einlaßrichtung eine totale Reflektion der ultravioletten Strahlen zuläßt, wobei die ultraviolett-Austrittsflache des bereits erwähnten fluoreszierenden Glaselementes derart ausgeführt ist, daß die reflektierten ultravioletten Strahlen vom Auslaßschlitz derart freigegeben werden, daß sie am erneuten Durchdringen der wirksamen Fläche oder der Wirkungsfläche oder der gegenüberliegenden Fläche des bereits genannten Glaselementes gehindert werden.

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PATENTINGENIEURE F.W. HEMMERICH · GERD MOLLER-· D. GROSSE 21 59M-

DÜSSELDORF 10 -HOMBERGER STRASSE 5 ' 1KR

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2) Ein Dosimeter gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgangsfläche für die ultravioletten Strahlen

vertikal zu der Richtung angeordnet ist, in welcher

die reflektierten Ultraviolettstrahlen freigegeben

werden.

- Ende -

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L e e r s e i t e