DE2922644A1

DE2922644A1 - Auswertegeraet fuer phosphatglasdosimeter

Info

Publication number: DE2922644A1
Application number: DE19792922644
Authority: DE
Inventors: Bertram Burgkhard; Winfried Koenig; Ernst Dipl Phys Piesch; Hans-Gerh Roeber
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1979-06-02
Publication date: 1980-12-11
Also published as: FR2458058B1; GB2054838A; JPS5626278A; FR2458058A1; GB2054838B; US4333013A

Description

Kernforschungszentrum 75oo Karlsruhe, 17.o5.79

η τ. ^. 1.T, PLA 792 ο Ga/he

Karlsruhe GmbH /^u /

-3-

Auswertegerät für Phosphatglasdosimeter

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Beschreibung: _ k

Die Erfindung betrifft Auswertegeräte für Phosphatglasdosimeter mit differentieller Abtastung des Glases mit Lichtstrahlung.

Bei RPL-Glasdosimetern ist die Eindringtiefe von Photonenstrahlung im Glas von der Strahlenqualität abhängig. Wie bereits in der DT-PS 1 589 865 nachgewiesen, können daher bei differentieller Abtastung des Glases während der Auswertung Aussagen über Strahlenqualität und Einfallrichtung der Strahlung gewonnen werden. Das Auswertegerät zur differentieIlen Abtastung von quaderförmigen Gläsern be-

aus dem nutzte einen feststehenden Spalt, mit dem/Licht einer UV-Lampe ein schmales etwa o,3 mm breites Lichtbündel ausgeblendet und das Dosimeterglas hinter diesem Spalt vorbeibewegt wurde. Zur Messung in verschiedenen Achsen mußte das Glas von Hand gedreht und auch eingelegt werden.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, ein Auswertegerät zu bieten, bei dem das Glas während der Auswertung in 3 Achsen feststeht und nicht bewegt wird, wobei Fehler durch eine mechanische Positionierung verringert und eine automatische Messung erleichtert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Merkmalen des Anspruches 1 aufgezeigt. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Ansprüche 2-7 dargelegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mittels der Fig. 1-6 näher erläutert, wobei die Fig. 1 eine schematische Anordnung darstellt.

Das Licht einer Quecksilberhöchstdrucklampe 1 (s.Fig. 1) wird durch einen Kondensor 2 und einen schwenkbaren Spalt 3 zu einem schmalen

2 Lichtbündel (Beleuchtungsstrahl 1) etwa 6 χ ο,2 mm ausgeblendet. Die Helligkeit der UV-Lampe wird durch einen Sensor (nicht näher dargestellt) gemessen und auf einen ^konstanten Wert geregelt. Ein

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UV-Filter 4 begrenzt das Spektrum auf die zur RPL-Anregung erwünschte 365 nm-Linie. Das Bild des Spaltes 3 wird durch das Objektiv 6 über die Drehspiegel 7 und 8 und über den festen Spiegel 9 oder Io auf das Dosimeterglas 11 im Maßstab 1:1 abgebildet. Eine feste Blende 5 verbessert die Schärfe der Abbildung. Das Filter 4, die Blende 5, die Linse 2 und 6, sowie der schwenkbare Spalt 3 sind in einer an der Gehäusewandung 25 des Auswertegerätes befestigten Tubusröhre 23 angeordnet.

Für eine Abtastung des RPL-Profils im Dosimeterglas 11 (welches an einer Halterung 18 in der Dosimeter-Zuführung 22 steht) in x-Richtung (Strahl -I) steht der schwenkbare Spalt 3 in der gezeichneten vertikalen Stellung. Der horizontale Drehspiegel 7 wird durch einen elektrischen Strom dl um einen Winkel d<| gedreht und dann in der neuen Stellung festgehalten. Der vertikale Drehspiegel 8 wird durch einen konstanten Strom in seiner Winkellage festgehalten.

Das UV-Bündel I trifft· dann nach Reflexion am festen Spiegel 9 auf das Dosimeterglas 11 und regt darin ein Teilvolumen mit den Abmes-

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sungen von etwa 8 χ 6 χ ο,2 mm zur Fluoreszenz an. Die RPL-Intensität wird senkrecht zum anregenden Lichtbündel mit einem feststehenden vertikal angeordneten Photomutiplier 12 gemessen. UV-Streulicht wird durch ein Orangefilter 26 (s.Fig. 2) stark geschwächt. Nach erfolgter Messung wird der horizontale Drehspiegel 7 erneut um einen Winkel d<£· um seine Achse 13 weitergedreht, das UV-Bündel I um ein Stück dx verschoben und anschliessend die RPL-Intensität mit dem Detektor 12 gemessen. Auf diese Weise erhält man zeitlich nacheinander punktweise das Profil der RPL im Dosimeterglas 11 in x-Richtung.

Die Abtastung in y-Rich'tung erfolgt in gleicher Weise wieder mit vertikalem Spalt 3 (die Drehungen der Spalte 3 erfolgen mittels der Zugmagnete 24). Zuvor wird der Drehspiegel 7 um einen Winkel <f um die Achse 13 gedreht, so daß das UV-Bündel I anstelle von Spiegel 9

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den Spiegel Io und wie das Bündel II auf das Dosimeterglas 11 trifft.

Zur Abtastung in z-Richtung wird der horizontale Drehspiegel 7 in Position I festgehalten, der Spalt 3 mittels der Zugmagnete 2 4 in die horizontale Stellung geschwenkt und das nun horizontal liegende UV-Bündel I durch Drehen des Spiegels 8 in z-Richtung über das Glas bewegt.

Der Anteil des UV-Lichts, der das Dosimeterglas 11 wieder verläßt, wird in den Lichtfallen 2ο und 21 weitgehend absorbiert.

Eine Abschirmung (nicht näher dargestellt) verhindert störende magnetische Einflüsse auf den Photomultiplier 12. Das Signal des Photomultipliers 12 wird über Vorverstärker, Regelverstärker und A/D-Wandler aufbereitet, digital angezeigt und in einen Tischrechner 27 eingegeben (s. Fig. 2). Das Schaltschema zeigt hierbei den schematischen Aufbau des Auswertegerätes und seine Einbeziehung in die Schaltung. Als Bausteine wurden benutzt für den Tischrechner 27 (HP 9825), den Plotter (HP 9872), den Prozeßregeleinschub mit Analog-Digital-Wandler, Relais-Platine und Digital-Analog-Wandler (HP-multiprogrammer 694o B), den Photomultiplier 12 (Valvo XP Iol7),die UV-Lampe 1 (OSRAM HBO loo W2),die Drehspiegel 7 und 8 (General Scanning G 3oo), die festen Spiegel 9 und Io (Spindler + Hoyer, UV-coating), das optische Filter 4 (Schott UG 1) und das optische Filter 26 (Schott OG 53o) .

Als Ergebnis eines Meßzyklus werden im Rechner 27 für ein Dosimeterglas 11 3 RPL-Prof iIe längs dreier zueinander senkrechten Koordinatenachsen mit 4o Meßpunkten pro Achse gespeichert. Aus diesen Profilen lassen sich die Einfallswinkel relativ zu den Achsen bestimmen (s. Fig. 3,Glastiefe in mm gegen rel. Dosisanzeige in % für Tiefendosisverteilung in Würfel 1 1 und 19 keV Photonen in verschiedenen Richtungen und Fig. 4, Tiefendosisprofile in 3 Achsen x,y,z).

Für einen Einfallswinkel von 0° ergibt sich ein nahezu exponentieller Abfall der RPL-Intensität über die gesamte Glastiefe. Mit grosser werdendem Winkel zeigt sich ein zunehmend steilerer Abfall. Ihm

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schließt sich eine Zone an, in der die Intensität konstant bleibt. Die Glastiefe, bei der dieser übergang zu einer konstanten RPL-Intensität erfolgt, ist spezifisch für den zugehörigen Einfallswinkel und unabhängig von der Energie der nächzuweisenden Strahlung.

Werden die 3 RPL-Profile überlagert ,so erhält man eine Kurve, deren Abfall charakteristisch ist für die Strahlenqualität und unabhängig vom Strahleneinfallswinkel. Durch Vergleich mit Kurven und Gläsern, die mit Photonenstrahlung bekannter Energie bestrahlt werden, läßt sich die Strahlenqualität bestimmen. Die Energieabhängigkeit der Dosisanzeige, die beim Glas DOS 8 maximal bis zu einem Faktor 3,6 betragen kann, läßt sich mit Hilfe der Tiefendosisverteilung (s. Fig. 3) korrigieren.

Bei Optimierung der Methode kann die Richtungsabhängigkeit herabgesetzt werden. Bezogen auf einen Glasbereich sind die Flächen unter den RPL-Kurven (s. Fig. 3) für verschiedene Strahleneinfallswinkel .>£ annähernd gleich groß und damit auch bei unterschiedlicher Strahleneinfallsrichtung ein Maß für die im Glas 11 absorbierte Energiedosis.

Die Funktion aller Bausteine, die zum Ablauf der Messung der 3 RPL-Profile eines Dosimeterglases notwendig sind, wird durch den Rechner 27 (Fig. 2) gesteuert. Dazu gehört die Lage des schwenkbaren Spaltes 3, die Versorgung der beiden Drehspiegel 7 und 8 mit einem Strom, so daß der UV-Strahl 1 in die gewünschte Glastiefe in der gewünschten Koordinatenachse x,y oder ζ gelenkt wird ,die Wahl des optimalen Verstärkungsfaktors im Regelverstärker sowie die Messung der RPL-Intensität. :

Ebenso werden vom Rechner 27 selbsttätig unter Verwendung von gespeicherten Daten von Referenzgläsern Strahlenqualität, Einfallsrichtung und Dosismeßwert bestimmt und ausgedruckt sowie die RPL-Profile auf einem 4-Farben-P!otter graphisch ausgegeben. Weitere

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Rechenprogramme dienen zur automatischen Justierung des UV-Strahls 1 und zum Abgleich der Anzeige der gemessenen Glastiefe.

Um die Position des UV-Strahls 1 relativ zum Dosimeterglas 11 zu justieren, wird vor Beginn einer Meßserie anstelle eines normalen Dosimeters, d.h. anstelle eines Glashalters mit Dosimeterglas ein Glashalter mit einem Justierwürfel 17 in die Meßposition eingebracht (s. Fig. 5).

Dieser Justierwürfel 17 besteht aus einem kleinen Quader aus Phosphatglas II¹ , der mit einer hohen Dosis harter Photonenstrahlung bestrahlt wurde. 4 Flächen des Glases II¹ sind durch den Messingkörper 17 abgedeckt. Er ist durch 6 Bohrungen 18 von o,2 mm 0 durchbrochen, die bei einem Dosimeterglas einer Glastiefe von 2 und 6 mm für die entsprechende Koordinatenachse χ oder y oder ζ entsprechen. Wird der UV-Strahl 1 (nach Fig. 1) über den Justierwürfel 17 gelenkt und trifft durch ein Loch 18 auf das bestrahlte Glas im Innern, so mißt der Multiplier 12 starke RPL. Da in guter Näherung ein linearer Zusammenhang zwischen den Drehwinkeln der Scannerspiegel 7 oder 8 und der Glastiefe besteht, werden durch die beiden Winkel, die zum Erreichen der 2 Bohrungen 18 jeder Achse notwendig waren, die Parameter dieser Beziehung berechnet.

Als Träger für das würfelförmige Dosimeterglas 11 (8 χ 8x 8 mm ) sind verschiedene Glashalterungen verwendbar (s. Fig. 6 und 7).

Bei den beiden Ausführungen wird das Dosimeterglas 11 durch ein federndes Element (Zunge 15 in Fig. 6, Edelstahldraht 16 in Fig. 7) in der Halterung 19 (s. Fig. 1) gegen eine Fläche gedrückt und so durch Kraftschluß gehalten. Durch das Anpressen wird die Lage des Glaskörpers 11 relativ zu 2 Außenkanten des Trägers 19 genau definiert.

Die Verbindung Glas-Dosimeterhalterung ist leicht lösbar'zum Austauschen des Glases 11 und sie ist auch bei hoher Temperatur (Meßwertlöschung bei 4oo°)beständig.

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Leerseite

Claims

Kernforschungszentrum 75oo Karlsruhe, 17.o5.79

Karlsruhe GmbH PLA 792ο Ga/he

Patentansprüche;

Auswertegerät für Phosphatglasdosimeter mit differentieller Abtastung des Glases mit Lichtstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas · (11) während der Abtastung in drei Koordinaten (x,y,z)feststeht, daß nur ein einziges Licht-Bündel (1) der Abtastung dient, und daß mit einem schwenkbaren Spalt (3), zwei Drehspiegeln(7,8) und zwei feststehenden Spiegeln (9 lo) das Glas (11) in den drei Koordinaten fc,y,z) abtastbar ist.
2. Auswertegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Spalt (3) in einem feststehenden Teil des Beleuchtungsstrahles angeordnet ist, daß mit den beiden Drehspiegeln (7,8) Drehungen um zwei Achsen (13,14) ausführbar sind, die senkrecht zueinander stehen, wobei zur Abtastung jeweils einer Koordinate &■,y oder z) einer der beiden Drehspiegel (7 oder 8) ruht.
3. Auswertegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptrichtung des Beleuchtungsstrahls (1) um 36o° bzw. 27o° mittels der beiden Drehspiegel (7,8) und der feststehenden Spiegel <9.1o) gedreht wird.
4. Auswertegerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch

gekennzeichnet, daß der Detektor (12) fest über dem Glas (11) angeordnet ist.
5. Auswertegerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten fc,y,z) zueinander senkrecht stehen und die Abtastung jeweils senkrecht zu einer Oberfläche des quader- oder würfelförmigen Glases (11) erfolgt.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Auswertegeräte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas (11) durch ein federndes Element, wie eine Zunge (15) oder ein Draht (16), gegen eine Fläche gedrückt wird, wobei die Lage des Glases (11) relativ zu zwei Aussenkanten genau definierbar ist.
7. Auswertegeräte nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Justierung ein Justierwürfel (17) verwendbar ist, der das Glas (II¹) umgibt und mit Justierboarungen

(18) versehen ist.

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