DE2017321A1 - Komplexes Thermolumineszenz-Dosimeter - Google Patents

Description

2018313

/ ' ■ '. '■■■■■ . ; -9- /■■' V:.-. ■'■■■/ ;^:- ν ■" -

des zweistufigen Emitterfolgers bildet, der- ähnlieh dem in Pig. 3 ist und zwar zusammen mit dem Transistor 9 und den zugehörigen Widerständen 10 und11.

DerTransistor 9:enthält einen Emitter, der mit dem einen Eingang eines FunktionsVerstärkers 16 verbunden ist,· der mit seinem anderen Eingang an den beweglichen Abgriff des Potentiometers 13 angeschlOSsen ist. Per Ausgang des Funktionsverstärkers 16 ist einerseits mit der Basis des Tran-:, sistbrs 8 über einen veränderlichen Widerstand 15 und andererseits mit einer Seite des Anzeigeinstruments 7 verbunden, dessen andere Seite an Erde liegt. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist weiterhin mit der Ausgangsklemme 17 verbunden. -■'-' '■:;'- ." ■ ■ '

Der Schaltkreis, der aus dem Funktionsverstärker 16, den . Widerständen 5, 6, 10, 12, 13, 14 und 15 sowie den Tran- ' sistoren 8 und 9 besteht, dient zur Einstellung des Anzeigefeldes des Anzeigegerätes 7 und der Nulleinstellung. Insbesondere dient der veränderliche Widerstand 15 der Einstellung des Anzeigefeldes. Die Einstellung des Anzeigefeldes und die Nulleinstellung werden im folgenden nur mit Anzeigeeinstellung bezeichnet und die Temperaturkompensation ist in derselben Weise durchgeführt, wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschreieben worden

Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Temperaturkompensa- tionsvorgänge gemäß dem Stand der Technik,, wie er oben beschrieben ist, die Parallelverschiebung der I-V-Gha- rakteristik enthalten haben, deren Größe abhängig ist ■

0098U/1253

2018313

-10-

von dem Eingangsstrom, der in die Eingangs/klemme 1 fließt. Es ist also erforderlich, den Temperaturkoeffizient der Kompensation mittels Parallelverschiebung entsprechend einem Niveau des angelegten Eingangsstroms einzustellen, für den das Einstellgerät 7-auf Ml oder auf jede andere Einstellung einzustellen ist. Die Anordnungen-entsprechend .den Fig. 3 und 4 besitzen den Nachteil, daß die Temperaturkompensation, die auf einer Parallelverschiebung beruht, nur für spezielle Anzeigeeinstellungen wirksam ist und nicht allgemein möglich ist.

^ Aufgabe der Erfindung ist es daher, nicht nur die Nachteile ^ der oben beschriebenen Verfahren zu vermeiden, sondern auch neue und verbesserte Mittel vorzusehen, um die Temperaturkompensation von logarithmischen Verstärkern theoretisch genau durchzuführen, ohne daß sie auf einer Parallelverschiebung und einer getrennt durchgeführtenEinsteilung der Steilheit, beruht. -. ,

Bevor die Erfindung genau beschrieben wird, wird die ■ Gleichung (2) betrachtet. Der Sättigungsstrom Inderin Gleichung (2) erscheint, ist ein Parameter, der abhängig ist von der Geometrie und dem Material des Transistors oder der Halbleiterdiode, die einen pn-übergang ψ enthält, wie er der Gleichung (2) entspricht. Es ist.bekannt, daß der Strom Iy. abhängig ist von der Temperatur des Übergangs, wie er durch die theoretische Gleichung ausgedrückt werden kann:

= CT^d exp(-^2.), (3)

009844/1253'

BAD ORIGINAL

— 3 — ■'" ■ ■ "' ■ ■

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung be- -: schrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh- " rungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil weggebrochen wurde, um die Konstruktion klar , zu zeigen; -'

Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das ■ jeweilige. Dosimeter derart abgewandelt ist, daß es an einem menschlichen Körper festgeklemmt werden kann;

Fig. 5 eine Öberansicht der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform,wobei Teile weggebröchen wurden, um das Innere zu zeigen, und

Fig» 6 eine in der Mitte teilweise geschnittene Ansicht der Ausführungsform gemäß den Fig. 3

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 eine Glasampulle gezeigt, in der Pulver 2 aus thermolumineszenten Kristallen enthalten sind, wie z. B. Kalziumsulfat (CaSO^ : Tm; CaSO₄ : Dy), Lithiumfluorid (LiF), Lithiumborat (LipBAOy) u. dgl., eingeschlossen sind. Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Teil der Gs^sampulle, der als Tragschenkel, für die Ampulle dient. Mit der Bezugs-

009844/1217

zahl 4 ist ein Metallrahmen zum Tragen mehrerer Thermolumineszenz-Elemente bezeichnet, die in der oben beschriebenen Weise konstruiert sind. Der Rahmen 4 kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie z. B. Aluminium oder rostfreiem Stahl hergestellt sein, und in der dargestellten Ausführungsform sind zwei Thermolumineszenz-Elemente an dem Rahmen befestigt. Es liegt natürlich im Bereich der Erfindung, die Elemente an dem Rahmen lösbar zu befestigen, so daß jedes dieser Elemente durch ein neues ersetzt werden kann, wenn es beschädigt ist.

Wenn die Elemente Strahlungen ausgesetzt worden sind, werden sie in ein Meßinstrument eingesetzt, um die Intensität der Strahlen festzustellen. Das Instrument ist im allgemeinen von einer solchen Art, die die Elemente auf eine Temperatur zwischen 300° C und 400 C erhitzt und die auf diese Weise von den Elementen erzeugten thermoluminanten Strahlen werden von einer Fotovervielfacherröhre aufgenommen, und ein photoelektrischer Strom wird in der Röhre erzeugt, der von einem Verstärker festgestellt wird. Das wichtigste Teil des Instrumentes ist ein Heizabschnitt für das Element, und die Form des Elementes muß in Übereinstimmung mit der Art des Heizabschnitts bestimmt werden. Das in Fig. 1 gezeigte und oben beschriebene Dosimeter ist für ein solches Instrument geeignet, das die Elemente durch einen Heißluftstrom erhitzt. Bei dieser Art werden die bestrahlten Elemente in das Meßinstrument eingesetzt und der Heißluftstrom auf die Elemente gerichtet, um die thermoluminanten Strahlen abzulesen.

Fig. 2 zeigt eine andere Art eines Dosimeters, bei der die Bezugszahl 5 ein Thermolumineszenz-Element bezeichnet, das aus thermolumineszentern Material besteht,

ORIGINAL INSPECTED

- 5 - .■■■.-..■■ ■■".■■ ^:: ■■■■'.■■ : -■■■.

das unter Verwendung von geeignetem wärmewiderstandsfähigem Plastikmaterial, wie z. B. Polytetrafluoräthylen, Polyamid u. dgl., zu einem Film gepreßt worden ist. Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen Rahmen zum Tragen mehrerer Thermolumineszenz-Elemente 5, und inder dargestellten. Anordnung sind drei derartige Elemente 5 an dem Rahmen 6 befestigt. Dieser Rahmen 6 kann aus Metall, wie z. B. Aluminium, oder aus wärmewiderstandsfähigem Plastikmaterial bestehen, wie z. B. aus Polyäthylen und Polytetrafluoräthylen. Das in Fig. 2 gezeigte Dosimeter ist auch zur Verwendung mit einem Instrument geeignet, das die Elemente durch einen Heißluftstrom erhitzt.

Fig. 3 zeigt ein Gehäuse für jedes der oben beschriebenen Dosimeter. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 7 ein Dosimeter, die Bezugszahl 8 ein Gehäuse » und die Bezugszahl 9 eine Klammer zum Befestigen des Gehäuses 8 an einem menschlichen Körper. Die Klammer 9 ist an dem Gehäuse befestigt, und mehrere Dosimeter 7 sind an dem Gehäuse 8 lösbar angebracht.

Die Konstruktion des Dosimeters wird nachfolgend mit Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

In der Konstruktion gemäß Fig. 1 wurde Kalziumsulfat als Thermolumineszehz-Material gewählt. Zwei Thermolumineszenz-Elemente sind so hergestellt worden, daß sie in ihrer Form und Charakteristik gleich sind. Das auf diese Weise hergestellte Dosimeter wird für die Messung von x-Strahlen oder V"-Strahlen verwendet, und wenn die

009844/1217 "⁶"

mit den beiden Elementen gemessenenWerte dieselben sind, scheint der Wert korrekt zu sein. Auf diese Weis e wird die Zuverlässigkeit der Messung erhöht.

Beispiel 2

In der Konstruktion gemäß Fig. 1 wird Lithiumfluorid als Themolumineszenz-Material verwendet. Eines der Elemente weist Lithiumfluorid mit Lithium der-Massen—

W zahl 6 auf, und das andere Element dasjenige mit Lithium der Massenzahl 7. Die Empfindlichkeit gegen ^-Strahlen ist bei den beiden Elementen so gewählt, daß sie durch ein bestimmtes Trimmverfahren, beispielsweise durch Aufbringen einer Schicht aus wärmewiderstandsfähiger Farbe auf einen Abschnitt der Glasampullen gleichgemacht werden kann. Praktisch ist es möglich, die Differenz zwischen der Empfindlichkeit zwischen zwei Elementen innerhalb 0,1 % zu verringern. Unter den Elementen ist dasjenige mit Lithium der Massenzahl 6 auch empfindlich gegen Neutronen, so daß die Differenz zwischen den Signalen dieser beiden Elemente als Anzeige für die Intensität der Neu-

h tronen betrachtet werden kann. Somit können mittels dieser Anordnung Neutronen und V^-Strahlen in einem solchen Bereich individuell gemessen werden, wo sowohl V^-Strahlen als auch Neutronen existieren, und außerdem kann die Messung mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Beispiel 3 '

Im Beispiel 1 wurde ein komplexes Dosimeter zum Messen von x-Strahl®n oder Ψ-Strahlen beschrieben. Das

009844/1217

-T-

vorliegende Beispiel betrifft ein Dosimeter, das zu demselben Zweck verwendet wird aber noch einfacher zu handhaben ist.

In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 10 ein Thermolumineszenz-Element, das aus einem Material besteht, wie z. B. Kalziumsulfat od. dgl. Ein Paar Elemente 10 sind an einem Aluminiumhalter 11 befestigt, und zwar eines in einer Kappe 12 und das andere außerhalb dieser Kappe. Die Elemente 10 sind in ihrer Empfindlichkeit gegen radioaktive Strahlungen gleich. Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Klammer zum Befestigen des Dosimeters an einem menschlichen Körper. Eine weitere Kappe (nicht gezeigt), die der Kappe 12 ähnlich ist, kann vorgesehen werden, um das andere Element 10 abzudecken. Dieses komplexe Dosimeter ist ebenfalls zur Verwendung mit einem Meßinstrument der Warmluftart konstruiert und kann in dieses Instrument eingesetzt werden, wenn eine der Kappen entfernt worden ist. Dieses Dosimeter ist sehr einfach zu handhaben.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt ein Dosimeter, das in einem komplexen Strahlungsfeld verwendet werden kann.

In Fig. 5 bezeichnet die Bezugszahl 14 einen Rahmen, der aus Metall oder Plastikmaterial hergestellt und geeignet ist, mehrere Thermolumineszenz-Elemente 15, 16 und 17, die gegen radioaktive Strahlung empfindlich sind, und ein weiteres Thermolumineszenz-Element 18 zu tragen, das sowohl gegen Neutronen als auch gegen radioaktive Strahlung empfindlich ist. Diese vier Elemente 15, 16,

009644/1717

17 und 18 sind derart reguliert, daß ihre Empfindlichkeiten gegen /-Strahlen dieselben sind. Die Bezugszahl 19 bezeichnet einen Strahlungsschirm, der aus Bleimaterial hergestellt ist und an dem Element 16 angebracht werden kann, wenn das Dosimeter einer Strahlung ausgesetzt wird, jedoch von ihm entfernt werden kann, wenn es erhitzt wird. Die Elemente 15 und 16 dienen der Messung von x-Strahlen und /"-Strahlen. Das Element 16 ist nur gegen V*-Strahlen hoher Energie empfindlich, und zwar infolge des Vorhandenseins des Bleischirmes. Das Element 15 ist empfindlich gegen x-Strahlen und /-Strahlen sowohl hoher als auch niedriger Energie und ist daher einem lebenden Körper äquivalent. Mit diesen beiden Elementen 15 und 16 kann die Menge der von einem lebenden Körper absorbierten Dosis und die Strahlungsenergie berechnet werden. Das Element 17 ist gegen radioaktive Strahlung empfindlich, aber unempfindlich gegen Neutronen ( 7 LiF oder CaSO. : Tm), während das Element gegen Neutronen und auch gegen radioaktive Strahlung empfindlich ist (Zusammensetzung aus 6 LiF oder CaSOr : Tm und einer Verbindung aus 6 LiF). Mit diesen beiden Elementen 17 und 18 können Neutronen festgestellt werden,, Die Bezugszahlen 20 und 21 bezeichnen dünne filmartige Thermolumineszenz-Element'e, die gegen radioaktive Strahlung empfindlich sind und dieselbe Empfindlichkeit haben. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine Platte aus Kupfer oder Blei, die zum Fernhalten von ß-Strahlen vorgesehen ist. Das Element 20 ist sowohl gegen β-Strahlen als auch gegen V"-Strahlen empfindlich, und das Element 21 ist nur gegen /-Strahlen empfindlich. Somit kann mit diesen Elementen 20 und 21 die Intensität von /^-Strahlen festgestellt werden.

1717 "⁹"

ORIGINAL INSPECTED

Bel eiiäer bekannten Konstruktion war die Anordnung des ThermolümineSzenS-Dösimeters relativ einfäöh. Das be·^ kanrite Dosimeter Ist (jedoch in sofern nachteilig* als* wenn die Bedienungsperson versäumt,"die Hitzemessung dürehssüfuhren, das Signal an dein Dosimeter verringert wird, Dieser Nachteil des herkömmlichen Dosimeters führte zu einer Abnahme seiher Zuverlässigkeit.

äer Erfindung hat das Dosimeter gedoch mehrere Thermölümineszenz-Elemente_> so daß die oben beschriebenen Mehteiie* wie sie bei der herkömmlichen Ausführung aufträten, ausgeschaltet und die Zuverlässigkeit merklich verbesseft werden kann«

Da außerdem die Differhz zwischen den Empfindlichkeiteh derVTnSrmölümineBzehz-Elemehte bis auf 0,1 % durch ein Trimmverfahren herabgesetzt werden kann» können Messungen gleichzeitig in bezug auf mehrere derartige Elemente durchgeführt werden> um die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Messung zu verbessern, während eg bei einem herkömmlichen Dosimeter praktisch unmöglich war, die Toleranz innerhalb 3 % aufrechtzuerhalten. Somit köhheh gemäß uet Erfindung jeweils ^-Strahlen, Weutröheh üüd /3-Strahlen individuell lh einem Bereich ge» meileh werden, wo ^-Strählen Und Neutronen öder V--Strahlen und ^-Strahlen vorhandeh sind«

Da gemäß u%'f Erfindung mehrere Thermolumineszenz-El«mehte in »ihem Gehäuse befestigt sind» kann außerdem das Dosimeter sehr bequem gehandhabt werden und ist frei Von einer »Uheamen Handhabung, wie z. B. dem Erfaesen ein zelner Ddei*»ter nacheinander durch Verwendung einer Pin zitte, wie es bisher Üblich war.

ÖÖÖ8UM217 ^⁰'

ORIGINAL INSPECTED

Claims (1)

1. m eiiiem aäMtii (4| Sj 11 j 14) 17ι Ii, 20, £1),

   I* Öögimfetöi? ftäöii Änspmöh 1 _# dadurch

   %i©al|ittat eines -te¹

   ämfa §%gm l@irta?öaga enßpf äMli^iä iat und ls diese üLeme&te. m ^iMm latoeia ΐ>§ίtstigt siM«

   4« Sosiaeter üä©ü M^Pütk i-_#

   net, daß wenigstens eines der Thermolumineszenz-Elemente

   man §%@m y-^tpsöMeä» ir§aig:g%«a® ©im gegen /d»i%^iM€a uiiä ^©aigstsiäs

   ehes Element gegen Neutronen empfindlich igt und diese Elemente an einem Rahmen befestigt sind.

   original inspected