DE1948014A1

DE1948014A1 - Verbesserte Dosimeter fuer angeregte Exoelektronenemissionen

Info

Publication number: DE1948014A1
Application number: DE19691948014
Authority: DE
Inventors: Becker Klaus Herbert
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-23
Publication date: 1970-03-26
Also published as: US3484610A; FR2018690A7; GB1253114A; BE739179A; SE365617B

Description

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United States Atomic Energy Commission, Germantown, Maryland, U.S.A.

Verbesserte Dosimeter für angeregte Exoelektronenemissionen

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Ausführungen zum Erfindungsgegenstand 1948014

Für die Dosimetrie werden Elektronen geringer Energie genutzt, deren Ausstoß aus dünnen Schichten bestrahlter lonenkristalle erfolgt, während diese mit optischen oder thermischen Mitteln angeregt werden* Speziell konstruierte Detektoren und/oder Kombinationen von Betriebsbedingungen ermöglichen die Dosimetrie von Photonen, thermischen Neutronen*- schnellen Neutronen, Betastrahlungen, schweren Ionen und/oder Kombinationen hiervon über einem breiten Dosis- und Energiebereich· Außerdem können Informationen in bezug auf die verschiedenen wichtigen Merkmale der Strahlung, wie ^ z.B. ihre Energieverteilung, erhalten werden.

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde während der Laufzeit eines Vertrags, bzw. unter Vertrag, mit der US-Atomenergiekommission gemacht.

Das technische Gebiet, von dem die vorliegende Erfindung erfaßt wird, betrifft Verfahren und/oder Geräte zum Aufspüren und Messen der Strahlungswirkung auf gewisse Materialien zwecks Schaffung einer Anzeige von Strahlungsdosen.

In dieser Technik ist seit langem bekannt, daß ~ verschiedene Strahlungstypen in vielen Verbindungen " labiler Beschaffenheit innere Einflüsse hervorrufen, die sich dureh eine optische oder thermische Anregung beseitigen lassen· Ein Großteil der Forschung auf diesen Gebiet befaßt sich mit der Lumineszenz dieser Materialien während einer thermischen Anregung sowie axt der Verwendung dieser Thermolumineszenz in der Dosiaetrie. Beispielsweise sind das Vorbereiten der meisten Detektoren und ihr Ausglühen zwecks Wiederverwendung komplizierte Vorgänge· Einige Detektoren haben eine supralineare Ansprechung auf Strahlungen, andere eine ausgeprägte Energie-Abhängigkeit· Einige andere Detektoren weisen eine hohe Empfindlichkeit, aber auch einen starken Schwund auf· Dabei ist die Strahlungswirkung aller solcher bisherigen Detektoren

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imaer eine Volumenwirkung. Außerdem erfordern meisten Detektormaterialien solcher bisherigen Detektoren eine Aktivation durch andere Elemente. Ferner gibt es -wieIe !,!essungen, die nicht mit einem einzigen Detektor durchgeführt werden können.

In dieser Technik ist ebenfalls der Sachverhalt

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bekannt, daß Elektronen geringer Energie (Exoelektronen) von der Oberfläche einiger bestrahlter Substanzen ausgestoßen werden, während sie unter einer optischen oder thermischen Anregung stehen. Die physikalische. Wirkung einer thermisch oder optisch angeregten Emission von Elektronen geringer Energie aus der Oberfläche bestrahlter Substanzen zum Zwecke einer augedehnten Anwendung - zum Beispiel in der Personaldosimetrie, der Strahlungsforschung oder der industrieellen Nutzung von Strahlungen - ist jedoch vor der Schaffung dieser Erfindung fast vollständig außer Acht gelassen worden. Die Detektoren für angeregte Exoelektronenemissioneni die vor der vorliegenden Erfindung benutzt wurden, bestanden aus einem pulverisierten Material, das lose auf die Oberfläche eines Metall- oder Graphit-Trägers aufgebracht wurde. Sie wurden lediglich für die Photonendosimetrie verwandt. Bei solchen vorherigen Detektoren waren die angewandten Verfahren zur Vorbereitung der Detektoren und ihrer Dosisablesung für die ausgedehnte Tiutzung in der Dosimetrie unpraktisch. Die vorliegende Erfindung wurde zur Schaffung verbesserter Mittel und Verfahren für die Nutzung einer thermisch angeregten Exoelektronenemissions-Dosimetrie'(TSEE) von nicht nur Photonen, sondern auch von thermischen Neutronen, schnellen Neutronen, Betastrahlungen, schweren Ionen und gemischten Strahlungen erdacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaffung verbesserter thermischer oder optischer Detektoren für angeregte Exoelektronenemissionen sowie der Verfahren für ihren Einsatz derart, daß das Aufspüren und Messen von Strahlungsdosen, die auf Photonen,

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thermischen Bfeutronen, schnellen Feutronen, Beta- r Strahlungen, schweren Ionen und/oder ihren Kombinationen zurüekzufuhren sind» auf eine schnelle, genaue und wirksame Weise erreicht werden kann.

Das vorbezeichnete Ziel ist durch die nutzung eines oder mehrerer der nachstehenden Verfahren erreicht worden:

1. Auftragung sehr dünner Detektorschichten auf die Oberfläche von leitenden Trägermaterialien mittels einer geeigneten chemischen Behandlung, wie z.B. einer Oxydation von Metalloberflächen durch Erwärmung an der Luft, oder mittels einer physikalischen Behandlung, wie 25. B» einer Auf dämpfung von Detektormaterialien auf die Oberfläche des Trägers;

2. Vorbereitung von Detektoren durch Wamrpressung oder Sintern von Mischungen aus Detektormaterialien, elektrisch leitenden Materialien und, falls wünschens~ wert, aus weiteren Zusätzen;

3. Einkapseln des Detektormaterials oder der Detektormaterialien mit oder ohne leitende und andere Zusätze, entweder als Trockenpulver oder eingelagert in Flüssigkeiten, Gelen oder Festkörpern, und Vorbereitung der ablesbaren Einheiten nach der Bestrahlung·

4. Verwendung von Mehrfacfckomponenten-Detektören, die aus zwei oder mehr Materialien bestehen, welche Exoelektronen unter verschiedenen Anregungsbedingungen abstoßen, z.B. bei unterschiedlichen Temperaturen}

5· überziehen der Innenwände oder Herstellen der Wände von versiegelten oder offenen GM-Zählern oder ionisierungskamBiern teilweise oder vollständig aife bzw. aus Stoffen, welche aus geeigneten Mischungen von Detektörmaterialien und Zusätzen bestehen·

6. Verwendung von Detektoren oder Detekfcorkoabinationen, in denen wasserstoffhalt ige Materialien für die Dosimetrie von schnellen Neutronen enthalten sind·

7· Nutzung von Differenzen im Ansprecfcvermogen gewisser Detektormaterialien gegenüber von Strahlungen, die eine unterschiedliche lineare Energieübertragung haben·

8. Anwendung von Teilglühverfahren für die Herab-

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Minderung der Einpfindlichkeit des Detektors und/oder von Mehrfachdosenablesungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die AVb. 1 ist ein Querschnitt; durch, einen herkömmlichen Gasstrom-GM-Zähler, der so abgeändert wurde, daß er ein herausnehmbares, probenhaltendes Heizelement für Messungen von thermisch, angeregten Exoelek-. tronenemissionen (TSEE) enthält.

Die Abb. 2 ist eine Graphik der TSEE-Zählrate vom bestrahlten BeO und IiF in Abhängigkeit von der Temperatur, wie sie im Gerät nach Abb. 1 bei einer Erwärmungsrate von etwa 300°C/min erzielt wird·

Die Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch ein verbessertes Dosimetergerät für angeregte Exoelektronenemissionen.

Die Abb. 4· ist eine Graphik der Exoelektronenemissionsrate aus einer CaSO^-Probe während der Erwärmung, die der Gamma- und Alphastrahlung folgt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die in Abb. 1 dargestellte Vorrichtung ist ein herkömmlicher Gasstrom-GM-Zähler, der so abgeändert wurde, daß er als Ablesegerät zur Bestimmung der Emissionsrate thermisch, angeregter Elektronen geringer Energie aus der Oberfläche bestrahlter Proben benutzt werden kann. Der Jföhlraum der Torrichtung gemäß Abb. 1, der vom Teil (1) sowie von geeigneten Abschlußwänden begrenzt wird, besitzt eine eingebaute Draht-Sammelelektrode (2). Ein Zählgasgeaisch aus beispielsweise 99»5 % Helium tukL 0,5 % Isobutan wird dem Zählraum von einer Quelle (3) über ein Speiserohr (4) zugeführt. Ein Emissionsfolge-Yorverstärker (10) ist über einen Leiter (9) an der Sammelelektrode (2) angeechlossen, und das Teil (10) wird gemeinsam mit einer Hochspannungsversorgung (12) und einem Masser (11) - zum Zähler auf herkömmliche Weise "benutzt, sine Ausrüstung zur Aufzeichnung der Zahlwerte in Abhängigkeit von Temperatur oder Erwärmungszeit kann leieht angebaut werden.

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Der Zähler gemäß Abb. 1, der die vorstehend bezeichneten herkömmlichen Teile besitzt _t wurde zum Zwecke der vorliegenden Erfindung wie folgt geändert:

Der obengenannte Zählraum enthält ein kreisförmiges Heizelement (6), auf dem eine Probe auf einem Träger gelegt werden kann. Der Heizkörper ist aus einem spiralförmigen Heizdraht, innerhalb einer Bornitridscheibe, gefertigt. Bin nicht dargestelltes Thermopaar ist unmittelbar unter der Oberfläche der Heizscheibe angeordnet. Als Wärmeisolierung zwischen dem Heizkörper und dem Metall des Zählers dient ein Glimmermaterial (5)· Das Heizelement (6) ist an eine automatische Temperaturregel- und Anzeigevorrichtung (?) und diese wiederum an eine veränderliche Heiz-

P körper-Kraftversorgung (8) angeschlossen.

Zum Betrieb des Geräts gemäß Abb. 1 wird die Auf spür substanz - die z.B. aus LiF, BeO, CaF2» CaSOij., SrS04, BaSOij., LL2B4O7 oder ihren Kombinationen bestehen kann - mit einem leitenden Material, wie Graphit oder Metall, gemischt und auf einer Trägerscheibe aus Graphit (oder Beryllium, Magnesium, Aluminium usw.) abgesetzt. Fach der Bestrahlung wird sie in den Heizblock der Abb. 1 plaziert und in den GM-Zähler eingeführt. Die Heizrate und die Maximaltemperatur kann mit Hilfe der Regelausrüstung verändert werden. Die Stöße, die der Emission der Exoelektronen niedriger

fc Energie aus der AuXspürsubstanz entsprechen, werden mittels der herkömmlichen Schaltung nach Abb. 1 aufgezeichnet. Wenn die Elektronenemissionsrate in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt wird, können "Glühkurven" erzielt werden, die den thermolumineszenten Glühkurven ähneln.

Die Awy.ahi der während eines typischen Arbeitsvorgangs des Zählers freigegebenen Älil^conen steht in linearer Abhängigkeit von der Dosis bis zu einer Sättigungsdosis von etwa 10^ bis 10⁶ H. In der Abb. ist die Elektronenemissionrate in Abhängigkeit von • der Temperatur für bestrahltem IiF und BeO dargestellt. Es ist ersichtlich, daß zur Erzielung einer maximalen Elektronenemission aus diesen beiden Materialien eine andere Temperatur erforderlich ist;.

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Diese Betriebsbesonderheit wird la einem aus einer Mischung "beider Materialien bestehenden Detektor zur Bestimmung von Kurzzeit~Dosen und der integrierten Iiangzeit-Dosis oder zum Aufspüren einer Strahlungstype in Gegenwart einer anderen Strahlungstype auf unten l>eschrie"bene Weite e genutzt»

Bs ist ferner festgestellt worden, daß die !Empfindlichkeit der Auf spürsuiistanzen in linearer Abhängigkeit vom Flächeniashalt und in supralinearer Abhängigkeit von der Konzentration des Detektormaterials in einem inerten Material, wie Graphitpulver, steht·(es war bekannt, daß Zusätze eines leitenden Materials die Eigenschaften eines TSEE-Detektors verbessern). Wo eine hohe Empfindlichkeit wünschenswert ist, Tram* - und vorzugsweise wird - eine Mischung aus etwa 75 % des Detektormaterials und 25 % C als Kompromiß verwandt werden. Der Zusatz von Kohlenstoff zu einem Material, dessen Atomzahl höher als bei Gewebe C ^wi^ß LiF ) ist, mindert ebenfalls seine Energieabhängigkeit. Ue. die Energieansprechbarkeit auf jeden gewünschten Wert abzustimmen, z.B. auf eine Gewebe- oder Knochenäquivalenz, können kleine Mengen von hoch-Z TSEE- oder inerter Materialien den obengenannten niedrig-Z TSEE-Detektorgemischen "beigegeben werden. Das obengenannte Gemisch, wie auch jedes andere Detektorgemisch, kann warmgepreßt oder gesintert werden, um tablettenförmige Detektoren zu schaffen, die gleichförmiger, stabiler und leichter zu handhaben sind.

Um einen Detektor mit einer guten Ansprechbarkeit auf schnelle Elektronen zu. schaffen, wird dem Aufspürelement oder seiner Umgebung ein wasserstoffhaltiges Material zwecks Erzeugung von Rückstoßprotonen zugegeben. !Für die thermische Feutronendosimetrie wird ein solcher Detektor durch die Eingabe von Substanzen mit hohen thermischen Feutronen-Querschnitten geschaffen. Xn jedem Fall werden die Elektronen durch optische oder thermische Anregung nach der Bestrahlung freigegeben, und ihre Anzahl ist direkt proportional zur Dosis.

Die Fähigkeit, die Dosis aufgrund eines spezifischen

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Strahlungstyps bestimmen zu können, ermöglicht das Auspüren eines Strahlungstyps bei Vorhandensein eines anderen Typs. Mit Ausnahme der mit einer wasserstoffhaltigen Komponente versehenen Detektoren können beispielsweise gleichartige Detektoren in einem gemischten schnellen Neutronen- und Gamma-Feld bestrahlt werden. Der Detektor ohne wasserstoffhaltigem Material gibt Informationen in bezug auf die Gammadosis, und folglich ist die Ansprechbarkeit der beiden Detektoren auf die Feutronendosis zurückzuführen.

Ein ähnliches Prinzip kann für die thermische Neutronendosimetrie angewandt werden, bei der ein Mehrfachkomponenten-Detektor genutz wird, der zwei oder mehr Materialien enthält, welche unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber thermischen Neutronen und Photonen aufweisen, z.B. ein Gemisch aus LiP mit großem Querschnitt für thermische Neutronen und BeO, der nur gegenüber Photonen empfindlich ist. Die Dosisanteile der beiden Strahlungstypen können erzielt werden durch Erwärmung auf etwa 180° zwecks Freigabe der eingelagerten Elektronen aus dem LiF und einer anschließenden Erwärmung auf etwa 300° zwecks Freigabe der Elektronen aus dem BeO, wie in Abb. 2 dargestellt. Das Verhältnis der beiden Komponenten kann dann zur Bestimmung sowohl der Photonen- als auch der thermischen Keutronendosis herangezogen werden.

Ein weiterer Anwendungsbereich eines Mehrfachkomponenten-Detektors ist die Ermittlung der effektiven Photonenenergie. Wenn zwei Komponenten mit einer sehr unterschiedlichen effektiven Atomzahl benutzt werden, wird ihre Ansprechbarkeit auf die Photonenenergie unterschiedlich sein. Das Verhältnis der TSEE-Spitzen hängt dann von der Energie der einfallenden Strahlung ab.

Ein weiterer Vorzug, der sich durch einen Mehrfadikomponenten-Detektor erzielen läßt, ist die Fähigkeit einer wiederholten Bestimmung von Kurzzeit-Dosen, während gleichzeitig Informationen hinsichtlich der integrierten Langzeit-Dosis, die anschließend bestimmt werden kann, im Detektor Kurückgehalten werden. Audi

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dieses kann wiederum durch die Verwendung von Substanzen, wie LiF und BeO, erreicht werden. Diese "beiden sind empfindlich gegenüber der· Photonenstrahlung, und die Anzahl der ausgestoßenen und angeregten Elektronen ist proportional zur erhaltenen Dosis. Der Detektor kann jedoch nur auf etwa 180° 0 erwärmt werden, um die Elektronenemission aus dem LiP ohne spürbare Wirkung auf die im BeO gespeicherte Dosisinformation zu erregen. Polglich kann ein wiederholtes Ablesen des LiP, z.B. auf einer täglichen oder wöchentlichen Basis, zur Bestimmung der Dosis in jedem der Zeiträume benutzt werden. Bei längeren Zeitabständen kann die integrierte Dosis, wie sie im BeO aufgezeichnet ist, durch Erwärmung auf etwa 300° 0 abgelesen werden.

Während es zweckdienlich sein mag, für gelegentliche Studien in einem Labor eine bestrahlte Probe in einen GM-Zähler (Abb. 1) einzuführen, könnte sich dieses für einen Großeinsatz in der Personaldosimetrie usw. als unzweckmäßig erweisen. Deshalb ist ein verwendungsfähigere Form eines Dosimeter-Detektors wünschenswert.

Ein solcher Detektor ist in Abb. 3 dargestellt. Während es viele mögliche .Ausführungsformen gibt, weisen sie alle die gleichen Grundzüge auf, nämlich die für die Dosimeterablesungen erforderlichen Detektorsubstanzen gemeinsam mit der wichtigen Elektronen-Sammelelektrode einzukapseln. In dem in Abb* 3 dargestellten Dosimeter sind niedrig-Z-Substanzen (17), wie BeO, LiP oder Li2B407, oder hoch-Z-Materialien, wie BaSO^ oder SrSO^, in Pulverform mit einem leitenden Material, wie Graphit, gemischt und auf die Innenfläche eines Mantels (15), z.B. eines Zylinders aus Metall, Legierung, Glas, Kunststoff oder dergleichen, aufgetragen. Pur einige Anwendungsbereiche kann die Dosimeterhülle aus der Detektorsubstanz oder aus einem Metall gefertigt werden, dessen Oberfläche zwecks Bildung einer • TSEB-Detektorscniciit oxydiert wurde· Die Enden der ffillle sind mit Isolatoren (18 und 18») verschlossen, und ein leitender Draht (16) läuft durch die Isolatoren «ad entlang der Mittellinie des Mantels·

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Der Dosimeter wird normalerweise, wie in Abb. 1, aus einer Quelle (3¹) über ein Speiserohr (4·*) mit einem herkömmlichen Zähler gas gefüllt. Um die Ansprechbarkeit gegenüber einer gegebenen Strahlung, z.B. gegenüber thermischen Neutronen, zu steigern, kann ein anderes Gas, wie BPo, benutzt werden. Um die Feutronen-Empfindlichkeit zu erhöhen, kann auf ähnliche Weise eine wasserstoffhaltige Substanz in das Wandmaterial und das Zählgas einbezogen oder mit der Detektorsubstanz vermischt werden.

Die Empfindlichkeit von Detektoren kann innerhalb weiter Grenzen durch verschiedene Methoden verändert werden. Da hohe Zählraten den Zähler blockieren können, ' ist es wünschenswert, die Empfindlichkeit bei hohen Dosen zu reduzieren. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß nur eine kleine Fläche des Mantels mit einer Detektor substanz überzof ~*τϊ wird, durch "Strecken" des Detektormaterials uu.t einer inerten Substan* usw. Ferner braucht nur ein gewisser Bruchteil der gesamten Exoelektronen durch Erregung ausgeschieden zu werden. Zum Beispiel werden bei einer Ablesetemperatur von maximal 255° C nicht alle Elektronen aus einem BeO-Detektor ausgestoßen· Deshalb führt ein zweites Heizspiel bei gleicher Temperatur zu einer Zählung, die um. einen Faktor von etwa 15 unterhalb der ursprünglichen Zählung liegt. Zusätzliche Heizspiele reduzieren die Anzahl de:r restlichen eingelagerten Elektronen noch weiter. Das Verfahren einer wiederholten Teilglühung veirrlngeri; die Probleme einer überlastung von elektronischen Ausrüstungen, wenn hohe Dosen abzulesen sind. Die Eepfindlichkeii; kann durch eine Erhöhung der Konzentration der empfindlichen Substanzen, durch Abschwäcnusg des Hintergrundes (z.B. Abschirmung) während der Ablesung, '■° durch eine spezielle Yorbehaadliing des Detektormaterials, — ζ·Β» Erwärming auf hohe iEeeperatitren imd/c-äer Torheit strahlung auf hohe Strahlungsdosen» erhöht werden. ^ Die Dosimeter lassen sich jederzeit ablesen, indem sie einer Erwärmung oder einem licht alt kurzer Wellenoo -

länge ausgesetzt werden, während die Saaeelelektrode über äßn Leiter (9) an ein bezfeonliches Elektronilc-

Meßgerät, wie z.B. in Abb. 1 gezeigt, angeschlossen wird. Falls Licht für die Anregung der Exoelektronenemission verwendet werden soll, nniß die Mantelwandung oder ein Teil derselben für die anregende Wellenlänge durchlässig sein. Falls für die Anregung Wärme verwandt wird, müssen alle Materialien der Detektorkonstruktion - abhängig von den benutzten Detektorsubstanzen - Temperaturen von etwa 200° bis 600° C aushalten können.

Während des Ablesevorgangs kann der Dosimeter nach Abb. 3 entweder als GM-Zähler oder als Ionisationskammer betrieben werden. Xm erstgenannten Fall werden Stöße gezählt, welche die Anzahl der während der Glühung abgestoßenen Elektronen anzeigen. Die Verwendung als Ionisationskammer kann vorzuziehen sein, falls sehr hohe Dosen zu messen sind. Folglich bieten der eingekapselte Detektor und diese Ablesemethoden eine wirksame Einrichtung für die Personaldosimetrie und viele anderen Dosimetrie-Anwendungsbereiche · z.B. ν Is Mikrodosimeter in der Biomedizinalforschung oder fur die YTeltraumstrahlungsdosimetrie, denn die Stärke der Schicht aus empfindlichem Material ist äußerste schwach (weniger als 100 2.).

Für spezielle Anwendungsbereiche, wie z.B. der Biomedizinalforschungs- und der Weltraumstrahlungsdosimetrie, ist eine Eigenschaft einiger TSEE-Materialien von großem Interesse. Wie aus der Abb. 4 ersichtlich.," weist CaSO^ z.B. bei unterschiedlichen Temperaturen verschiedene Emissionsspitzen auf. Das Verhältnis der Spitzenhöhen hängt klar vom linearen Energieübergang (ÜBT) der Strahlung ab, wie durch die Wirkung der niedrig-IET-Gammastrahlung und der hoch-

IET-Alphastrahlung demonstriert wird. Ein solches ο
σ Material ist deshalb nicht nur ein Anzeiger der in-

^ tregierten Dosis, sondern gibt auch Informationen ~* über den wirksamen EET-Wert der Strahlung. Eine Teil- ^ glühung in derartigen Mehrfachspitzen-TSEE-Materialien ^! kann als Mittel einer Unterscheidung gegenüber niedrig- ^ IET-Stranlungenauswirkungen benutzt werden, z.B. in der Dosimetrie schneller Neutronen.

Es sollte angemerkt werden, daß die Stabilität

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aes im LiF gespeicherten Signals im Dunklen gut ist, und zwar trotz der verhältnismäßig niedrigen Temperatur der Emissionsspitze. In einem Zeitraum bis zu 3 Tagen bei 25° C wurde keinerlei Schwund beobachtet. !Nach 5 Wochen trat jedoch ein Schwund von etwa 30 % auf. Andererseits wurde in BeO-Detektoren bei Speicherzeiten bis zu mehreren Wochen selbst bei erhöhten Temperaturen kein Schwund beobachtet. Die Strahlungswirkung wird von intensivem natürlichem oder künstlichem Licht schnell ausgeglüht. Die Detektoren sollten deshalb zwischen Bestrahlung und Ablesung in einer lichtundurchlässigen Einkapselung verwahrt werden. ,

Die Dosimeter werden normalerweise durch den Ab-lesevorgang vollständig ausgeglüht und sind dann sofort für den wiederholten Gebrauch bereit. Es soll angemerkt werden, daß die Empfindlichkeit der Detektoren durch eine häufige Bestrahlung und Glühung nicht verändert wird. Kur nachdem das Gerät sehr hohen Dosen (MQ R) ausgesetzt war, kann ein längeres Glühen vor der Wiederbenutzung erforderlich sein, und eventuell verändert sich dann auch die Empfindlichkeit. Es ist gleichfalls möglich, Detektormaterialien - z.B. als loses Pulver oder mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, Alkohol oder Azeton vermischt - einer Strahlung auszusetzen und die Detektoren unmittelbar vor der Ablesung aus diesem Material ohne Empfindlichkeitsverlust vorzubereiten. Dieses Verfahren bietet Vorteile, und zwar immer dann, wenn kleine Detektoren erforderlich sind bzw. für spezielle Messungen, z.B. von Neutronen. Es kann auch für die Aktivitätsmessungen in Lösungen, z.B. aus alpha- oder betaaktiven Materialien, herangezogen werden.

Die Erfindung wurde durch Beispiele, jedoch keinesfalls einschränkend, erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß sie neben den beschriebenen Bereichen gleichermaßen auch auf anderen Gebieten einsetzbar ist.

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Claims

Patentansprüche:

My In einem Verfahren zur Bestimmung der von einer Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsdosis, welches die Maßnahmen umfaßt, bei denen ein Detektor der genannten Strahlungsquelle ausgesetzt wird, der genannte Detektor auf eine ausgewählte Temperatur erwärmt wird, um die Emission von Elektronen aus der Oberfläche des genannten Detektors auf ein Höchstmaß zu bringen, und diese Elektronen mit einem Zähler zwecks Schaffung einer Dosisangabe gezählt werden, ist die Verbesserung dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Detektor vor der genannten Aussetzmaßnahme als eine sehr dünne (weniger als 100 S) Detektorschicht auf der Oberfläche eines leitenden Trägermaterials vorbereitet wird, wobei der genannte Detektor aus der Gruppe ausgewählt wird, die im wesentlichen aus LiF', BeO, CaSO^,, BaSO^ SrSO^, LigB^o« ^^ OaP₂ besteht und der Detektor mindestens »wei der genannten Mischungen enthält, und ferner gekennzeichnet durch die Maßnahmen zur Erwärmung des genannten Detektors auf die genannte ausgewählte Temperatur, um die Elektronenemission aus einer Komponente des genannten Detektors auf ein Höchstmaß zu bringen sowie eine Messung der genannten Elektronenemission vorzunehmen, zur anschließenden Erwärmung des genannten Detektors auf «in· aweite höhere Temperatur, um dl« Elektronenemission aus einer anderen Komponente des genannten

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Detektors auf ein Höchstmaß zu bringen sowie eine Messung der genannten Komponente vorzunehmen., und zur Nutzung der Verhältnisse der beiden gesessenen Komponenten zwecks Bestimmung der jeweiligen Strahlungs&osen, die von den beiden unterschiedlichen Strahlurtgstypen herrühren.

2. Verfahren gemäß Anspruch. 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß das genannte ^verfahren zur Bestimmung der jeweiligen Strahlungsdosen dient, die tob. Mindestens zwei verschiedenen Strahlungstypen herrühre -_: wobei der genannte Detektor ein Mehrfachkomponenten-Defcekfcor ist, der ausgewählte Komponenten aus der genannten. Gruppe enthält, und die genannte Strahlungsquelle eine gemachte Strahlungsqualle ist, wobei eine Komponente des genannten Detektors gegenüber einem Strahlungs typ aus der genannten Quelle und eine andere Komponente des genannten Detektors gegenüber einem anderen Strahlungstyp aus der genannten Quelle empfindlich ist; hierbei erfolgt eine Erwärmung des genannten Detektors auf eine erste Temperatur, um die Elektronenemission aus der genannten einen. Komponente des genannten Detektors auf ein Höchstmaß zu bringen, sowie eine Messung der genannten Elektronenemission, eine Erwärmung des genannten Detektors auf eine smelt» höhere Temperatur, um die Elektronenemission &us öer genannten anderen Komponente des genannten Betektors auf ein. Höchstmaß su bringen., sowie eine Messung der genannten. Elektronenemission aus der anderen Komponente, nod eine Hutzung

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der Verhältnisse der beiden gemessenen Komponenten zwecks Bestimmung der jeweiligen Strahlungsdosen, die von den genannten zwei Strahlungstypen herrühren.

3» Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Detektor durch Mischen vorausbestimmter Mengen von LiF₁ BeO und Kohlenstoff angesetzt und eine solche Mischung gesintert wird, um den genannten Detektor zu einer tablettenartigen Form zu gestalten.

4^ Verfahren gemäß Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine kleine Menge eines aus der genannten Gruppe ausgewählten Hoch-Z-Materials, das im wesentlichen aus CaSO^, BaSO^, SrSO^, Li₂B^0„ und CaP₂ besteht, der genannten Mischung vor dem genannten Sintern zugesetzt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der genannten Aussetzmaßnahme die Maßnahme zur Vorbereitung des genannten Detektors als eine sehr dünne Detektorschicht auf der Oberfläche eines leitenden Trägermaterials einbezogen wird, wobei die Maßnahme zur Vorbereitung des Detektors aus der Gruppe ausgewählt wird, die im wesentlichen aus einer geeigneten chemischen Behandlung, wie Oxydation des genannten Materials durch Ewg an der Luft, und aus einer physikalischen Behandlung, wie Aufdämpfung von Detektormaterialien auf die Oberfläche des genannten Trägermaterials, besteht.

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6_± Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte ausgewählte Erwärmungstemperatur derart ist, daß nur eine Teilglühung des genannten Detektors erfolgt, wobei die Empfindlichkeit des Detektors reduziert wird und die Mehrfachdosenablesungen vorgenommen werden können, bevor ein vollständiges Ausglühen des genannten Detektors durchgeführt wird.

ju Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Strahlungsquelle aus einem einzigen Strahlungstyp besteht, wobei die genannte Maßnahme zum Erwärmen des genannten Detektors auf die genannte erste Temperatur sowie die Messung der genannten Elektronenemission aus der genannten einen Komponente und die genannte Maßnahme zum Aussetzen des genannten Detektors der genannten Strahlungsquelle wechselweise über eine ausgewählte Anzahl von Zyklen wiederholt wird, um eine Mehrzahl von Kurzzeit-Dosen wiederholt zu bestimmen, während gleichzeitig in der genannten anderen Komponente des genannten Detektors Informationen in Bezug auf die integrierte Langzeit-Dosis zurückgehalten werden, und wobei anschließend eine wechselweise Wiederholung auf die genannte gewählte Anzahl des Aussetzend und der Ablesezyklen bei der genannten ersten Temperatur vorgenommen wird; dann erfolgt die genannte Maßnahme zum Erwärmen des genannten Detektors auf die zweite höhere Temperatur, um die genannte Elektronenemission aus der genannten anderen Komponente auf ein Höchstmaß zu bringen, wobei die Messung der genannten

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Elektronenemission aus der genannten anderen Komponente eine Anzeige der integrierten Langzeit-Dosis ergibt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem noch ein zweiter Detektor der genannten Strahlungsquelle ausgesetzt wird, wobei der genannte zweite Detektor von derselben Ausführung wie *r genannte erste Detektor ist, und zwar mit der Ausnahme, daß der genannte zweite Detektor außerdem noch ein wasserstoffhaltiges Material enthält; hierbei erfolgt eine Erwärmung des genannten zweiten Detektors auf die genannte ausgewählte Temperatur und eine Zählung der vom genannten zweiten Detektor ausgestoßenen Elektronen, wobei die betreffende Photonendosis und die Dosis schneller Neutronen aus einem Vergleich der genannten Zählvorgänge bestimmt werden kann.

% Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahme zur Vorbereitung des genannten Detektors einbezogen wird, bei der der genannte ausgewählte Detektor aus den genannten Materialien alt einer Flüssigkeit gesiecht wird, welche aus der Gruppe auegewählt ist, die im wesentlichen aus Wasser, Azeton und Alkohol besteht.

10, Ein verbesserter Dosimeter sum Aufspüren eines odtr mehrerer Strahlungstypen, gekennzeichnet durch eine Mischung ausgewählter Arten von Materialien, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche im wesentlichen aus Li?, BeQ,

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CaSO^, BaSO^, SrSO^, Li₂B₂₁Pn und CaF₂ besteht, wobei die genannte Dosimetermischung geeignet ist für die Auftragung auf die Innenwandung eines Elektronenzählers und der genannte Dosimeter geeignet ist für die thermische Anregung durch ausgewählte Temperaturen zwecks Schaffung der Emission von Elektronen niedriger Energie in Abhängigkeit von den Dosen, die von der genannten Strahlung herrühren.

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