DE3332965A1

DE3332965A1 - Festkoerperdosimeter

Info

Publication number: DE3332965A1
Application number: DE19833332965
Authority: DE
Inventors: Bertram Burgkhardt; Ernst 7514 Eggenstein Piesch; H.-Gerhard 7500 Karlsruhe Röber
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1983-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1985-03-28
Also published as: JPS6073479A

Description

333296E

Kernforschungszentrum 75 Karlsruhe, den 7.9.83 Karlsruhe GmbH _ „-.-.„

ANR 1 oo2 597 ^{PLA 8339}

Festkörperdosimeter

Die Erfindung betrifft ein Festkörperdosimeter zur Messung von Gammastrahlung, bestehend aus einem energieabhängigen, prismatisch ausgebildeten Festkörperdetektor und einer perforierten Filterkombination. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Energiekompensationsfilter für TLD-, RPL- oder TSEE-Festkörperdetektoren zur Anpassung des von der Gammaenergie abhängigen Ansprechvermögens (Meßwert/Meßgröße) an die im Strahlenschutz interessierenden Meßgrößen.

Entsprechend den verschiedenen Strahlenschutzgrenzwerten wird zwischen den folgenden Meßgrößen der Äquivalentdosis unterschieden:

- der Hautdosis in 0,07 mm Gewebetiefe,

- der Augenlinsendosis in 3 mm Gewebetiefe,

- der Tiefendosis in 10 mm Gewebetiefe (H_1n),

- der effektiven Äquivalentdosis (H --).

Hierfür werden unterschiedliche Standardionendosis- bzw. Äquivalentdosis-Umrechnungsfaktoren vorgegeben ^T, -2j

Filmdosimeter benutzen beispielsweise flache Filter, die beiderseitig des Filmes angeordnet sind. Meßwert ist die fotografische Schwärzung hinter dem Filter. Für voluminöse

3 Detektoren, z.B. RPL-Gläser der Größe 8x8x4,7mm, werden bevorzugt kugelförmige Filter' mit einem Lochanteil eingesetzt /3.47. Diese Kuge!dosimeter werden unter anderem

"" 3

auch für TLD-Detektoren der Größe 3 χ 3 χ 0,9 mm verwendet £SJ'. Für RPL- und TL-Dosimeter sind auch zylindrisch angeordnete perforierte Filter entwickelt worden /ßj.

Die zunehmende Automatisierung des Meßvorganges führt insbesondere zum Einsatz flacher RPL-Gläser der Größe 16x16 χ 1,5 mm pT. Die Kombination von zentrisch angeordneten

Filtern, insbesondere eines Plastikfilters im Zentrum und zentrisch angeordneter Zinn- und Aluminiumfilter an der Peripherie, ermöglichen hier die Dosismessung sowohl hinter dem Gesamtfilter als auch hinter Teilfilterbereichen. Damit ist es unter anderem auch möglich, die Dosis in bestimmten Teilenergiebereichen zu bestimmen.

Die an die Erfindung gestellt Aufgabe besteht nunmehr darin, eine einfache perforierte Flachfilterkombination für die Bestrahlung eines Festkörperdetektors im Gammastrahlungsfeld zu bieten, die es erlaubt, die Auswertung des Festkörperdetektors, bei der durch UV-Anregung eine Erzeugung von auszumessender Fluoreszenzstrahlung erfolgt, sowohl wie bisher über eine gesamte seitliche Festkörperdetektorfläche durchzuführen, als auch eine UV-Lichtanregung in einem schmalen Bereich mit einem ausgeblendeten UV-Strahl senkrecht zu verschiedenen Seitenflächen des Festkörperdetektors, eventuell sogar mit schrittweiser Abtastung, vorzunehmen, wobei diese letztere Methode entsprechend verschiedene Meßwerte liefert. Damit wäre auch eine Laseranregung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.

Die weiteren Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausfuhrungsformen der Erfindung wieder.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäß. angewendeten Filterkombination bestehen darin, daß die UV-Lichtanregung senkrecht zur Längsausdehnung der Filteranordnung erfolgen kann. Ebenso kann ein UV-Strahl zur Fluoreszenzanregung verwendet werden, der den Festkörperdetektor

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nur in einem vorgegebenen Teilbereich, z.B. 1/10 bis 9/10 des Festkörpervolumens, durch die Schmalseite anregt. Die Auswertung erfolgt in vorteilhafter Weise mit ausge-

auch

blendeteiu UV-Licht/parallel zur Ausdehnung der Filterkombination, so daß die Ausmessung in Festkörperdetektor (Glas)-bereichen möglich ist, die bei Bestrahlung in der Halterung (Kapselung) mit unterschiedlichen Metallteilen abgedeckt worden sind. Zur gleichzeitigen Messung verschiedener Meßgrößen kann u.a. der Querschnitt der. UV-Lichtanregung verändert werden. Dies gelingt in einfacher Form mit vorgeschalteten optischen Blenden, wobei das energieabhängige Ansprechvermögen des Detektors in gewünschter Weise verändert und damit der Meßgröße angepaßt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Fig . 1 bis 4 näher erläutert:

Die Figur 1 zeigt ein Festkörperdosimeter, das im wesentlichen aus dem Festkörperdetektor 4 (z.B. RPL-Glas der Abmessung 16 χ 16 χ 1,5 mm ), der Filterkombination 1 und einer Halterung 14 besteht. Die Filterkombination setzt sich aus zwei identischen Halbteilen · 2, 3 zusammen, die auf den beiden Breitseiten des prismatisch (hier flachguaderförmig) ausgebildeten Festkörperdetektors 4 angeordnet " ·.'- · sind. Die Halbteile 2, 3 bestehen jeweils aus zwei parallel zueinander liegenden bzw. verlaufenden Metallstreifen 5, 6 bzw. 7, 8, die einen Schlitz 9 bzw. 15 zwischen sich freilassen. Diese Schlitze 9 bzw. 15 sind mit Materialstreifen 10 ausgefüllt, welche aus einem die Gammastrahlung, die auf das Dosimeter trifft, wenig oder nahezu nicht absorbierenden Material, z.B. Cu geringer Stärke oder Plastik bestehen.

Die gesamte Anordnung von Filterkombination 1 und Festkörperdetektor 4 wird während der Bestrahlung mit Gammastrahlung in einer Kapselung 14 zusammengehalten. Sie be-, steht in bevorzugter Weise aus zwei Kunststoffteilen, die zusammengesetzt äußerlich ebenfalls eine Quaderform ergeben. Im Innern sind entsprechende Ausnehmungen für die Filterkombination 1, Festkörperdetektor 4 bzw. weitere Teile vorgesehen.

Die Ausmessung der Festkörperdosimeter 4 erfolgt ohne Filterkombination.1 bzw. Kapselung 14. Nur der Festkörper evtl. in einer Halterung wird mit UV-Strahlung angeregt, z.B._r wie in Figur 1 dargestellt, mit Strahlung 16, 17 von rechteckigem Querschnitt auf zwei Schmalseiten oder über eine ganze Schmalseite hinweg, wobei z.B. der UV-Strahl 17 auch noch längs einer Schmalseite (wie dies durch ein Doppelpfeil veranschaulicht ist) bewegt werden kann.

Erschwerend bei einer gebündelten ÜV-Strahlanregung 16, 17 ist die Tatsache, daß Fluoreszenz nicht nur im Glasbereich der UV-Strahlenausblendung erfolgt, sondern daß durch Streuung des UV-Lichtes im Glas 4 auch benachbarte Glasbereiche zur Fluoreszenz angeregt werden, welche bei der Bestrahlung im Feld in der Kapselung 14, z.B. innerhalb der Filterkombination 1 von absorbierenden Filterteilen 5 bis 8 nicht abgedeckt worden sind.

Zur Optimierung der Filterkombination 1 wurden umfangreiche Messungen durchgeführt, bei denen Dicke, Breite und Länge der Metallstreifen 5 bis 8 aus z.B. Sn sowie der Abstand der beiden jeweiligen Zinnfilterteile 5 und. 6 bzw. 7 und 8 zur Erzeugung der Perforierung (Schlitze 9,10) variiert wurden. Der Plastikteil 10 der Filterkombination 1 (Lochanteil bzw. Perforierung) wurde zur Anpassung an die vorgegebene Meßgröße im unteren Dosisbereich zusätzlich mit unterschiedlich dicken Kupferfolien 11 abgedeckt.

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Zur Herabsetzung der Richtungsabhängigkeit war es u.a. erforderlich, die Metallstreifen 5 bis 8 größer als das Glas 4 auszulegen. Die seitlich über das Glas 4 stehenden Filterteile 5 bis 8 reduzieren die überempfindlickeit bei . schräg einfallender Gammastrahlung. Eine zusätzliche Reduzierung der Richtungsabhängigkeit der Anzeige kann durch eine seitlich vorhandene Glashalterung einerseits und durch zusätzlich an der Vorderseite und Rückseite der Kapselung 14 angebrachten Kupferfilter 12, 13 andererseits (nur zwei dargestellt) erreicht werden.

Die Figur 2 verdeutlicht die Optimierung der Filterung durch Änderung der Breite der Filterteile 5 bis 8 und der über das Glas 4 hinausreichenden Filterteile. Damit wird die Unter- bzw. Überbewertung der Dosisanzeigen auf + 20 % herabgesetzt.

Für zwei Ausführungsbeispiele einer Filterkombination 1 die erzielte Energieabhängigkeit der Dosisanzeige

3 für ein RPL-Glas 4 der Größe 16 χ 16 χ 1,5 um in Figur 3 und 4 wiedergegeben. Zur Messung der unterschiedlichen Meßgrößen können hierbei verschiedene Filterkombinationen, aber auch die Messung in verschiedenen Glasbereichen herangezogen werden. Die beiden Filterkombinationen 1 weisen folgende Größen auf:

1. Metallstreifen 5 bis 8 sind 1 mm dick; die Plastikteile 10 sind 3,3 mm breit; Material ist Sn (Messung von H₁₀).

2. Metallstreifen 5 bis 8 sind 1 mm dick, die Schlitze 9, 15 sind 2,9 mm breit und mit Teilen 10 aus der Kombination Plastik und Cn von 0,03 mm (Filter 11) ausgefüllt.

Literaturstellen:

/\7 Kramer, R., and Drexler, G., On the calculation of the effective dose equivalent, Rad. Prot. Dosimetry, Vol. 3, No. 1/2, p. 13-24 (1982).

/27 ANSIN13.11. in press (1983).

/3_7 Piesch E. , New Developments and Aspects in Phosphate Glass Dosimetry, KfK Karlsruhe, Externer Bericht 10/70-1 (1970).

Piesch, E., Developments in radiophotoluminiescence dosimetry in Topics on radiation dosimetry, Editor. F. Attix, Academic Press, p.461-532 (1972)

/37 Piesch, E., Application of TLD systems for environn atalmonitoring, Editor. M. Oberhofer and A. Scharmann, p. 207 (1981)

[€] Burgkhardt, B., Piesch, E., KfK-Bericht Nr. 1484, (1971)

/7_7 Piesch, E., State of the Art in Radiophotoluninescence Dosimetry, 4th Information Euratom Seminar on the Radiation Protection Dosemeter Intercomparison Programme, Bilthoven (1982).

Claims

KernforschungsZentrum 75 Karlsruhe, den 7.9.83 Karlsruhe GmbH PLA 8339 Ga/jd

Patentansprüche:

π.)Festkörperdosimeter zur Messung von Gammastrahlung, bestehend aus einem energieabhängigen, prismatisch ausgebildeten Festkörperdetektor und einer perforierten Filterkombination, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkombination (1) aus zwei identischen Halbteilen (2, 3) ,besteht, die auf zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Festkörperdetektors (4) gehaltert sind, und daß sich jedes Halbteil (2 bzw. 3) aus zwei im Abstand voneinander verlaufenden Metallstreifen (5, 6 bzw. 7,8) und einem im Schlitz (9,15) zwischen den Metallstreifen (5,6 bzw. 7,8) verlaufenden, die Gammastrahlung wenig oder nahezu nicht absorbierenden Materialstreifen (10) zusammensetzt.
2. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbteile (2 bzw. 3), zumindest jedoch deren Metallstreifen (5, 6 bzw. 7,8), über die Ränder des Festkörperdetektors (4) hinausreichend ausgebildet sind.
3. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstreifen (10) zur Anpassung an die verschiedenen Meßgrößen mit einem zusätzlichen Metallfilter (11) abdeckbar ist.
4. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Fasen an dem Metallstreifen (5, 6 bzw. 7,8) sowie zusätzliche Metallfilter (12, 13) an den Schmalseiten des Festkörperdetektors

(4) angebracht sind, die die Abhängigkeit der Meßwerte von der Strahleinfallrichtung der Gammastrahlung verbessern.
5. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch, gekennzeichnet, daß die UV-Lichtanregung (16) des Festkörperdetektors (4) senkrecht zur Längsausdehnung der Filterkombination CD erfolgt
6. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-Strahl (16 ) · zur Fluoreszensanregung verwendbar ist, der den Festkörperdetektor (4) nur in einem vorgegebenen Teilbereich, z.B. 1/10 bis 9/10 des Glasvolumens, durch die Glasschmalseite anregt.
7. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Filterung gleichzeitig für eine Auswertung mit schmal ausgeblendetem UV-Licht als auch für eine Auswertung über eine Gesamtglasanregung verwendbar ist.
8. Festkörperdosimeter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mit ausgeblendetem UV-Licht (17) parallel zur Ausdehnung der Filterkombination (1) erfolgt.

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