DE3502978A1

DE3502978A1 - Radiation detector with energy filter

Info

Publication number: DE3502978A1
Application number: DE19853502978
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. 8500 Nürnberg Mörtel
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-07-31

Abstract

In a radiation detector for X- and gamma-rays, the energy filter consists of at least two mutually independent filters which are provided with openings which can be rotated with respect to one another so that the characteristic of the sensitivity of the detector can be adapted to the desired tolerance range. <IMAGE>

Description

FAG Kugelfischer Georg Schäfer -·** R-RS-811-reh-:?t Kommanditgesellschaft auf Aktien 28.01.1985FAG Kugelfischer Georg Schäfer - ** R-RS-811-reh -:? T Limited partnership based on shares January 28, 1985

Strahlungsdetektor mit EnergiefilterRadiation detector with energy filter

Die Erfindung betrifft einen für Röntgen- und Gammastrahlung geeigneten Detektoren mit Energiefilter. Die Empfindlichkeit bekannter Strahlungsdetektoren für Röntgen- und Gammastrahlung, insbesondere Geiger-Müller-Zählrohre, ist in ausgeprägter Form abhängig von der Energie der nachzuweisenden Röntgen- oder Gammastrahlung. Eine Überhöhung der Empfindlichkeit im Energiebereich 60keV bis 250keV muß, um in bestimmten Fehlergrenzen zuverlässige Meßergebnisse zu erhalten, weitgehend unterdrückt werden. Dieses geschieht dadurch, daß der sensitive Teil (Volumen) des Detektors zumindest teilweise von einer oder mehreren festen Hüllen unterschiedlichen Materials umgeben wird. Diese Hüllen werden allgemein als Filter bezeichnet. Die Werkstoffe, deren Wandstärke und der von ihnen bewirkte jeweilige Abdeckungsgrad des Detektors sind dabei so gewählt, daß die Empfindlichkeitskurve des gefilterten Detektors in den bestimmten Fehlergrenzen (Toleranzbereich) verläuft.The invention relates to a detector suitable for X-ray and gamma radiation with an energy filter. The sensitivity of known radiation detectors for X-ray and gamma radiation, in particular Geiger-Müller counter tubes, is strongly dependent on the energy of the x-ray or gamma radiation to be detected. An increase in the sensitivity in the energy range 60keV to 250keV must be within certain error limits To obtain reliable measurement results, are largely suppressed. This happens because the sensitive Part (volume) of the detector at least partially different from one or more solid envelopes Material is surrounded. These envelopes are commonly referred to as filters. The materials, their wall thickness and the respective degree of coverage of the detector caused by them are chosen so that the sensitivity curve of the filtered detector runs within the specified error limits (tolerance range).

Die Bezeichnung "sensitives Volumen" eines Strahlungsdetektors umfaßt den Teil eines Detektors, in welchem eine Wechselwirkung zwischen den Quanten und der Materie zu einem nachweisbaren Ereignis (Impuls) führt. Das sensitive Volumen ist nicht identisch mit den körperlichen Abmessungen des ungefilterten Detektors.The term "sensitive volume" of a radiation detector includes that part of a detector in which an interaction between the quanta and matter leads to a detectable event (impulse). That sensitive volume is not identical to the physical dimensions of the unfiltered detector.

Für jeden Detektortyp ist ein spezielles Filter erforderlich. Der Nachteil derartiger Konstruktionen besteht darin, daß sowohl die ungefilterten Detektoren als auch das jeweils zugeordnete Filter, eine durch Fertigungstoleranzen verursachten Streuung aufweisen. Dies hat zur Folge, daß die Empfindlichkeit nicht mehr innerhalb der zulässigen, bestimmten Fehlergrenzen verläuft.A specific filter is required for each type of detector. The disadvantage of such constructions is there in that both the unfiltered detectors and the respectively assigned filter have a scatter caused by manufacturing tolerances. This has to The result is that the sensitivity is no longer within the permissible, specific error limits runs.

Die Tatsache, daß bei herkömmlichen Filterkonstruktionen kein nachträglicher Abgleich der Energieabhangigkeit möglich ist, hat zur Folge, daß an die Toleranzen der einzelnen Bauteile sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen, wodurch hohe Ausschußquoten einkalkuliert werden müssen.The fact that with conventional filter constructions there is no subsequent adjustment of the energy dependency is possible, has the consequence that very high demands are made on the tolerances of the individual components must be, which means that high reject rates must be taken into account.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für einen Detektor der eingangs genannten Gattung ein Energiefilter zu schaffen, welches einfach herstellbar, individuell auf jeden Detektortyp einstellbar und abgleichbar ist.The object of the invention is to provide an energy filter for a detector of the type mentioned at the beginning to create something that is easy to manufacture, can be individually adjusted and calibrated for each type of detector is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale gelöst. Eine besondere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegeben.The object is achieved according to the invention by the features listed in the main claim. A special The embodiment of the subject matter of the invention is reproduced in claims 2 and 3.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigen:An example embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
Show it:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Empfindlichkeitskurve von Strahlungsdetektoren in Abhängigkeit von der Energie des Strahlungsfeldes ,
25Figure 1 is a schematic representation of the sensitivity curve of radiation detectors as a function of the energy of the radiation field,
25th

Figur 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Energiefilters für einen Strahlungsdetektor,FIG. 2 shows a basic illustration of the energy filter according to the invention for a radiation detector,

Figur 3 einen Längsschnitt durch die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen zylindrischen Detektors mit Filter,Figure 3 shows a longitudinal section through the schematic representation of a cylindrical according to the invention Detector with filter,

Figur 4 einen teilweisen Querschnitt durch den Detektor mit Filter, nach Figur 3.FIG. 4 shows a partial cross section through the detector with filter, according to FIG. 3.

In Figur 1 ist auf der Abszisse (Horizontalen) die Energie des Strahlungsfeldes und auf der Koordinate (Vertikalen) die Empfindlichkeit des Strahlungsdetektors aufgetragen. Die Kurve a zeigt, rein schematisch,-den Empfindlichkeitsverlauf eines Strahlungsdetektors in Abhängigkeit von der Energie der Quanten des Strahlungsfeldes (Strahlenqualität). Soll von einem derartigen Strahlungsdetektor, im Energiebereich A, innerhalb bestimmter, zulässiger Fehlergrenzen - Toleranz-In FIG. 1, the energy of the radiation field is on the abscissa (horizontal) and on the coordinate The (vertical) sensitivity of the radiation detector is plotted. Curve a shows, purely schematically, -den Sensitivity curve of a radiation detector as a function of the energy of the quanta of the radiation field (Radiation quality). Should of such a radiation detector, in the energy range A, within certain permissible error limits - tolerance

tO bereich B - die Strahlungsdosis, unabhängig von der Strahlenqualität, gemessen werden, so muß die Überhöhung der Empfindlichkeit, im dargestellten Energiebereich von 60keV bis 25 0 keV, weitgehend unterdrückt werden. Diese Unterdrückung muß durch Filter so vorgenommen werden, daß das Filter-Detektorsystem einen Verlauf der Empfindlichkeitskurve aufweist, wie gestrichelt mit Kurve b gezeigt. Dabei verläuft die Kurve b innerhalb des bestimmten, zulässigen Toleranzbereichs B im Energiebereich A, in welchem die Messung der Strahlungsdosis erfolgen soll.tO range B - the radiation dose, regardless of the If radiation quality is to be measured, then the increase in sensitivity must be in the energy range shown from 60 keV to 25 0 keV, can be largely suppressed. This suppression must be done by filters be that the filter-detector system has a course of the sensitivity curve, as dashed shown with curve b. The curve b runs within the specific, permissible tolerance range B in energy range A, in which the radiation dose is to be measured.

Das diese Unterdrückung bewirkende Filter ist als Prinzipdarstellung in Figur 2 gezeigt.The filter effecting this suppression is shown as a schematic diagram shown in FIG.

Das sensitive Volumen des Detektors bzw. der Detektoren 1 ist durch wenigstens zwei Filter 2 und 3 abgedeckt, die sich hinsichtlich ihrer Wandstärke und ihrer Materialzusammensetzung sowie durch die Größe der öffnungen 5 und 6 unterscheiden. Die Filter können jedoch auch den gleichen Aufbau haben. Durch gegenseitiges Verschieben bzw. Verdrehen der Filter 2 und 3 sind variable Abdeckungsgrade erreichbar, wie in den Positionen I, II und III dargestellt sind. Einen zylindrischen Detektor bzw. Detektoranordnung zeigt schematisch Figur 3 und 4.The sensitive volume of the detector or detectors 1 is covered by at least two filters 2 and 3, which differ in terms of their wall thickness and their material composition as well as the size of the openings 5 and 6 differentiate. However, the filters can also have the same structure. By mutual Moving or rotating the filters 2 and 3, variable degrees of coverage can be achieved, as in the positions I, II and III are shown. A cylindrical detector or detector array shows schematically Figures 3 and 4.

Die Detektoranordnung 10 mit ihrem sensitiven Volumen befindet sich in einem Halterahmen 11 der aus Materialien mit niedriger Ordnungszahl Z (beispielsweise PMMA) gefertigt ist und in der Horizontalen teilbar ist. Der Rahmen 11 nimmt nun sowohl die aus Zylindermänteln bestehenden Filter 12 und 13 als auch die aus Kreisscheiben bestehenden Filter 14 und 15 auf. Diese Filter sind mit Öffnungen 16 bis 19 versehen. Die Filter 12 und 14 sind am Rahmen 11 befestigt wobei in der gezeichneten Darstellung nur die Filter 13 und 15 um die vertikale Achse Y drehbar sind. Die dargestellte gegenseitige Positon der Filter entspricht, für die jeweiligen Strahleneinfallsrichtungen 21 und 20, der Stellung I in Figur 2. Durch Verdrehen um die Y Achse wird bei geeigneter geometrischer Anordnung der öffnungen eine Stellung erreicht, wie sie in Position II, Figur 2 dargestellt ist.The detector arrangement 10 with its sensitive volume is located in a holding frame 11 made of materials is made with a lower atomic number Z (for example PMMA) and is horizontally divisible. Of the Frame 11 now takes both the filters 12 and 13, which consist of cylinder jackets, as well as those made of circular disks existing filters 14 and 15. These filters are provided with openings 16-19. Filters 12 and 14 are attached to the frame 11 with only the filters 13 and 15 around the vertical in the drawing Y axis are rotatable. The shown mutual position of the filter corresponds for the respective Direction of incidence of rays 21 and 20, position I in FIG. 2. By rotating around the Y axis, with a suitable geometric arrangement of the openings reaches a position as shown in position II, FIG is.

Eine gewünschte Zwischenposition, wie sie in Figur 2 bei III dargestellt ist, kann durch Kalibrierung erreicht werden.A desired intermediate position, as shown in FIG. 2 at III, can be achieved by calibration will.

Dazu werden die Filter derart gegeneinander verdreht, bis die relative Empfindlichkeit SI ε 662keV tPLq.l) bei Bestrahlung mit niederenergetischer Gammastrahlung (z. B. 60keV, Am 241) der Energie E ^, einen vorgegebenen Wert (f/£662keV⁾ ₁ erreicht. Das Wertepaar (E ( f/c ) ) -i-³*- dabei so zu wählen, daß sich die verbleibende Energieabhängigkeit im Gebrauchsbereich innerhalb des Toleranzbereiches B ( z. B. _+ 20 %) bewegt. For this purpose, the filters are rotated against each other until the relative sensitivity SI ε 662keV tPLq.l) when irradiated with low-energy gamma radiation (e.g. 60keV, Am 241) with the energy E ^, reaches a specified value (f / £ 662keV ⁾ ₁ . The value pair (E (f / c)) -i- ³ * - to be selected in such a way that the remaining energy dependency in the range of use is within the tolerance range B (e.g. _ + 20 %) .

Die Anzahl der Öffnungen 5,6 und 16 bis 19 soll möglichst groß sein, um eine Rotationssymmetrie der Detektorempfindlichkeit zu gewährleisten.The number of openings 5, 6 and 16 to 19 should be as large as possible in order to ensure rotational symmetry of the detector sensitivity to ensure.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Anteil der Öffnungen in Relation zur Gesamtfläche bei Sn-Filtern bis zu 85 % und bei Pb-Filtern bis zu 70 % beträgt. Eine Filteranordnung kann auch aus mehreren voneinander unabhängig einstellbaren Filterteilen bestehen, so daß eine unterschiedliche Energieabhängigkeit bei unterschiedlichen Strahleneinfallsrichtungen erzielt wird. Dies ist in Figuren 3 und 4 für zwei senkrecht zueinander stehende Strahleneinfallsrichtungen 20 und 21 exemplarisch dargestellt.It has proven to be advantageous that the proportion of openings in relation to the total area is up to 85 % for Sn filters and up to 70 % for Pb filters. A filter arrangement can also consist of a plurality of filter parts that can be set independently of one another, so that a different energy dependency is achieved with different directions of incidence of rays. This is shown by way of example in FIGS. 3 and 4 for two directions of incidence of rays 20 and 21 that are perpendicular to one another.

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Claims

FAG Kugelfischer Georg Schäfer R-RS-811-reh-st Limited partnership based on shares January 28, 1985

Expectations

(y.(y.

Radiation detector for X-ray and gamma radiation, characterized in that the sensitive volume of the detector (1 or 10) is surrounded by at least two filters (2 and 3 or 12, 13 and 14, 15) arranged one behind the other and independent of one another, which are covered with openings (5 and 6 or 16 to 19) arranged so as to be rotatable relative to one another are provided in such a way that overlaps of different areas can be set.

2. Radiation detector according to claim 1, characterized in that the detector (10) is arranged in a holding frame (11) which consists of materials with a low atomic number. f

3. Radiation detector according to claim 1 and 2, characterized in that the proportion of openings (5, 6, 16-19) in the filters (2, 3, 13, 15) in relation to the total area is between 70-85 % .

ORIGINAL INSPECTED