DE3514107A1

DE3514107A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der dosisleistungen gemischter strahlungsfelder

Info

Publication number: DE3514107A1
Application number: DE19853514107
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. Dr. 7750 Konstanz Junges
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-10-23

Description

35H107

WG./Ek.

Dr. Rudi Junges
Tägermoosstraße 2k 775o Konstanz

"Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Dosisleistungen gemischter Strahlungsfelder"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dosisleistungen gemischter Strahlungsfelder.

Zum Messen gemischter Strahlungsfelder, z.B. von Neutronen und Photonen wurden bisher spezielle Ionisationskammern in Kombination mit einem Energiekompensierten Geiger-Müller-Zählrohr verwendet. Solche Meßanordnungen bedingen einen hohen apparativen Meßaufwand und besitzen darüber den Nachteil, daß nur geringe Dosisleistungen gemessen werden können.

Es ist außerdem bekannt, zur Messung selbst Thermolumineszenzdosimeter (TLD) zu verwenden. Hierbei kann jedoch nur nach Beendigung der Exposition die Dosis bestimmt werden, der der TLD-Kristall ausgesetzt war.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem Meßaufwand eine laufende Messung durchzuführen und während der Strahlungsexposition der Sonde laufend die Dosisleistungswerte nach Strahlungstypen getrennt zu ermitteln und anzuzeigen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einer einzigen, dem Strahlungsfeld ausgesetzten Meßsonde Signale und Signalfluktuationen erzeugt werden, daß diese Signale und Signalfluktuationen parallel aufgearbeitet werden, daß die aufgearbeiteten fluktuierenden Signale einem A/D-Wandler zugeführt, danach in einem digital arbeitenden Rechner verarbeitet und daß die errechneten aktuellen Dosisleistungen der Strahlungen angezeigt werden.

J Dieses Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung j bieten die Möglichkeit, mit nur einer Sonde in einem j Rechenvorgang die Dosisleistung eines gemischten j 2o Strahlungsfeldes zu errechnen und anzuzeigen. Dabei muß vorher nicht bekannt sein, welcher Typ von Strahlungsfeld vorliegt. Die Aufschlüsselung nach verschiedenen Strahlungsarten erfolgt dadurch, daß unterschiedliche Strahlen unterschiedliche Spuren in der von ihnen durchdrungenen Materie hinterlassen. Die Unterschiede in den Spuren lassen sich erfassen, in dem außer dem makroskopischen Signal noch zusätzlich die Fluktuationen des Meßsignals untersucht werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Fluktuationen die Natur der sie erzeugenden Strahlungsarten wiederspiegeln.

35U"1O7 S

Die Erfindung ist anwendbar in der medizinischen Strahlungstherapie und in der fortlaufenden Messung der Umgebung kerntechnischer Anlagen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auch während des Meß- und Rechenvorganges ein im Augenblick vorliegendes Zwischenergebnis angezeigt werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1: rein schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2: ebenfalls rein schematisch ein Flußdiagramm für die Berechnung der Dosisleistungen.

Als eigentlicher, der Strahlung ausgesetzter Meßfühler dient eine Halbleitersonde 1, der eine anlog arbeitende Schaltung 2 nachgeschaltet ist. Diese Analogschaltung 2 kann so ausgebildet sein, daß sie die Sonde 1 mit einer Hilfsspannung versieht. Die Sonde selbst kann ein elektrisches Stromsignal oder auch ein elektrisches Spannungssignal zur Weiterverarbeitung abgeben, welches im wesentlichen aus Strom- bzw. Spannungsrauschen besteht. Bei Auswertung des Stromsignales enthält die Schaltung 2 einen Strom-Spannungswandler.

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M -

Die aufbereiteten Signale werden dann einem Spannungsverstärker 3, der in Gleichstrom- oder Wechselstromkopplung arbeiten kann, zugeführt. Aus diesem gelangen sie dann in einen Analog-Digital-Wandler 4. Die nunmehr digitalisierten Signale werden nun einer Rechenschaltung 5 zugeführt.

Zur digitalen Signalverarbeitung gibt es nach dem Wiener-Khintchine-Theorena zwei äquivalente Möglichkeiten, nämlich

a) die Bestimmung der Autokorrelationsfunktion des Signals oder

b) die Spektralanalyse des Signals.

Die am Ausgang 7 der Rechenvorrichtung 5 erscheinenden Werte werden dann mit den Werten einer in einem Speicher 6 gespeicherten Eichkurve in einem Vergleicher 8 verglichen. Das Vergleichsergebnis wird einem Speicher 9 zugeführt, der nun die ermittelten Dosiswerte enthält. Von hier werden die Werte dann einer Anzeigevorrichtung 1o zugeführt, die von der Rechenvorrichtung 5 angesteuert wird.

Dieser vorstehend für die Möglichkeit a) erwähnte Ablauf gilt in entsprechender Weise auch für die Möglichkeit b). Die entsprechenden Schaltungsteile sind hierfür mit 11 bis 14 bezeichnet.

j Die jeweils in der Rechenvorrichtung 5 ablaufenden ! 3o Rechenvorgänge sind rein schematisch parallel in dem Flußdiagramm der Figur 2 dargestellt.

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Für die Möglichkeit a), nämlich der Ermittlung des Dosisleistungswertes aus der Autokorrelationsfunktion ergibt sich die Strahlungsdosisleistung für jede Strahlungsart wie folgt:
5

Vor dem Einlesen der digitalen Werte wird der Zähler für die Programmschritte i auf "1" gesetzt. Sodann erfolgt die Berechnung für den jeweiligen Schritt nach der Formel
/ ' ~

Nachdem N-Schritte durchlaufen sind, erhält man die ge aittelte Autokorre-, Jt'^A · (Ί) (²)

lationsfunktion ~ -ηττ-—' «

^S'°> Diese wird über einen Zwischenspeicher zur Anzeige gebracht.

In dem in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm ist jedoch vorgesehen, daß schon während der N-Analysenläufe ein vorläufiges Ergebnis angezeigt wird, und zwar als Mittelwert der jeweils erfolgten Anzahl i von Analysen. Angezeigt wird demnach der jeweilige Mittelwert '7- η^_ ;.<*,. 4

Nach dem Durchlauf von N-Schritten erhält man dann

als Endergebnis r^

A(T)-A_n(X).

Die Autokorrelationsfunktion ist eine Überlagerung von mehreren abfallenden Funktionen, und zwar je eine für ,jede Strahlungsart. Die Amplituden sind proportional der Dosisleistung der entsprechenden Strahlungsart. Der Normierungsfaktor (Eichkurve) muß zuvor experimentell bestimmt werden.

In gleicher Weise kann man aus dem Signalspektrum nach der oben genannten Möglichkeit b) die Strahlungs-. dosisleistung berechnen. Hier gelten anstelle der obigen Formeln(i)bis(4)die folgenden Formeln:

Si Cf) =

(5) (6)

Die Spektralfunktion stellt eine Überlagerung mehrerer inverser Lorenz-Funktionen dar, und zwar je einer für jede Strahlungsart. Die niederfrequenten Plateauwerte der inversen Lorenz-Funktionen sind proportio- nal der Dosisleistung der entsprechenden Strahlungsart. Auch hier muß die Normierung (Eichkurve) zuvor experimentell vorgenommen werden.

-J-

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Dosisleistungen gemischter Strahlungsfelder, dadurch gekennzeichnet, daß

- in einer einzigen, dem Strahlungsfeld ausgesetzten Meßsonde Signale und Signalfluktuationen erzeugt werden,

- daß diese Signale und Signalfluktuationen parallel aufgearbeitet werden,

- daß die aufgearbeiteten fluktuierenden Signale einem A/D-Wandler zugeführt,

- danach in einem digital arbeitenden Rechner verarbeitet und

- daß die errechneten aktuellen Dosisleistungen der Strahlungen angezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung für die Messung von Neutronen und Photonen enthaltenden Strahlungsfeldern.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsonde eine Halbleitersonde vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde an eine HilfsSpannungsquelle angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Me8sonde und einer nachgeschalteten Verstärkeranordnung ein Strom-Spannungswandler eingeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner Speicher zugeordnet sind, die Zahlenwerte zugeordneter Eichkurven enthalten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ermittlung und Verarbeitung der Autokorrelationswerte ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ermittlung und Verarbeitung der Spektralwerte ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ermittlung und Verarbeitung von Autokorrelations- und Spektralwerten ausgebildet ist.