DE2104264A1 - Thermolumineszenz Ablesegerat - Google Patents

Description

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Tel. 2 oO 59 89

IjATSUSHITA ELECTRIC IHDÜSTEIAL CO., LTD. Osaka/japan

Thermolumineszenz-Ablesegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermolumineszenz-Ablesegerät und hat zur Aufgabe, die betriebliche Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Betriebsweise zu vereinfachen.

Thermolumineszenzdosimeter haben im Vergleich zu anderen bekannten Dosimetern verschiedene Vorteile, während bei ihnen andererseits die meisten Nachteile der bekannten Dosimeter vermieden werden können. Ein Thermolumineszenzdosimeter besteht zur Hauptsache aus einem strahlungsempfindlichen Therraolumineszenzdosimeterelement und aus einem Ablesegerät zum Ablesen der von diesem Element beim Erhitzen abgegebenen Thermolumineszenzleistung. Hierbei wird ein in einem Ablesegerät vorgesehenes Dosimeterelement durch Bestrahlung aufgeheizt, die ausgesandte Thermolumineszenzdosis wird abgefühlt, in ein Doeisäquivalent umgewandelt und angezeigt, so daß man die dem Dosimeterelement zugeführte Strahlungsdosis ablesen kann. Ein wichtiges bauliches Merkmal eines solchen Ablesegeräts liegt in der Ausbildung des Erhitzungsteils zum Aufheizen

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des Dosimeterelements. Der Aufbau und die Wirkweise dieses Erhitzungsteils haben einen unmittelbaren Einfluß auf die Zuverlässigkeit des Dosimeters.

Bei den bekannten Thermolumineszenzdosimetern kommen die folgenden Bauprinzipien in Betracht:

(1) Einbau eines elektrischen Widerstandes in das Element;

(2) Anordnung des Elements im Kontakt mit einem elektrischen Widerstand, der in ein Ablesegerät eingebaut ist}

(3) Anbringung aes Elements in der Nähe eines in ein Ablesegerät eingebauten elektrischen Widerstandes, beispielsweise also eine Anordnung des Elements innerhalb eines spulenförmig gewickelten elektrischen Widerstandes* und

(4) Anordnung des Elements auf einem zum Erhitzen dienenden Festkörper, der zuvor aufgeheizt wird.

Im einzelnen hat die Methode (l) den Mangel, daß dies eine komplizierte Form des Elements bedingt und daß die Handhabung des Elements erschwert wird, die Methode (2) ist mit dem Mangel behaftet, daß Ungleichmäßigkeiten im Kontakt des Elements entsprechende Ungleichmäßigkeiten im Temperaturanstieg hervorrufen, wodurch Meßfehler entstehen, und daß darüber hinaus erhebliche Fehler auftreten können, wenn das Element mit Staubteilchen oder dergleichen verunreinigt ist, bei der Methode (3) ist zum Aufheizen des Elements eine lange Zeitspanne erforderlich und diese Methode ist daher hinsichtlich des Signal-Störverhältnisses und der für die Vornahme der Messung nötigen Zeitspanne nachteilig, während die Methode (4) ähnliche Nachteile hat wie die Methode (2). Im Rahmen der üblichen Thermolumineszenzmeßmethoden ist also kein Ablesegerät bekannt, das im Gebrauch praktisch ist, gleichzeitig aber auch eine hohe Zuverlässigkeit aufweist. Weiterhin geht die Dosisaufzeichnung eines Thermolumineszenzelements verloren, nachdem die Erhitzung erst einmal erfolgt und die Messung der Lumineszenzemission vorgenommen worden ist» Es darf daher kein Meßfehler auftreten.

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lie Erfindung "bezieht sich auf ein Thermolumineszenzjihl isegerät, das sich von den bekannten Geräten dieser Art unterscheidet und es wird durch sie ein Thermolumineszenz-Ablesegerät zum !.!essen der einem Thermolumineszenzdosimeterelement zugeführten Strahlungsdoris geschaffen, bei den eine Laserstrahlenquelle zum Aufheizen des Elements, Hilfsmittel zum Zuführen der aus der Laserstrahlcnquelle herrührenden Laserlichtstrahlen zu dem Dosimetert-lt-ment, Hilfsmittel zum Umwandeln der von dem Thermolumineszenzdo simeterelement abgegebenen Thermolumineszenzleistung in einen Photo strom und Hilfsmittel zum Anzeigen dieses Photostroms vorgesehen sind. Ein Ilerkmal der Erfindung liegt in der Tatsache, daß oao Element, dessen Thermolumineszenz zur Bestimmung der diesem _le::.ent zugeführton 3estrahlungsdosis gemessen werden soll, durch L:! ohtstraLIen aufgeheizt wird, genauer gesagt durch Infrarotlicht-ε-trruij en, um so die Zuverlässigkeit und die IJnpfindlichkeit zu erhöhen, die für die Aufheizung und i.essung erforderliche Zeitspanne i.\\ verkürzen und um das Aufheizen eines Elements von beliebiger Form EU ermöglichen.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend anhand der boigegebenen Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen neigens

Figur 1 ein 31ockschei.ia einer Ausführungsform des erfindungsgemäiien Thermolumineszenz-Ablesegeräts;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Thermolumine szenzelernent s;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Gleitplatte zum Einführen mehrerer Elemente wie des in Figur 2 gezeigten in ein Ablesegerätt und

Figur Δ eine Vorderansicht einer Ausführungsform des Ablesegeräts.

In Figur 1 sendet ein Kohlendioxid-Gaslaser 1 mit Elektroden 2 und Reflexionsspiegeln 3 Infrarotlichtstrahlen der Wellenlänge 10,6 \i aus, wodurch ein Thermolumineszenzdosimetereleraent 4 in v/irksamer Weise aufgeheizt wird. Es ist au beachten, daß eine übliche Photoelektronenvervielfacherröhre für diese Strahlung von

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10,6 μ unempfindlich ist. In dein Resonator können durch Heliumgas auch Strahlen im sichtbaren Bereich erzeugt werden, doch wirken die Reflexionsspiegel als Sperre für diese sichtbaren Lichtstrahlen, die daher nicht aus dem Resonator ausstrahlen können. Die Laserlichtstrahlen von 10,6 p. treffen beim Anschalten der Stromquelle während einer vorbestimmten Zeitspanne auf das Dosimeterelement 4 auf. Bei diesem Element 4 handelt es sich um ein-filmartiges Bauteil, das in einem Rahmen angeordnet ist. Ein Lichtverschluß 5 ist so aufgebaut, daß er beim Einführen eines Elements offen ist, so daß ein direktes Einstrahlen von Laserlichtstrahlen in eine Photoelektronenvervielfacherröhre 7 verhindert wird. Ein Lichtrohr 6 gestattet ein Bestrahlen der Photoelektronenvervielfacherröhre 7 mit sichtbaren Lichtstrahlen, jedoch nicht mit den Infrarotlichtstrahlen von 10,6 u. Als Material für dieses Rohr eignet sich ein handelsübliches feuerfestes Glas. Es ist sehr wichtig, daß ein optisches System, beispielsweise in Form eines Lichtrohres, vorgesehen ist, durch das die Infrarotlichtstrahlen von der Photoelektronenvervielfacherröhre abgehalten werden können.

Das Element 4 wird mit Laserlichtstrahlen bestrahlt und wird hierdurch im Verlauf von etwa 0,5 bis 5 Sekunden auf eine Temperatur von etwa 400°C aufgeheizt. Diese Erhitzungsdauer fällt in Abhängigkeit von der Bauweise des Elements 4 und der Leistung der Laserstrahlenquelle unterschiedlich aus, doch kann ein solches Element mit einer Laserstrahlenquelle von etwa 10 Watt innerhalb von 5 Sekunden auf 400 C aufgeheizt werden.

Beim Erhitzen gibt das Element 4 eine Thermolumineszenzleistung ab. Diese Thermolumineszenzstrahlung wird durch das Lichtrohr 6 dem Photoelektronenvervielfacher 7 zugeleitet. Der Photostrom des photoelektronenvervielfachers 7 wird durch ein Photostromverstärkersystem 8 verstärkt und in einem Anzeigesystem 9 zur Digitalanzeige genutzt. Ee wird also die Strahlungsdosis angezeigt.

Thermolumineszenzdosimeterelemente sind für gewöhnlich in Stab- oder Scheibenform oder in Form eines Filme und dergleichen ausgebildet. Die für diese Art der Laseraufheizung bevorzugte Form der Doeimeterelemente ist die eines Films. Die Figuren 2 und 3 > zeigen Ausführungsformen solcher Elemente, die sur Laeeraufheizung

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montiert sind. In den Figuren handelt es sich bei einem eine Thermo lumine szenzlei stung abgeltenden Teil 10 um einen Film, der aus einem mit einem Kunstharz abgebundenen, gepulverten thermolumineszenten Material besteht. Ein Halter 11 dient zur Halterung dieses filmartig verformten Elements und besteht ausschließlich-nur aus einem Kunstharz. Das Material, aus dem dieser Halter 11 ausgeformt ist, soll eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, so daß das Element 10 kaum Wärme nach außen abgibt, wobei der Halter außerdem nur eine geringe Stärke haben soll. Ein Rahmen 12 zum Anfassen des Elements besteht aus Metall oder aus einem Kunstharz und kann zur Beschriftung des Elements mit einer Kennummer 13 dienen. Eine Anzahl solcher Elemente kann zum Einführen in die Vorrichtung in -^ einen Schieber 14 eingesteckt werden. ™

Im Rahmen der bekannten Aufheizungsmethode, bei der ein Heizkörper aus einer handelsüblichen Niekelchromlegierung verwendet wurde, war es nicht möglich, eine Anzahl in einen solchen Schieber eingesteckter Elemente zu erhitzen, doch wird dies durch das erfindungsgemäße Lichterhitzungsverfahren nun ermöglicht.

Figur 4 zeigt eine Außenansicht einer die Erfindung verkörpernden Anordnung. In dieser Figur sind mit der Bezugszahl 15 die Elemente und der dazugehörige Schieber bezeichnet, die Bezugszahl 1 bezeichnet eine Laserstrahlenquelle, die Bezugssahl 6 ein Lichtrohr, die Bezugszahl 7 eine Pbotoelektronenvervielfacher-

röhre, die Bezugszahl 9 eine Anzeigeeinrichtung, die Bezugszahl 16 JB

bezeichnet Bedienungstasten für die Vornahme der Messung und die Bezugszahl 17 ein Außengehäuse. Die Anordnung der genannten Bauteile ist die in der Figur gezeigte. Bei dieser Ausführungsform wird der Schieber mittels eines eingebauten Kurventriebes automatisch zugeführt und die Meßwerte werden automatisch abgelesen und von einem Druckwerk ausgedruckt. Die baulichen Einzelheiten eines Thermolumineszenz-Ablesegeräts mit Laseraufheizung wurden bereits erläutert.

Bas erste Merkmal des erfindungsgemäßen Thermolumineszenz-Ableeegeräte liegt in der Tatsache, daß die Aufheizung eines darin vorgesehenen Elementβ in zuverlässiger Weise vorgenommen werden kann. Im Rahaen der bekannten Methode, bei der ein solches Element

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in die Nähe eines Heizkörpers gebracht und hierdurch aufgeheizt wird, können sich Schwierigkeiten ergeben, falls das Element auch nur geringfügig durchgebogen ist oder falls Staubteilchen daran anhaften, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Elements beeinflußt wird, was wegen des veränderten Temperaturanstiegs zu Fehlern bei der Thermolumineszenzmessung führt. Demgegenüber kann das Element im Eahmen der Erfindung konstant und gleichmäßig aufgeheizt werden, auch wenn es etwas verformt ist oder falls Staub anhaftet. Die Erfindung gestattet nämlich eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Vorgänge beim Aufheizen eines Elements unter allen in Betracht kommenden Bedingungen, und demgemäß ist auch die Reproduzierbarkeit und die Zuverlässigkeit der Meßwerte gewährleistet.

Das zweite Erfindungsmerkmal liegt in der Kürze der Erhitzungsdauer. Bei der bekannten Methode belief sich die Erhitzungsdauer für gewöhnlich auf 10 bis 20 Sekunden, während bei der Laserlichtaufheizung schon Zeitspannen von 0,5 Sekunden für ein kleines Element bis 5 Sekunden für ein großes Element hinreichen, um diese Elemente auf eine Temperatur von 400 C zu erhitzen, was für die Messung genügt. Hierdurch wird nicht nur die für den einzelnen Heßvorgang erforderliche Zeitspanne verkürzt, sondern auch die Meßempfindlichkeit erhöht. Genauer gesagt, die Thermolumineszenz- Signalempfindlichkeit erhöht sich im umgekehrten Verhältnis zur Erhitzungsdauer. So hat sich gezeigt, daß bei einer Erhitzungsdauer von 0,5 bis 5 Sekunden eine Empfindlichkeit erzielt wird, die um das 3fache bis 2Ofache höher liegt als üblicherweise, '/erarbeitet man beispielsweise 3 ^mE Lithiumfluorid mit einem Kunstharz zu einem filmförmigen Element, so liegt die Grenzempfindlichkeit bei der bekannten Methode bei 10 mr, bei der erfindungsgemäßen Liethode dagegen bei 1 mr. Es konnte somit eine Erhöhung der Empfindlichkeit erzielt werden, die in der Größenordnung einer Zehnerpotenz oder noch darüber liegt.

Da ferner im Rahmen der Erfindung eine unmittelbare Aufheizung durch Laserlichtstrahlen erfolgt, gestattet dies in einer sehr zweckdienlichen und bequemen Weise die Vornahme von Messungen an einer Vielzahl von Elementen. He im Zusammenhang der beschriebenen Ausführungsform erwähnt wurde, können mehrere Element· baulich

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Iich zu einem kehrfachelement zusammengefaßt werden und eine Vielzahl dieser kehrfachelemente kann in einen Schieber eingesteckt und durch eine automatische Zuführvorrichtung zugeführt werden, so daß sehr rationell gearbeitet werden kann. Bei der bekannten Methode, bei der ein Heizkörper vorgesehen ist, war dies nicht möglich.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann die dem Thermoluminessenzelement zugeführte Strahlungsdosis innerhalb einer kurzen Seitspanne und mit hoher Zuverlässigkeit mittels eines Thermolumineszenz-Ablesegeräts gemessen werden, das eine Laserstrahlenquelle einbegreift, wobei die Infrarotlichtstrahlen der Laserstrahlenquelle dem Thermolumineszenzelement zugeleitet werden, während eine direkte Bestrahlung der Vorrichtung zum Umwandeln der Thermolumineszenzleistung des Elements in einen Photostrom mit öen Strahlen der Laserstrahlenquelle vermieden wird, so daß das Clement aufgeheizt wird und eine Thermolumineszenzleistung abgibt, worauf anhand der Thermolumineszenzleistung eine Dosisnessung vorgenommen wird.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   f 1Λ Thermolumineszenz-Ablesegerät zur Messung der einem Thermolumi- ^neszenzdosimeterelement zugeführten Strahlungsdosis, gekennzeichnet durch eine Laserstrahlenquelle (l) zum Erhitzen des Thermolumineszenzdosimeterelements (4)» eine Vorrichtung (3) zum Zuleiten der aus der Laserstrahlenquelle (1) herrührenden Laserlichtstrahlen zu dem Thermolumineszenzdosimeterelement (4)? eine Vorrichtung (7) zum Umwandeln der von dem Thermolumineszenzdosimeterelement (4) abgegebenen Thermolumineszenzleistung in einen Photostrom und eine Vorrichtung (9) zur Anzeige des Photostroms.

   Thermolumineszenz-Ablesegerät nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlenquelle (l) zur Aussendung von Infrarotlichtstrahlen betätigbar ist, wobei das Gerät weiterhin eine optische Vorrichtung (5) zur Unterbrechung des Strahlengangs der Infrarotlichtstrahlen im Sinne einer Zuleitung der Infrarotlichtstrahlen der Laserstrahlenquelle (l) zu dem Thermolumineszenzdosimeterelement (4)» nicht jedoch zu der zum Umwandeln der Thermolumineszenzleistung in einen Photostrom betätigbaren Vorrichtung (7), einbegreift.

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