-
Die Erfindung betrifft ein Stabdosimeter gemäß dem
-
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Für Personen, die beruflich ionisierenden Strahlen ausgesetzt sein
können, mußnachden Strahlenschutzvorschriften (Strahlenschutzverordnung, Röntgenverordnung)
die Personendosis, das heißt die Aquivalentdosis für Weichteilgewebe, gemessen an
einer für die Strahlenexposition repräsentativen Stelle der Körperoberfläche, ermittelt
werden.
-
Mit der Messung kann der Nachweis der Einhaltung der Vorschriften
über die höchstzulässige Strahlenbelastung erbracht werden. Zur Messung der Personendosis
und zur Warnung bei Uberschreitung festgelegter Dosiswerte, sind eine Anzahl Geräte
bekannt.
-
Taschendosimeter werden häufig wegen ihrer Form auch Stabdosimeter
genannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Luftkondensator
(Ionisationskammer).
-
Vor der Messung der Dosis muß dieser Kondensator aufgeladen werden.
Hierzu wird das Dosimeter in ein Ladegerät l gesteckt, dabei kommt der axial durchgeführte
versenkt angeordnete Metallstift mit dem spannungsführenden Teil des Ladegerätes
in Verbindung. Die im Kondensatorfeld bei Strahleneinwirkung entstehenden Ladungsträger
fanden zu den Elektroden und geben dort ihre Ladung ab. Infolgedessen entlädt sich
der Kondensator nach und nach. Der Spannungsrückgang ist ein Maß für die Dosis.
Sofern keine Strahlenexposition erfolgt,ist bei einwandfreien Taschendosimetern
der zeitliche Spannungsrückgang (Selbstentladung) kleiner als 2% pro Tag, bezogen
auf den Skalenendwert. Dieses direkt ablesbare Taschendosimeter ist mit einem Elektrometer
ausgerüstet; es kann mit Hilfe einer eingebauten Optik abgelesen
werden,
wenn man in das Gerät in Richtung einer Lichtquelle schaut. Ein aufgeladenes Gerät
muß O anzeigen.
-
Die Vorteile eines Stabdosimeters bestehen darin, daß es jederzeit
ablesbar ist, eine weitgehende Unabhängigkeit des Meßwertes von der Strahlenenergie
aufweist und eine gute Unabhängigkeit der Anzeige von der Strahlenrichtung neben
einer hohen Genauigkeit besitzt. Die Nachteile eines solchen Gerätes liegen darin,
daß eine regelmäßige Aufladung erforderlich ist, daß es empfindlich ist gegen Feuchtigkeit
und damit eine relativ hohe Selbstentladung erfolgt. Desweiteren besitzt es einen
beschränkten bzw. eingeengten Meßbereich und keine akustische Warnmöglichkeit beim
Erreichen der Dosisschwellwerte.
-
Bekannt sind auch sogenannte Monitore, damit sind elektronische Dosimeter
gemeint, die ein akustisches Zeichen geben, wenn ein bestimmter Dosiswert überschritten
wird. Es sind auch Dosiswarngeräte bekannt, die bei Grenzwertüberschreitungen der
Dosisleistung ansprechen.
-
Je größer die Dosisleistung ist, um so höher ist der Warnton. Es ist
daher leicht festzustellen, ob man sich im Bereich größerer oder kleinerer Dosisleistungen
begibt.
-
Der Alarm kann beispielsweise durch Drehen eines Knopfes abgestellt
werden. Nach dieser Manipulation ist das Gerät wieder für einen neuen Einsatz bereit.
Für die Stromversorgung der tragbaren Geräte dienen Batterien.
-
Diese Dosimeter sind durch ihren diskreten elektronischen Aufbau teilweise
direktanzeigend, jedoch mit den vorgenannten Stabdosimetern an Größe, Bauform und
Gewicht nicht zu vergleichen.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin ein elektronisches
Taschendosimeter
bzw. Stabdosimeter für die Personendosimetrie zu schaffen, das die Vorzüge des bekannten
Stabdosimeters nach dem Elektrometerprinzip wie kleine Bauform, direkte Ablesbarkeit,
geringes Gewicht, mit denen der bekannten elektronischen Taachendosimetern, wie
direkte Ablesbarkeit, großer Ablesebereich, direktesWarnung von ionisierender Strahlung
(Dosisleistungsanzeige), fest eingestellte Dosiswarnschwellen miteinander vereinigt.
-
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs
1 beschriebene technische Lehre vermittelt.
-
Das Dosimeter-Gehäuse besitzt eine zylindrische, einem Kugelschreiber
ähnliche Form und ist hermetisch gekapselt. Zentrisch im Gehäusetubus untergebracht
ist ein energiekompensiertes Geiger-Müller-Zählrohr, das die radioaktive Gammastrahlung
detektiert und mittels mikroelektronischer in Hybridtechnik realisierte Integration
der Bauteile bewertet und gespeichert auf einen eingebauten 6-stelligen LCD-Display,
die akkumulierte Dosis in den gesetzlichen Einheiten zur Anzeige bringt und bei
festgelegten Dosiswarnschwellen akustisch warnt.
-
Die Befestigungsklammer des Geräts kann mit einem Schalter zur Einstellung
der Dosiswarnschwellen verbunden sein.
-
Die Zeichnungen erläutern eine Ausführungsform der Erfindung: Fig.
1 zeigt schematisch ein Stabdosimeter gemäß Erfindung im Längsschnitt, Fig. 2 stellt
die im Gehäuse des Dosimeters untergebrachten Bauteile im einzelnen in perspektivischer
Sicht da und
Fig. 3 erläutert ein Schaltbild des erfindungsgemäßen
Dosimeters.
-
Gemäß Fig. 1 der Zeichnung besteht das Dosimeter aus einem dünnwandigen
hermetisch abgeschlossenen Aluminiumgehäuse, in welchem die Baugruppen untergebracht
sind. Die einzelnen Baugruppen bestehen aus dem akustischen Signalgeber 1, dem Anzeigemodul
2, der Befestigungsklammer 3, dem Geiger-Müller-Zählrohr 4, dem Energiekompensationsfilter
5, dem Hybridschaltkreis 6, der Leiterplatte 7, dem Hochspannungsgenerator 8, dem
Dosimetergehäuse 9, der Batterie 10, der Batteriehülse 11 und dem Batteriedeckel
12.
-
In Fig. 2 sind die Bauteile gemäß Fig. 1 im einzelnen aufgeführt.
Die zusätzlichen Teile bestehen aus einer dünnwandigen Membran 13 zum wasserdichten
Abschluß des Gehäuses 9, einer Fensterabdeckung 14, einer Kontaktfeder 15, einer
Isolierbuchse 16, dem Batterieanschluß 17, der Folie 18 an der Batterie 10 mit mechanischem
Schutz 19 und einem Sichtfenster 20.
-
Fig. 3 zeigt schließlich schematisch die Ausführungsform eines Schaltbildes
mit dem Anzeigemodul 2. Die dort angegebenen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen
Bauteile, wie sie in Fig. 1 genannt sind.
-
Die Funktion des erfindungsgemäßen Gerätes ist wie folgt: Da sich
beim Geiger-Müller-Zählrohr 4 die durch die eingetretenen Quanten oder Teilchen
ausgelöste Gasentladung durch Ionisation über das gesamte Zählrohr ausbreitet, ist
die gebildete Ladungsmenge ausschließlich eine Funktion der angelegten Betriebsspannung
und der
Zählrohrdimension. Da jedoch die Gammaempfindlichkeit von
Zählrohren abhängig ist von der Energieder Strahlung, wird mit externen Energiekompensationsfiltern
5 der Empfindlichkeitsverlauf linearisiert. Das Geiger-Müller-Zählrohr 4 ist von
einem Energiekompensationsfilter 5 umgeben, mit dem es möglich ist, am Zählrohr
4 Impulse entsprechend der Gammadosisleistung in dem vorgeschriebenen Energiebereich
der Winkelabhängigkeit und der durch die gewählte Bauform hervorragenden Rundum-Charakteristik
abzunehmen. Der verarbeitenden Folgeelektronik 6 fallen schwerpunktmäßig zwei Aufgaben
zu.
-
Einmal werden die Zählrohrimpulse nomiert, bezogen auf die Exemplarstreuung
der Geiger-Müller-Zählrohre 4 und konditioniert, bezogen auf Amplitude und Impulsbreite
bei nachfolgender Bewertung fest eingestellter Warnschwellen unter Berücksichtigung
der zur Anzeige kommenden Größen. Der zweiten Aufgabe sind Speicherung 6 und Anzeige
2 des Meßwertes zugeordnet. Hier ist ein Modul 2 eingesetzt, welcher aus einem VLSI-CMOS-Schaltkreis
besteht, der alle Zähl- und Anzeigevorgänge bereitstellt und eine 6-stellige 7-Segment-LCD-Anzeige
ansteuert.
-
Die Baugröße des Gerätes, die Erzeugung einer zum Betreiben des Geiger-Müller-Zählrohres
4 notwendigen Hochspannung aus einer relativ kapazitätsarmen Batterie 10, die indirekte
Anzeige des Meßwertes und Erzeugung eines akustischen Signals 1 zur Warnung bei
Uberschreitungen von Schwellwerten, setzt den Einsatz von Bauelementen der Mikroelektronik
6 voraus. Der Gehäusetubus 9, im vorliegenden Beispiel zylindrisch, nimmt alle zur
Funktion Dosimeters notwendigen Bauteile auf. Im oberen Bereich zur Trageebene,
ist die akustische Warneinrichtung 1 untergebracht, welche durch eine dünnwandige
Membran 13 zur Haltekammer 3 des Gehäuses wasserdicht hermetisch
verschließt.
Die Leiterplatte 7 nimmt alle zur Funktion wichtigen Bauteile und Bauelemente wie
Anzeigemodul 2, Geiger-Müller-Zählrohr 4, Energiekompensationsfilter 5, die elektronische
Logik, untergebracht in einem Hybrid-Schaltkreis 6 und den Hochspannungsgenerator
8 auf.
-
Diese Leiterplatte ist lagerichtig im Gehäusetubus 9 untergebracht.
Der untere Bereich des Dosimeters, bezogen auf die Trageebene ist hermetisch dicht,
elektrisch leitend verschlossen durch die Batteriehülse 11, welche die Minusspannung
der Batterie 10 über den Batteriedeckel 12 an den Gehäusetubus 9 zur statischen
und elektromagnetischen Abschirmung weitergibt. Die positive Spannung der Batterie
10 wird über eine Isolierbuchse 16 einer Kontaktfeder 15 und einen Kontaktstift
17 an den Innenraum des Gehäusetubus 9 auf die Leiterplatte 7 weitergegeben. Verschlossen
ist das Dosimetergehäuse mit dem Batteriedeckel 12, der auf seiner Innenseite eine
Isolierung 18 mit einem aufgebrachten mechanischen Schutz 19 in Form eines Metallplättchens
hat. Die während des Einsatzes akkumulierte Strahlendosis und das Einsetzen einer
fest eingestellten Dosiswarnschwelle kann nun über den Rücksetzmechanismus durch
Unterbrechen der Versorgungsspannung des Dosimeters mit, z.B. der Spitze eines Kugelschreibers,
über ein Loch, welches sich in der Mitte des Batteriedeckels befindet, zurückgesetzt
werden. Ein sich im inneren des Batteriedeckels befindlicher Kontaktkreis wird mit
Hilfe einer, z.B. Kugelschreiberspitze, über den mechanischen Schutz 19, welcher
über eine dichte Folie 18 auf die Batterie 10 drückt, unterbrochen und setzt so
das Dosimeter (Anzeige und Warnschwelle) über die Batteriespannungsunterbrechung
auf "0". Der positive Pol des Batterieanschlusses 17 in der Batteriehülse 11 ist
über die dichte Buchse 16 mit der Feder 15 mechanisch elastisch
gelagert,
sodaß diese Unterbrechung einwandfrei in Richtung der Dosimeterachse durchgeführt
werden kann.