DE2008818A1 - Thermolumineszenzdosimeter - Google Patents

Description

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MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTB. Osaka/japan

Thermolumineszenzdosimeter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermolumineszenzdosimeter.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine. Dosimeteranordnung zu schaffen, die eine erhöhte Zuverlässigkeit bei der Messung von Strahlungsdosen gestattet und bei der auch die Handhabung wesentlich vereinfacht ist und mögliche Fehlerquellen ausgeschaltet sind.

Das Thermolumineszenzdosimeter hat eine bessere Empfindlichkeit und ermöglicht eine genauere Messung einer Strahlungsdosis als ein Filmanstecker oder dergleichen, und dies ist der Grund, weshalb es zunehmend zum Schutz des Bedienungspersonals in Kernenergieanlagen sowie zur Strahlungsüberwachung in diesen Anlagen eingesetzt wird. ■

Für die Praxis der Strahlungsüberwachung kommt es in erster Linie darauf an, daß ein Dosimeter zuverlässige Werte liefert und einfach zu handhaben ist.

Bislang sind Thermolumineszenzdosimeter-Anordnungen in folgender Form eingesetzt wordenj (l) Kristalle, (2) Kristallpulver

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ver, (3) in eine Glasampulle eingeschlossene Pulver und (4) in einem Harz dispergierte Pulver. Biese Losimeteranordnungen waren mit Mangeln behaftet und erforderten eine umständliche Handhabung. So ist in diesem Zusammenhang beispielsweise darauf zu verweisen, daß (a) zur Handhabung stets eine Pinzette erforderlich ist, (b) die Identifizierung der einzelnen !Dosimeter nicht immer ganz unproblematisch ist, (c) eine Störlumineszenz auftritt, sobald man das Dosimeter in die Hand nimmt und (d) beim Arbeiten mit einem in ein . Gehäuse eingeführten Dosimeter durch die Reibung zwischen dem Dosimeter und der Gehausewandung die Erscheinung der Tribo-Thermolumineszenz hervorgerufen wird. Diese Mangel und Unzulänglichkeiten werfen praktische Probleme auf, wenn ein Thermolumineszenzdosimeter zur Strahlungsüberwachung verwendet werden soll.

^ Im Rahmen der Erfindung werden diese Probleme dadurch ausgeschaltet, daß ein mit dem thermolumineszenzerzeugenden Teil verbundenes Halteglied geschaffen wird, beispielsweise in Form eines Griffes, so daß eine Dosimeter anordnung erhalten wird, die einfach aufgebaut und sioher zu handhaben ist.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Dosimeters soll nun anhand der beigegebenen Zeichnungen erläutert werden. In den Zeichnungen zeigern

Figuren la, Ib und Ic Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus der Dosimeter, wobei Pulver eines thermolumineszenten Materials in eine Glasampulle eingeschmolzen sindi

φ Figuren 2a, 2b, Ja und Jb Ausführungsformen eines Glas-

ampullendosimeters und eines Kristalldosimeters;

Figur 4 eine Darstellung des Aufbaus eines Dosimeters, bei dem ein scheibenförmig ausgebildetes thermolumineszentes Material mit einem Griff versehen ist»

Figuren 5a und 5b eine Anordnung ähnlich der des in Figur 4 gezeigten scheibenförmigen Dosimeters»

Figur 6 eine Darstellung eines Dosimetergehäuses für das Glasampullendosimeter, in dessen Griffteil ein Gewinde eingeschnitten ist;

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Figur 7 eine Darstellung eines Dosimetergehäuses ähnlich der Figur 6\

■ Figur 8 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eineβ Dosimetergehäuses, wie es in ähnlicher Form in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist; und

Figuren 9a und 9b eine Darstellung eines scheibenförmigen Dosimeters und seines Gehäuses.

In Figur la ist mit der Bezugszahl 1 ein thermolumineszentes Material bezeichnet, bei dem es sich beispielsweise um Lithiumfluorid (LiF),- Calciumfluorid (CaF₂), Calciumsulfat (CaS0.:Mn, CaSO.iTm, CaSO .iDy), Lithiumborat (Li₃B .0,,) oder um Berylliumoxyd (BeO) handeln kann. Die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Glasampulle, in die das thermolumineszente Material eingeschlossen ist. Mit der Bezugszahl 3 ist ein Aluminiumgriff "bezeichnet, der die Handhabung des Dosimeters erleichtert. Die Bezugszahl 4 weist auf Schriftzeiohen, die zur Identifizierung des Dosimeters auf dem Griff angebracht sind. Mit der Bezugszahl 4¹ sind kleine Vertiefungen bezeichnet, die als Markierungen dienen und den Schriftzeichen entsprechen.

In den Figuren Ib und Ic haben die Bezugszahlen 1 bis 4 die gleiohe Bedeutung wie in Figur la. Zusätzlich ist hier mit der Beeugszahl 5 ein in den Aluminiumgriff 3 eingeschnittenes Gewinde zum Einschrauben dee Dosimeters in das Dosimetergehäuse bezeichnet, mit der Bezugszahl 3¹ ein mit einem Teil der Glasampulle einstückig ausgebildeter Griff und mit der Bezugszahl 6 ein Metallplättchen, das mit Schriftzeichen 4 beschriftet ist, die zur Identifizierung dee Dosimeters dienen. Das Metallplättchen ist in ein Glasrohr eingeschmolzen, das den Griff darstellt.

In den Figuren 2a und 2b ist mit der Bezugszahl 7 eine Glasampulle bezeichnet, in die das theraoluraineszente Material eingeschlossen ist, während die Bezugszahl 8 eine Metallfassung bezeichnet, mit deren beiden Enden die Glasampulle fest verbunden ist. An beiden Seiten der Metallfassung sind Fenster 9 vorgesehen, durch welche die Thermolumineszenzleistung abgegeben wird. Die Bezugszahl 10 bezeichnet Federplättchen zum Befestigen der Glasampulle in der lietallfassung. Zur Handhabung des Dosimeters wird an der Metallfas-

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Buiig angegriffen. Greift man die Glasampulle mit der Hand an, so treten an dem Glas störende Leuchterscheinungen auf, bewirkt beispielsweise durch die Reibungswärme und durch die Oberflächenaufladung, was leicht zu Fehlern in der Dosismessung führt und die Zuverlässigkeit also herabsetzt.

Eat nun aber das Dosimeter den beschriebenen Aufbau, so wird beim Handhaben zwangsläufig an der Ketallfassung angegriffen, so daß störende Leuch'terscheinungen in der Folge auch kaum auftreten können, während darüber hinaus gleichzeitig auch die Handhabung als solche erleichtert wird. Die Metallfassung kann mit Buchstaben oder Zahlen beschriftet sein, um einer Verwechslung des Dosimeters vorzubeugen.

In den Figuren 5a und 3b bezeichnet die Bezugszahl 7¹ stabförmige thermolumineezente Kristalle oder ein stabförmiges thermolumineszentes Material, das durch Verformen eines thermolumineszenten Pulvers zu einem Stab unter Zuhilfenahme eines Harzes hergestellt ist. Mit der Bezugszahl 8 ist eine ale Griff dienende Metallfassung bezeichnet und die Be züge zahl 10 bezeichnet Federplättohen zum Haltern des Stabes in der Me tall fassung.

In Figur 4 ist mit dar Bezugszahl 11 eine Scheibe eines thermolumineszenten Materials bezeichnet, zu deren Herstellung das Material unter Zuhilfenahme eines Harzes oder eines anorganischen Bindemittels scheibenartig rerformt wurde. Die Bezugszahl 12 bezeichnet einen zur Halterung der aus dem thermolumineszenten Material bestehenden Scheibe dienenden Aluminiumrahmen und die Bezugszahl 13 einen mit dem Rahmen 12 einstückig ausgebildeten Griff. Die Bezugszahl 14 weist auf Buchstaben oder Ziffern, mit denen der Griff beschriftet ist, und d'ie Bezugszahl 14' bezeichnet kleine Vertiefungen, die den Ziffern entsprechen.

In den Figuren 5a und 5b ist mit der BezugsJBahl 11· ein scheibenartiger Film bezeichnet, der aus einem thermolumineszenten Material wie beispielsweise OaIcitunsulfat, Lithiumfluorid oder CaI-ciumfluorid besteht und der durch Verformen eines solchen thermolumineszenten Materials zu einer Scheibe unter Beimengung eines Polyimidajttidharzes oder unter Beimengung τοη Polyäthylentetrafluorid hergestellt

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stellt ist. Die Bezugezahl 12 bezeichnet einen AluminiumTing, in den der Umfang de» Scheibenfilme gefaßt ist. Das Dosimeter kann in der Weis· gehandhabt werden, daß nicht an dem thermolumineszenten Film angefaßt wird, sondern an dem Aluminiumring. Die Buchstaben oder Zahlen können auf den Aluminiumring aufgetragen werden.

Obenstehend wurde der Aufbau τοη Dosimetern beschrieben, bei denen ein Griff vorgesehen ist, der die Handhabung erleichtern soll.

Es soll im folgenden nun auf das Bosimetergehäuse näher eingegangen werden, das zusammen mit einem Dosimeter dieser Art Verwendung findet.

In Figur 6 ist ein Dosimeter gehäuse dargestellt, wie es _N

für das in Figur Ib gezeigte Glasampullendosimeter in Betracht kommt, :φ

in.de ssen Griff ein Gewinde eingeschnitten ist. Das Dosimeter wird in das Gehäuse eingeschraubt und so von der strahlengefährdeten Person getragen oder in.der Nähe der Strahlungsquelle belassen. Die Bezugszahl 15 bezeichnet hier ein Glasampullendosimeter mit einem mit Gewinde versehenen Griff und die Bezugszahl 16 ein aus einem Kunstharz bestehendes Dosimetergehäuse. Mit der Bezugszahl 17 ist eine aus Zinn oder Cadmiummetall bestehende Strahlungsabschirmung bezeichnet, die als kugelförmige Umhüllung oder als Umhüllung in Form eines Ellipsoids ausgebildet ist. Die Umhüllung weist eine große Zahl kleiner Durohbrechungsöffnungen auf, was den Zweck hat, die zugeführte Strahlungsenergie von Fall zu Fall der Empfindlichkeit unterschiedlicher Dosimeter anzupassen. Diese Durchbrechungs- 4h öffnungen sind besonders dann nötig, wenn als thermolumineszentes Material Calciumsulfat oder Caloiumfluorid verwendet wird. Im Rahmen der Erfindung kommt in besonderem Maße eine kugelförmige Ausbildung des Dosimeters als Merkmal in Betracht, da bei einer Kugelform/die Winkelabhängigkeit der Strahlungsempfindlichkeit beseitigt ist. Mit der Bezugszahl 18 ist ein Außengewindeteil bezeichnet, das im Eahmen der Erfindung wichtig ist. In den Aluminiumgriff des Dosimeters ist ein Außengewinde eingeschnitten, während das aus.einem Kunstharz bestehende Dosimetergehäuse mit einem Innengewinde versehen ist. Das Dosimeter ist durch die Verschraubung in seiner Stellung festgelegt, so daß sich das Glas des thermolumineszenzerzeugen-

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BAD ORIGINAL

den Teils mit keinem anderen Teil berührt. In diesem Aufbau ist ein Erfindungemerkmal zu erblioken. Bei den üblichen Thermolumineszenzdosimetern kommen an dem thermolumineszenzerzeugenden Teil mechani sche Kräfte zum Tragen. Wird das thermolumineszenzerzeugende üfcil einer Heibungswirkung ausgesetzt, so wird durch die Reibungswärme eine Leuchterscheinung hervorgerufen, die bei der Dosi»messung ein Scheinsignal liefert. Hierdurch wird folglich die Zuverlässigkeit des Dosimeters beeinträchtigt. Im Hahmen der Erfindung wird diese Fehlerquelle dadurch beseitigt, daß ein Aufbau vorgesehen ist, der das Auftreten von Reibungskräften von vornherein ausschließt. Die Zuverlässigkeit des Dosimeters wird also durch die Erfindung wesentlich erhöht.

In Figur 7 ist mit der Bezugszahl 15 ein Glasampullendosimeter bezeichnet, mit der Bezugszahl 16 ein Dosimetergehäuse, mit der Bezugszahl 17 eine Strahlungsabschirmung und mit der Bezugszahl 18' ein an dem Dosimetergehäuse vorgesehener Torsprung. Das Dosimeter kann mit Hilfe des Vorsprungs und eines am Dosimetergriff vorgesehenen konischen Teils in dem Dosimetergehäuse gehaltert werden.

In Figur 8 bezeichnet die Bezugszahl 15' ein Glasampullendosimeter ohne Gewindeteil, wie es auch in Figur la dargestellt ist, die Bezugszahl 16 bezeichnet ein Dosimetergehäuse, die Bezugszahl eine Strahlungsabschirmung und die Bezugszahl 19 einen Verschlußdeckel für das Dosimetergehäuse. In diesem Fall ist das Dosimeter so aufgebaut, dafi das Griffteil in eine Erweiterung 20 eingeführt und das Dosimeter hierauf beim Aufschrauben des Verschlußdeckels durch Eindrücken des Griffteil ε in die Erweiterung in seiner Stellung festgelegt werden kann.

In den Figuren 9a und 9b ist mit der Bezugszahl 15" ein Dosimeter der in Figur 4 gezeigten Art bezeichnet, mit der Bezugszahl l6' ein aus einem Kunstharz bestehendes Dosimetergehäuse und mit der Bezugszahl 19' ein Deckel für das Dosimetergehäuse. Das Gehäuse und der Deckel sind durch ein Scharnier 21 miteinander verbunden. Die Bezugszahl 22 bezeichnet einen Vorsprung zum Festdrücken des Deckels. Bei den üblichen scheibenförmigen Dosimetern wird das Thermolumineszenzdosimeter selbst fest in das Dosimetergehäuse eingedrückt. Demgegenüber wird bei der durch die Erfindung geschaffenen

Anordnung

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BAD ORIGiTJAL

Anordnung das Thermo lumineszenz teil des scheibenförmigen Dosimeters durch Abdrucken des Griffteils an das Gehäuse 16' mittels des Beckeis 19 in seiner Stellung festgehalten, wobei das Thermolumineszenzteil an keiner Stelle das Dosimetergehäuse berührt. Bei einer solchen Anordnung können daher auch keine durch Reibungswärme'bewirkten Leuchterscheinungen auftreten und die Betriebszuverlässigkeit wird daher erhöht.

Im Rahmen der Erfindung wird die Handhabung des Dosime-' tere durch die Auebildung des Dosimeters und des Dosime te rgehäu se s erleichtert, wie dies im obigen erläutert wurde, und die betriebliche Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Dosimeters wird durch den beschriebenen Aufbau, der geeignet ist, dem Auftreten von Störlumineezenzerecheinungen vorzubeugen, wesentlich erhöht.

Das heißt mit anderen Worten, das Dosimeter kann mit der Hand aufgenommen werden, indem man an einem an dem Dosimeter vorgesehenen Halte teil angreift, das beispielsweise in form eines Handgriffes auegebildet ist. Die bekannten Dosimeter werden stets nur ■it der Pinzette angefaßt, da diese Dosimeter klein sind und nur auf diesem Wege dem Auftreten einer Störlumineszenz vorgebeugt werden kann. Wird das bekannte Dosimeter mit den Fingern berührt, so hat dies stets große Meßfehler zur iblge.

Ferner ist bei den bekannten Dosimetern ein Beschriften des Dosime te r β selbst mit Zahlen oder Buchstaben nicht möglich, was auch bislang gar nicht erwogen wurde. Bei dem durch die Erfindung geschaffenen Dosimeter kann der Griff dagegen mit Zahlen oder Buchstaben versehen werden, die dann zur Identifizierung des Dosimeters dienen. Dies ist b«i der Strahlungsüberwachung sehr zweckmäßig. Besonders dann, wenn nan mit einer großen Zahl von Dosimetern arbeiten muß, sind Verwechslungen nun nicht mehr zu befürchten.

Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil der Erfindung liegt in der Erhöhung der Betriebezuverlässigkeit des Dosimeters. In dieser Hinsicht ist festzustellen, daß die Zuverlässigkeit der üblichen ' Dosimeter wegen der durch Reibungswärme hervorgerufenen Leuchterscheinungen nur gering ist. Im Hahnen der Erfindung ist demgegenüber an de« Dosimeter ein Griff vorgesehen, der dazu dient, eine feste

Verbindung

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Verbindung mit dem Uosimetergehäuse herzustellen. Dem Auftreten Ton Leuchterscheinungen, die durch Reibungswärme bedingt sind, kann daher im Rahmen der Erfindung mit großer Sicherheit vorgebeugt werden.

Wird ein soheibenförmiges Dosimeter mit einem Durchmesser Ton 13 mm, das durch Ausformen einer Scheibe aus Lithiumfluorid unter Beimengung von Polyäthylentetrafluorid hergestellt ist und eine Empfindlichkeit Ton 10 mm-Röntgen aufweist, in ein übliches Dosimetergehäuse eingeführt und so einen Monat lang am menschlichen Körper getragen, so ist im Mittel eine durch Reibungswärme bedingte Lumineszenz entsprechend 80 mm-Röntgen zu beobachten; bildet man das gleiche Dosimeter jedoch zu einer Anordnung aus, bei der ein Griff Torgesehen ist, wie dies in ilgur 4 gezeigt wird, um es hierauf in das Dosimetergehäuse der ilgur 8 einzuführen, worauf es in dieser α Form einen Monat lang am Körper eines Menschen getragen wird, so ist

eine durch Reibungswärme bedingte Lumineszenz entsprechend nur 10 mm-Röntgen zu beobachten. Durch eine Ausbildung des Dosimeters und des Dosimetergehäuses gemäß den durch die Erfindung Termittelten Lehren kann also die Zuverlässigkeit der Meßergebniese wesentlich erhöht werden.

Obenstehend wurde der Aufbau des durch die Erfindung geschaffenen !Hiermolumineszenzdosimeters eingehend erläutert. Wenngleich sich die Erfindung auf den Aufbau eines Dosimeters mit einem daran vorg-esehenen Griff bezieht, so liegt die Bedeutung des ErfindungsgedankenB nicht ausschließlich nur in der Ausbildung des Dosimeters als solcher, sondern diese Bedeutung muß in einem engen Zusammenhang mit dem Aufbau eines Thermolumineszenz-Ablesegeräts ge- ^J sehen werden, das zum Ablesen der in dem Dosimeter aufgezeichneten

Strahlungsdosis dient. Mit anderen Worten, es ist hier eine gedankliche Beziehung zu einem dazugehörigen Dosimeterbeheizungssystem herzustellen.

3ei einem bekannten, weitverbreiteten Beheizungssystem wird das Dosimeter auf einen Heizkörper aufgelegt, der in ibrm einer Metallplatte mit einem hohen elektrischen Widerstand ausgebildet ist, und dieser Heizkörper wird in der Weise beheizt, daß eine beträchtliche Stroamenge durch den Metallheizkörper hindurchgeleitet

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wird. Das Dosimeter wird dann durch die Wärmeübertragung von der Metallplatte aufgeheizt. Bei dem "bekannten System würde der Aufheizvorgang demzufolge erschwert werden, falls an dem Dosimeter ein Halteglied wie etwa ein Griff oder ein Eahmen vorgesehen wäre, und · Anordnungen dieser Art sind daher tatsächlich auch nicht bekannt geworden, .'-.-■■ . .

Bei einem bestimmten Beheizungssystem ist eine einstückige Ausbildung des Dosimeters mit einem Heizkörper in Form eines elektrischen Widerstandes vorgesehen. Bei einer solchen Anordnung ist also eine Elektrode fest mit dem Dosimeter verbunden. In diesem Fall ist der Gesamtaufbau etwas größer und daher auch leichter aufzunehmen , doch ist der Aufbau lediglich als Elektrode konzipiert und soll an sieh nicht zum Aufnehmen dienen.

Das erfindungsgemäße, mit einem Griff versehene Dosimeter ist für eine Verwendung in Verbindung mit einem AbIesegerät gedacht, das nach dem Heißluftprinzip, nach dem Prinzip der Induktionsheizung oder nach dem der Strahlungsheizung arbeitet, und es eignet sich nicht für eine Ablesevorrichtung, die auf dem Prinzip der elektrischen Widerstandsheizung beruht. Die erwähnten Ablesegeräte, die also nach dem Heißluft-, dem Induktion sheizungs- beziehungsweise nach dem Strahlungsheizungsprinzip arbeiten, ^sind gleichfalls von dem Erfinder erfunden worden. Es sei bemerkt, daß die Erfindung in einer engen Beziehung zum Aufbau dieser Ablesegeräte steht.

Patentan sp rü ehe

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Ι.λ Thermolumineszenzdosimeter zur Strahlungsdosismessung, gekennzeichnet durch eine Thermolumineszenzdosimetermasee (l; 7¹J Hj H¹) und ein angreifbares, mit einem thermolueineeaenzerzeugenden Teil (2f 7} 7'; 11; 11·) verbundenes Halteglied (3* 3«; 8* 12, 13* 12»).
2. 2. Thermolumineszenzdosimeter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (3; 3«; 8; 12, 13} 12«) mit Buchstaben oder Zahlen beschriftet ist.

   3· Do sime trie system zur Strahlungsdo si smessung, gekennzeichnet durch
   ein Thermolumineszenzdosimeter (15; 15¹» 15")» ein mit einem thermolumineszenzerzeugenden Teil (2; 11) dee BoaLmeters verbundenes, angreifbares Halteglied (3; 13) und ein das Dosimeter umschließendes und zum Festhalten des mit dem Dosimeter verbundenen Haltegliedes (3J 13) in seiner Stellung betätigbareβ Gehäuse (l6; 16').

   BAD

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