DE3126964C2

DE3126964C2 -

Info

Publication number: DE3126964C2
Application number: DE19813126964
Authority: DE
Inventors: Hans-Juerg Dipl.-Phys. Dr. 8000 Muenchen De Kreiner
Original assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete 8013 Haar De GmbH
Current assignee: MUENCHENER APPARATEBAU FUER ELEKTRONISCHE GERAETE
Priority date: 1981-07-08
Filing date: 1981-07-08
Publication date: 1989-11-02
Also published as: DE3126964A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Aerosolmonitor zur Messung der Radioaktivitätskonzentration eines Gases, mit einem dem Strömungsweg des Gases durchquerenden, insbesondere bandförmigen Filtermedium, mit einem außerhalb des Strömungswegs angeordneten Detektor zur Messung der Radioaktivitätskonzentration auf dem Filtermedium und mit einer das Filtermedium mit im zeitlichen Mittel konstanter Geschwindigkeit durch den Strömungsweg und nachfolgend an einem Meßfenster des Detektors vorbei bewegenden Transportvorrichtung.

Ein solcher Aerosolmonitor ist aus dem Buch von H. Kiefer und R. Manshart "Strahlenschutzmeßtechnik", Karlsruhe 1964, Seiten 275, 276 bekannt. Das Gas, dessen Radioaktivitätskonzentration gemessen wer den soll, wird über einen Kanal, an dessen Mündung das Fil terband anliegt, durch das Filterband gesaugt. Das sich be wegende Filterband akkumuliert die radioaktiven Bestandteile des Gases, deren Radioaktivitätskonzentration nachfolgend gemessen wird, während sich das Filterband am Meßfenster des Detektors vorbei bewegt. Um den Verbrauch an Filterband mög lichst gering zu halten, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Filterbands sehr klein. Andererseits ist das Meßfen ster in Bewegungsrichtung des Filterbands erheblich brei ter als der Durchgasungsquerschnitt über den das Gas durch das Filterband strömt. Eine nur kurzzeitige Änderung, z. B. Erhöhung der Radioaktivitätskonzentration, bleibt über eine lange Zeitspannung innerhalb des Meßfensters. Innerhalb dieser Zeitspanne kann nicht oder nur mit sehr großem auswertetechnischen Aufwand festgestellt werden, daß die vom Detektor erfaßte Radioaktivitätskonzentration nicht auf einen Dauerzustand, sondern auf eine nur kurz andauern de, impulsartige Erhöhung zurückzuführen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aerosolmonitor der ein gangs näher erläuterten Art auf konstruktiv einfache Weise so zu verbessern, daß Radioaktivitätskonzentrationsände rungen und insbesondere Radioaktivitätskonzentrationsspit zen, deren Dauer kleiner als ihre Verweildauer im Meßbe reich des Detektors ist, rascher erkannt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Filtermedium und dem Meßfenster des Detektors eine Abschirmblende angeordnet ist, die zumindest auf der dem Strömungsweg des Gases in Bewegungsrichtung des Filter mediums abgewandten Seite des Meßfensters einen in Bewegungs richtung zunehmenden Flächenbereich des Meßfensters zum Filtermedium hin abschirmt. Die Abschirmblende verringert den Einfluß der Radioaktivitätskonzentration des Filterme diums auf das Ausgangssignal des Detektors also um so mehr, je mehr sich die entsprechenden Bereiche des Filtermediums der in Bewegungsrichtung vorn gelegenen Seite des Meßfensters nähern. Die Radioaktivitätsbeiträge der neu in den Meßbe reich des Detektors eintretenden Bereiche des Filtermediums erscheinen hingegen ungeschwächt im Ausgangssignal des De tektors. Bei verglichen mit der Verweildauer im Meßbereich des Detektors kurzen Änderungen läßt sich die Tendenz der Änderung rascher erkennen. Weiterhin läßt sich auch das zeitliche Auflösungsvermögen für mehrmalige, kurz aufeinanderfolgende Änderungen erhöhen.

Bei dem Filtermedium kann es sich um ein Filterband handeln, welches kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit be wegt wird oder aber intermittierend transportiert wird. Anstelle des Filterbands kann auch schüttfähiges Filter material, wie z. B. schüttfähiges Molekularsiebmaterial mit z. B. körniger oder kugelförmiger Struktur benutzt wer den.

Auf der dem Strömungsweg des Gases in Bewegungsrichtung des Filtermediums zugewandten Seite des Meßfensters ist be vorzugt zumindest ein dem Filterdurchgasungsquerschnitt des Strömungswegs hinsichtlich Form und Größe entsprechender, wirksamer Flächenbereich des Meßfensters nicht abgeschirmt. Auf diese Weise wird erreicht, daß neu in den Meßbereich des Detektors eintretende radioaktiv kontaminierte Bereiche des Filtermediums vollständig in das Meßergebnis eingehen, so daß insgesamt eine relativ hohe Nachweisempfindlichkeit und hohe Ansprechempfindlichkeit erreicht wird. Zweckmäßi gerweise bedeckt die Abschirmblende nur etwa 50 bis 70% der Fläche des Meßfensters.

Die Form der Abschirmblende soll so gewählt sein, daß sie die effektive Meßfläche des Meßfensters in Bewegungsrichtung des Filtermediums zunehmend verringert, d. h. den Einfluß der entsprechend den Durchgangsquerschnitt auf dem Filter medium angesammelten Radioaktivitätskonzentration auf das Ausgangssignal des Detektors in Bewegungsrichtung des Filter mediums abnehmen läßt. Die Abnahme des Einflusses kann bei spielsweise linear erfolgen. Vorzugsweise ist aber vorgesehen, daß die Abschirmblende die wirksame Fläche des Meßfensters in Bewegungsrichtung des Filtermediums exponentiell ver ringert. Eine solche Abschirmblende schirmt beispielsweise mit einer Halbwertszeit von 1 Stunde bei entsprechend ge wählter Bewegungsgeschwindigkeit des Filtermediums nach 1 Stunde 50% des Durchgasungsquerschnitts und nach 2 Stun den hiervon wiederum die Hälfte also insgesamt 75% des Durchgasungsquerschnitts ab. Exponentiell gestaltete Ab schirmblenden haben auswertungstechnische Vorteile, da sich aus dem Absolutbetrag des Detektorausgangssignals und dessen zeitlichen Gradienten ein Näherungswert für den Endwert der sich ändernden Radioaktivitätskonzentra tion extrapoliert werden kann.

Da die Verteilung der Radioaktivitätskonzentration über den Durchgasungsquerschnitt nichtlinear sein kann, be steht die Abschirmblende vorzugsweise aus mehreren Ab schirmzungen, die von der dem Strömungsweg des Gases abge wandten Seite des Meßfensters ausgehen und sich entgegen der Bewegungsrichtung des Filtermediums verjüngen. Durch geeignete Wahl der Form der Abschirmzungen und der dazwi schen sich ergebenden, nicht abschirmenden Spalte, kann die Wirkung der Abschirmblende optimiert werden. Bevorzugt wer den insbesondere spiegelsymmetrische Anordnungen der Abschirm zungen.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt in Bandlängsrichtung durch einen Filterband-Aerosolmonitor;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Aerosolmonitor in Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3A ein Zeitdiagramm der tatsächlichen Radioaktivitäts konzentration eines Gases; und

Fig. 3B ein Zeitdiagramm der mittels eines Filterband- Aerosolmonitors nach Fig. 1 gemessenen Radio aktivitätskonzentration des Gases.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen zur Messung von α- oder β- Strahlung eines Gases geeigneten Aerosolmonitor, in den das Gas, dessen Radioaktivitätskonzentration gemessen wer den soll, bei 1 in einen Durchgasungskanal 3 eintritt und bei 5 wieder austritt. Das Gas strömt hierbei durch ein Filterband 7, welches von einer nicht dargestellten Trans portvorrichtung mit im zeitlichen Mittel konstanter Ge schwindigkeit durch den Kanal 3 in Richtung eines Pfeils 9 hindurch gezogen wird. In Bewegungsrichtung 9 voraus gelegen ist ein Detektor 11 mit der Bestäubungsseite des Filterbands 7 zugewandtem Meßfenster 13 angeordnet. Der Detektor 11 mißt die bei der Durchgasung des Filterbands 7 auf diesem akkumulierte Radioaktivitätskonzentration. Das Meßfenster 13 hat Kreisquerschnitt. Der Durchgasungs kanal 3 hat im Bereich des Filterbands 7 einen etwa sichel förmigen, der Randform des Meßfensters 13 etwa ange paßten Strömungsquerschnitt 15, dessen Form ungefähr die Form des momentanen radioaktiven Bstäubungsbilds des Filterbands 7 bestimmt.

Zwischen dem Meßfenster 13 und dem Filterband 7 sind zwei Abschirmzungen 19 aus einem α- oder β-Strahlung abschir menden Material, beispielsweise Blei, angeordnet. Die Ab schirmzungen stehen von dem in Bewegungsrichtung 9 des Filterbands 7 vorn gelegenen Endbereich des Meßfensters 13 ab und verjüngen sich gegen die Bewegungsrichtung 9. Ein dem Kanal 3 zugewandter Bereich des Meßfensters 13, der zumindest das vom Durchgasungsquerschnitt 15 erzeugte mo mentane Bestäubungsbild hinsichtlich seiner Form und Größe umschließt, ist frei von Abschirmmaterial. Die Abschirm zungen 19 sind bezogen auf eine durch den Mittelpunkt des Meßfensters 13 verlaufende Längsmittellinie symmetrisch an geordnet. Ihre Form ist so gewählt, daß der Einfluß der Radioaktivitätskonzentration des sichelförmigen Bestäu bungsbilds auf das Meßergebnis nach Eintritt in den Be reich der Abschirmzungen 19 exponentiell abnimmt. Die Ab schirmzungen 19 schirmen etwa 50 bis 70% der Fläche des Meßfensters ab.

Mit Hilfe der Abschirmzungen 19 wird erreicht, daß bezogen auf die Verweildauer im Bereich des Meßfensters 13 kurze Änderungen, beispielsweise Anstiege der Radioaktivitäts konzentration des Gases als solche erfaßt werden. Fig. 3A zeigt ein Beispiel für den Verlauf der tatsächlichen Akti vitätskonzentration A des Gases abhängig von der Zeit t. Von einem ansonsten konstanten Wert nimmt die Aktivitäts konzentration A zum Zeitpunkt t ₀ zu und nach einer relativ kurzen Zeitspanne zum Zeitpunkt t ₁ wieder auf den ursprüng lichen Wert ab. In Fig. 3B ist die zugehörige gemessene Ra dioaktivitätskonzentration A′ abhängig von der Zeit t darge stellt. Das Bestäubungsbild erreicht zum Zeitpunkt t ₂ die nächstgelegene Kante des Meßfensters 13, so daß es nachfol gend zu einem Anstieg des Ausgangssignals des Meßdetektors kommt. Das Ausgangssignal bleibt, während das Bestäubungs bild über die abschirmfreie Zone des Meßfensters 13 bewegt wird, etwa konstant, um dann nach Erreichen der Abschirm zungen 19 exponentiell wieder abzunehmen. Zum Zeitpunkt t ₃ verläßt das auf die sprunghafte Änderung der Aktivitätskon zentration des Gases zurückzuführende Bestäubungsbild das Meßfenster 13. Die Abschirmzungen 19 bewirken eine zeitlich exponentiell zunehmende Abschwächung des Einflusses der Ak tivitätskonzentrationsänderung auf das Ausgangssignal des Detektors 11, so daß bereits frühzeitig die Richtung der Änderung erkannt werden kann. In Fig. 3B ist gestrichelt der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Detektors 11 ohne Verwendung der Abschirmzungen 19 eingezeichnet. Die Ab nahme des Ausgangssignals läßt erst relativ spät erkennen, daß es sich lediglich um eine kurzzeitige Änderung der tat sächlichen Radioaktivitätskonzentration des Gases gehandelt hat. Die Abschirmzungen 19 verbessern darüber hinaus das Auflösungsvermögen des Detektors 11 für mehrere, verglichen mit der Verweildauer im Bereich des Meßfensters 13 kurz auf einanderfolgende Änderungen der Radioaktivitätskonzentration.

Um Änderungen der Radioaktivitätskonzentration rascher er kennen und rascher einen Näherungswert für den bei der Än derung zu erwartenden Endwert der Radioaktivitätskonzentra tion ermitteln zu können, können auswerteseitig Korrekturen des Ausgangssignals des Detektors durchgeführt werden. Die Korrektur läßt sich bei exponentieller Gestaltung der Ab schirmzungen 19 auf einfache Weise dadurch erreichen, daß dem Absolutbetrag der gemessenen Radioaktivitätskonzentra tion ein vorbestimmter Anteil ihres zeitlichen Gradienten sowie ggf. eines weiteren konstanten Anteils additiv über lagert wird.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 verläuft das Filterband 7 zwischen dem Durchgasungskanal 3 und dem Meßfenster 13 im wesentlichen eben. Im Einzelfall kann der Abstand zwischen dem Durchgasungskanal 3 und dem Meßfenster 13 deshalb relativ groß werden, was sich nachteilig auf die Dauer der Verzöge rungszeit t ₀ bis t ₂ (Fig. 3b) auswirkt. Diese Verzögerungs zeit kann erheblich reduziert werden, wenn zumindest der ab führende Teil des Durchgasungskanals 3 in den nicht abge schirmten Bereich des Meßfensters 13 gelegt wird, oder mit anderen Worten, der Beaufschlagungsort des Filterbands 7 so gelegt wird, daß der Ort der Aerosolsammlung (Durchgasungs querschnitt 15) direkt vor dem Meßfenster des Detektors 11 angeordnet wird. Zweckmäßigerweise wird dies dadurch erreicht, daß das Filterband in einem Bereich innerhalb des Meßfensters 13 um eine zum Meßfenster 13 hin konvex gekrümmte Kante umgelenkt wird, von der auch der abführende Teil des Durchgasungskanals wegführt. Auf diese Weise wird das Filterband in einem inner halb des Meßfensters 13 gelegenen Bereich bestäubt, so daß die Verzögerungszeit zwischen Aerosolbeaufschlagung und Aktivitätserfassung sehr klein bleibt.

Claims

1. Aerosolmonitor zur Messung der Radioaktivitätskon zentration eines Gases, mit einem den Strömungsweg des Gases durchquerenden, insbesondere bandförmigen Filtermedium, mit einem außerhalb des Strömungswegs angeordneten De tektor zur Messung der Radioaktivitätskonzentration auf dem Filtermedium und mit einer das Filtermedium mit im zeitlichen Mittel konstanter Geschwindigkeit durch den Strömungsweg und nachfolgend an einem Meßfenster des Detektors vorbei bewegenden Transportvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filtermedium (7) und dem Meßfenster (13) des Detektors (11) eine Abschirmblende (19) angeordnet ist, die zu mindest auf der dem Strömungsweg (3) des Gases in Be wegungsrichtung des Filtermediums (7) abgewandten Sei te des Meßfensters (13) einen in Bewegungsrichtung (9) zunehmenden Flächenbereich des Meßfensters (13) zum Fil termedium (7) hin abschirmt.

2. Aerosolmonitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Strömungsweg (3) des Gases in Bewe gungsrichtung (9) des Filtermediums (7) zugewandten Seite des Meßfensters (13) zumindest ein dem Filter durchgasungsquerschnitt (15) des Strömungswegs (3) hinsichtlich Form und Größe entsprechender, wirksamer Flächenbereich des Meßfensters (13) außerhalb der Abschirmblende (19) gelegen ist.

3. Aerosolmonitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmblende (19) etwa 50% bis 70% der Fläche des Meßfensters (13) zum Filtermedium (7) hin abschirmt.

4. Aerosolmonitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmblende (19) die wirksame Fläche des Meßfensters (13) in Bewegungsrichtung des Filterme diums (7) exponentiell verringert.

5. Aerosolmonitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmblende wenigstens eine von der dem Strö mungsweg (3) abgewandten Seite des Meßfensters (13) aus gehende, entgegen der Bewegungsrichtung (9) des Filter mediums (7) sich verjüngende Abschirmzunge (19) auf weist.

6. Aerosolmonitor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mehreren nebeneinander gelegenen Abschirm zungen (19) bis zum Rand des Meßfensters (13) reichende, nicht abschirmende Spalte vorgesehen sind.

7. Aerosolmonitor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfenster (13) Kreisform hat und daß mehrere Abschirmzungen (19) und/oder mehrere die Abschirmzungen voneinander trennende, nicht abschirmende Spalte spiegel symmetrisch zu dem in Bewegungsrichtung des Filterme diums (7) verlaufenden Durchmesser ausgebildet sind.

8. Aerosolmonitor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmzungen (19) beiderseits eines mittig zum Meßfenster (13) in Bewegungsrichtung verlaufenden Spalts angeordnet sind.