DE3903113A1 - Personendosimeter im strahlenschutzbereich - Google Patents

Personendosimeter im strahlenschutzbereich

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Description

Die Erfindung betrifft ein Personendosimeter im Strahlen­ schutzbereich gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des An­ spruchs 1.
Ein derartiges Personendosimeter ist durch den Prospekt TL 205 der Firma Harshaw/Filtrol Partnership, 6801 Cochran Road, Solon, Ohio unter dem Titel "TLD Cards and Holders" bekannt. Die hierbei verwendete Dosimeterkarte ist in der Kontur rechteckig gestaltet und auch die in die Dosimeter­ karte integrierten Festkörper-Kristalle sind in rechteckiger Konfiguration symmetrisch zu der Kartenkontur angeordnet. Die Dosimeterkarte ist auswechselbar in einem zweischaligen Gehäuse lagefixiert. Die beiden Gehäuseschalen sind einer­ seits durch eine Biegelasche ständig miteinander verbunden und können andererseits durch eine Klemmverbindung unter Fixierung der Dosimeterkarte miteinander verspannt werden. Eine unverwechselbare Lageorientierung der Dosimeterkarte im Gehäuse ist nicht vorgesehen. Auf der Dosimeterkarte ist ein Karten-Ident-Code von Längsseite zu Längsseite zwischen den in größerem Abstand zueinander angeordneten Festkörper- Kristallen quer angeordnet. Auch auf dem Gehäuse befindet sich ein Code zur Identifizierung des Gehäuses.
Durch die rechteckige Gestaltung der Dosimeterkarte und die hierzu symmetrische, untereinander aber unsymmetrische An­ ordnung der Festkörper-Kristalle liegen diese relativ dicht zusammen. Hiermit ist der Mangel verbunden, daß bei Schräg­ einstrahlung eine gegenseitige Beeinflussung der im Gehäuse befindlichen Strahlungsfilter erfolgt. Dadurch können die durch die entsprechenden behördlichen Vorschriften (z. B. DIN 6818-6 und Bauartzulassung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt) festgelegten Fehlergrenzen weit überschritten werden.
Durch die eng beieinander liegenden Festkörper-Kristalle verschlechtert sich die Nachweisgrenze bei simultaner Aus­ wertung fast um den Faktor 4, bedingt durch die dann zu verwendenden Bauelemente des Auswertegeräts.
Eine weitere nachteilige Eigenschaft besteht im bekannten Fall darin, daß die dem Nachweis von thermischen Neutronen dienenden Festkörper-Kristalle mittels eines Fluorkunststof­ fes gekapselt sind. Das zum Nachweis der Neutronen verwende­ te Li6F- und Li7F-TL-Material wird hierbei so weit erhitzt, daß die Dosimeterkarten schon nach wenigen Auswertezyklen nicht mehr benutzt werden können, weil der Fluorkunststoff die hohen Auswerte-Temperatur mit Ausheizen bis zu 300°C und höher nur vergleichsweise kurze Zeit überdauert. Die Fluor-Kunststoff-Kapselung verträgt nur Temperaturen bis ca. 295°C. Für die Albedo-Neutronen-Dosimetrie werden jedoch wiederholbare Temperaturen bei 270°C, ggf. bis zu 400°C mindestens am Festkörper-Kristall erforderlich, wenn Perso­ nen-Dosen ab 1 mRem = 10 µ Sv nachgewiesen werden sollen. Hieraus folgert, daß die bekannte Dosimeterkarte für die Neutronen-Messung nur bei kleinen Dosen verwendbar ist und bei einer zufällig höheren Neutronen-Beta-Gamma-Dosis nicht mehr wiederverwendet werden kann, da nicht bei den erforder­ lichen 400°C ausgeheizt werden kann und eine Restdosis­ löschung vor der Wiederverwendung unbedingt notwendig ist.
Darüber hinaus stört die Fluor-Kunststoff-Kapselung als unge­ wollte Abschirmung bei der Beta-Dosimetrie.
Nachteilig ist im bekannten Fall ferner, daß die Dosimeter­ karte nur aneinanderliegend (Fläche an Fläche) in Stapel­ magazinen den automatischen Auswertegeräten zugeführt werden können. Diese sogenannten "Stackloader"-Magazine arbeiten nach dem Schieberegister-FIFO-Prinzip (FIFO = first in first out). Dieses Prinzip ermöglicht keinen gezielten Zugriff auf eine bestimmte Dosimeterkarte oder eine Gruppe von Dosimeter­ karten innerhalb des Dosimeterkartenstapels. Ferner wird das gesamte Meßsystem stillgelegt, wenn am Kartenentnahme-Schlitz sich Karten miteinander verhaken oder Dosimeterkarten zu dick sind, um durch den Magazinschlitz austreten zu können. Beispielsweise ist eine Dosimeterkarte verbogen oder sie entstammt einer anderen Herstellungsserie oder Dosimeterkar­ ten verschiedener Hersteller werden miteinander einem Aus­ wertegerät zugeführt. Das Verhaken der Dosimeterkarten mit­ einander in solchen "Stackloader"-Magazinen ist vielfach durch die Heizmethode der Festkörper-Kristalle verursacht. Der in der Fluor-Kunststoff-Folie gekapselte Festkörper- Kristall wird dabei immer von der gleichen Seite von einem Heizfinger fest angedrückt. Dies bewirkt, daß schon nach kurzer Zeit der Festkörper-Kristall zusammen mit der Folie über die Kartenfläche hinausragt und sich dann mit der Nach­ barkarte oder Teilen des Magazins bzw. des Auswertegeräts verhakt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Personendosimeter dahingehend zu vervollkommnen, daß neben einer Verbesserung der Meßemp­ findlichkeit auch eine unter wirtschaftlichen Gesichtspunk­ ten sinnvolle Symbiose zwischen der Thermolumineszenz(TL)- Dosimetrie einerseits und Filmdetektoren andererseits er­ reichbar ist.
Die Lösung dieses Problems besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ malen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung der Dosimeterkarte und des die Dosimeterkarte aufnehmenden Gehäuses werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß jetzt in einem einzigen Personendosimeter sowohl genaue Personendosen mit Hilfe der Thermolumineszenz-Dosimetrie ermittelt als auch bei Auswertung des Dosisfilms im Falle erhöhter Expositionen dokumentarisch gesicherte Zusatzinformationen über die Expo­ sitionsbedingungen bereitgestellt werden können.
Die nunmehr gezielt quadratisch gestaltete Dosimeterkarte erlaubt es nicht nur den Abstand der Festkörper-Kristalle voneinander zu vergrößern sondern auch gleichmäßiger zu halten. Die Abstandsvergrößerung ermöglicht eine Verbesse­ rung im Auswertegerät. Die Verbesserung betrifft die Meßemp­ findlichkeit der Thermolumineszenz-Lichtmeßeinrichtung. Durch größeren sowie gleichmäßigeren räumlichen Abstand der Festkörper-Kristalle können auch größere und damit re­ lativ rauschärmere Foto-Multiplayer-Tubes (PMT) verwendet werden. Aufgrund dessen kann der Meßbereich zu empfindliche­ ren, d. h. kleineren Werten so erweitert werden, daß auch kleinste Dosen ab 0,1 mRem bzw. 1 µ Sv aufwärts sicher nach­ gewiesen werden können.
Durch die quadratische Anordnung und den gleichmäßigen Ab­ stand der Festkörper-Kristalle bzw. der zugehörigen unter­ schiedlichen Strahlungsfilter im Gehäuse wird der überaus vorteilhafte Effekt erzielt, daß die gegenseitige Beeinflus­ sung bei schräger Einstrahlung (einfallende gerichtete Strah­ lung weicht von der senkrechten Hauptrichtung um bis zu 60° oder mehr ab) erheblich verringert wird. Dieser Sachver­ halt schafft die Bedingungen dafür, daß eine sichere Kali­ brierung des Personendosimeters erfolgen kann.
Sowohl das Thermolumineszenz-Dosimeter als auch der Dosis­ film sind im Gehäuse so untergebracht, daß beide Dosimeter unbeeinflußt voneinander sowohl Beta-Strahlen als auch Gamma- Strahlen usw. simultan nachweisen können. Das Thermolumines­ zenz-Dosimeter liefert den exakten Meßwert und der Film dazu über die entsprechenden Strahlungsfilter und deren Abbildun­ gen auf dem Dosisfilm die Energieinterpretation und wichtige Informationen über den Bestrahlungsverlauf, und zwar hin­ sichtlich Einfallsrichtung und -dauer.
Im Hinblick auf die quadratische Form der Dosimeterkarte kann diese jetzt in ein entsprechend gestaltetes Auswerte­ gerät mit behinderungsfreier Kassettentechnik eingesetzt werden. Eine derartige Kassettentechnik gestattet dann eine neue übersichtliche Organisation des Auswerteverfahrens und Zuordnung zu überwachten Gruppen, Instituten oder Abtei­ lungen, und zwar zu jedem Zeitpunkt. Mithin kann eine zuver­ lässige und störungsfreie Monatsauswertung für Thermolumi­ neszenz-Dosimeter in der Personen-Dosimetrie gewährleistet werden.
Außerdem erlaubt es die Erfindung, den Aufbau der Meß-Senso­ ren günstig zu erleichtern. Dies führt zu einer merklichen Kostensenkung, da alle vier Festkörper-Kristalle gleichzei­ tig gemessen werden können. Auf diese Weise ist ein relativ hoher Meßdurchsatz von mehr als 200 Dosimeterkarten pro Stunde erzielbar.
Durch die Verwendung von hitzebeständigen Materialien - haupt­ sächlich anorganischer Herkunft - zum Dosimeter-Kristall-Auf­ bau kann die erfindungsgemäße Dosimeterkarte sogar im Ganzen bei 400°C ausgeheizt werden, sofern dies erforderlich sein sollte. Die Dosimeterkarte kann dadurch im Vergleich zu den bekannten Dosimeterkarten einer wesentlich höheren Anzahl von Auswertezyklen unterworfen werden.
Die Festlegung der Festkörper-Kristalle in der Dosimeter­ karte kann auf beliebige herkömmliche Weise erfolgen. Dabei kann die Dosimeterkarte ein- oder zweiteilig gestaltet sein.
Auch die Zweischaligkeit des Gehäuses kann in den verschie­ densten Variationen erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Grundge­ dankens bilden Bestandteil der Merkmale in den Ansprüchen 2 bis 10.
So kann jetzt z. B. das Gehäuse derart gezielt in verschie­ dene Kammern aufgeteilt werden, daß in diesen Kammern bei Bedarf weitere Dosimeter angeordnet werden können. So ist es beispielsweise möglich, eine Kernspurfilmkammer in der der die Dosisfilmkammer aufweisenden Gehäuseschale gegen­ überliegenden Gehäuseschale frontal gegenüberliegend vorzu­ sehen. Mit Hilfe des Kernspurfilms ist in kerntechnischen Anlagen ein Neutronennachweis möglich.
Desweiteren können im Bereich zwischen den Strahlungsfiltern und den Gehäuseseiten in beiden Gehäuseschalen miteinander korrespondierende Lagerstellen, z. B. in Form von Kammern für Dosimeterpillen in Form von z. B. Alanin vorgesehen sein. Diese Dosimeterpillen sind für die Hochdosis im Be­ reich der medizinischen Therapiedosis bis hin zur Katastro­ phendosis geeignet.
Schließlich können andere kleine Dosimeter, die keine beson­ deren Strahlungsfilter benötigen oder auch für den Nachweis anderer Personen und Umweltbelastungen geeignet sind, ggf. in die Kammern für den Kernspurfilm bzw. die Dosimeterpillen anstatt dieser Dosimeter integriert werden.
Durch eine sinnvolle Anordnung der rückseitig der Vertiefung für den Karten-Ident-Code vorgesehenen Querbohrung bzw. Querbohrungen in Form eines Ident-Codes wird bei Bestrahlung eine Code-Verknüpfung mit bleibend dokumentierter Zuordnung der Dosimeterkarte zum eingelegten Dosisfilm erreicht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in der Frontalansicht eine Dosimeterkarte;
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dosi­ meterkarte der Fig. 1 entlang der Linie II-II;
Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Deckel­ schale eines Gehäuses für die Dosimeterkarte;
Fig. 4 einen vertikalen Längsschnitt durch die Basis­ schale des Gehäuses und
Fig. 5 in Explosivdarstellung ein komplettes Personen- Dosimeter zum Nachweis von Teilchen mit und ohne Ruhmasse.
Mit 1 ist in den Fig. 1, 2 und 5 eine Dosimeterkarte bezeichnet, die aus zwei Hälften 2 und 3 besteht und in der Längsmittelebene LE-LE vier Thermolumineszenz-Kristalle 4 (TL-Kristalle) für den Nachweis von Beta-Gamma-Neutronen- Strahlungsdosis trägt. Die TL-Kristalle 4 sind in einem Material gekapselt, das auch bei 400°C hitzebeständig ist und hauptsächlich anorganischer Herkunft ist.
Die Dosimeterkarte 1 ist in der Kontur quadratisch gestal­ tet. Drei Eckbereiche 5 sind außen gerundet, während der vierte Eckbereich eine Abschrägung 6 unter 45° aufweist, die zur wiederholbaren Positionierung in einem nicht näher ver­ anschaulichten Auswertegerät dient. Außerdem wird diese Abschrägung 6 zur Positionierung der Dosimeterkarte 1 in dem nachfolgend noch näher beschriebenen Gehäuse 7, bestehend aus den aus den Fig. 3 bis 5 erkennbaren rechteckigen Gehäuseschalen 8, 9 herangezogen.
Die TL-Kristalle 4 sind in quadratischer Konfiguration je­ weils paarweise parallel zu den Kartenseiten 10 angeordnet. Ferner ist erkennbar, daß die TL-Kristalle 4 bezüglich der zu der Abschrägung 6 parallel verlaufenden Kartendiagonalen KD in Richtung auf den der Abschrägung 6 gegenüberliegenden gerundeten Eckbereich 5 versetzt angeordnet sind.
Im Bereich zwischen den TL-Kristallen 4 ist die Dosimeter­ karte 1 auf einer Flachseite 11 mit einer länglichen Vertie­ fung 12 zur Aufnahme eines Karten-Ident-Codes 13 versehen. Diese Vertiefung 12 kann sich über die gesamte Länge der Dosimeterkarte 1 oder nur über eine Teillänge erstrecken. Der Karten-Ident-Code 13 kann auf einem Aufkleber aufge­ bracht oder in die Vertiefung 12 eingeätzt oder eingraviert sein.
Rückseitig der Vertiefung 12 für den Karten-Ident-Code 13 sind drei im Dreieck zueinander versetzte Querbohrungen 14 angeordnet, welche eine zusätzliche Kontrolle auf Bestrah­ lungsrichtung und -dauer erlauben. Diese Bohrungen 14 gestat­ ten eine Belichtung des Dosisfilms 15, der parallel zur Dosimeterkarte 1 in der Deckelschale 8 angeordnet wird, wie es nachfolgend noch näher erläutert ist.
Die in den Fig. 1, 2 und 5 veranschaulichten TL-Kristalle 4 sollen lediglich ihre Position darstellen. Sowohl das Material als auch die Form können frei gewählt werden.
Zur Aufnahme der Dosimeterkarte 1 sind die beiden Schalen 8, 9 jeweils mit einer an die Kontur der Dosimeterkarte 1 ange­ paßten Kammer 16, 16 a versehen (Fig. 3, 4). Bei zu einem Gehäuse 7 zusammengefügten Gehäuseschalen 8, 9 liegen die Kammern 16, 16 a unmittelbar voreinander. Die lagerichtige Einordnung der Dosimeterkarte 1 in die Schalen 8, 9 wird durch eine abgeschrägte Lageorientierung 17 in den Gehäuse­ schalen 8, 9 gebildet (siehe Fig. 3 bis 5). Dabei kann davon ausgegangen werden, daß die in Fig. 5 rechts abgebil­ dete Basisschale 9 bezüglich der inneren Gestaltung der inneren Gestaltung der in Fig. 5 links abgebildeten Deckel­ schale 8 spiegelgleich entspricht.
Die Basisschale 9 ist mit einer Lasche 18 versehen, die einen Durchbruch 19 zur Befestigung des gesamten Gehäuses 7 aufweist. Die beiden Gehäuseschalen 8, 9 werden, wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, durch einen umlaufenden Wulst 20 in der Deckelschale 8 und eine in der Basisschale 9 an diesen Wulst 20 angepaßte Nut 21 klemmend zusammengefügt. Zum Trennen der Gehäuseschalen 8, 9 ist an der Deckelschale 8 (siehe Fig. 5) eine Aussparung 22 vorgesehen, in die ein geeignetes Trennwerkzeug eingeführt werden kann.
Die Dosimeterkarte 1 stützt sich bei zusammengefügten Gehäu­ seschalen 8, 9 auf in den Gehäuseschalen 8, 9 angeordneten Stegen 23, 24 ab, welche einmal in der Basisschale 9 eine Kammer 25 für einen Kernspulfilm 26 und in der Deckelschale 8 eine Kammer 27 für den Dosisfilm 15 bilden. Ferner ist zu erkennen, daß im Bereich oberhalb der Kammer 16, 16 a für die Dosimeterkarte 1 eine weitere Kammer 28, 28 a für z. B. Dosimeterpillen 29 angeordnet ist.
Die Deckelschale 8 trägt außenseitig eine Vertiefung 30 zur Aufnahme eines Gehäuse-Ident-Codes 31. Der Ident-Code 31 ist z. B. als Aufkleber ausgebildet.
Ferner zeigen die Fig. 3 bis 5, daß in der Flachseite 32 der Deckelschale 8 vier entsprechend der Konfiguration der TL-Kristalle 4 angeordnete Strahlungsfilter 33, 34, 35, 36 angeordnet sind. Dabei sind die vier Strahlungsfilter 33-36 unmittelbar in die Gehäuseschale 8 eingebettet. Ent­ sprechend der Konfiguration dieser Strahlungsfilter 33-36 sind dann auch in der Basisschale 9 Strahlungsfilter 37-40 vorgesehen. Siehe hierzu die Fig. 4.
Aus den Fig. 4 und 5 ist noch erkennbar, daß der Strah­ lungsfilter 33 des sogenannten Beta-Fensters durch eine Lichtabdeckfolie 41 abgedeckt ist.
Außerdem zeigt die Fig. 5, daß im Bereich zwischen den Strahlungsfiltern 33, 34 ein rechteckig gestalteter Dosis­ filmfilter 42 in die Deckelschale 8 eingebettet ist.
Parallel zum Gehäuse-Ident-Code 31 verlaufend ist in der Deckelschale 8 eine Aussparung 43 angeordnet, durch die der Dosisfilm-Ident-Code 44 erkennbar ist. Auch der Kernspur­ film 26 ist mit einem Ident-Code 45 versehen.
Zur Lagesicherung des Dosisfilms 15 sowie des Kernspurfilms 26 ist an wenigstens einer Seite jeder Kammer 27 bzw. 25 ein Wulst 46 angeordnet, der ein Verrutschen der Filme 15 und 26 verhindert.

Claims (10)

1. Personendosimeter im Strahlenschutzbereich, welches eine in einem Eckbereich unter 45° abgeschrägte Dosimeterkarte mit vier um jeweils 90° im Abstand zueinander versetzten Festkörper-Kristallen aufweist, die in einem zweischaligen Gehäuse lagefixierbar ist, das in mindestens einer Seiten­ fläche entsprechend der Relativ-Konfiguration der Festkörper- Kristalle angeordnete Strahlungsfilter besitzt, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) die Kontur der Dosimeterkarte (1) ist quadratisch gestaltet;
  • b) die Festkörper-Kristalle (4) sind in quadratischer Konfiguration jeweils paarweise parallel zu den Karten­ seiten (10) angeordnet;
  • c) die Dosimeterkarte (1) ist in die mit an den abge­ schrägten Eckbereich (6) der Dosimeterkarte (1) ange­ paßten Lageorientierungen (17) versehenen Gehäuseschalen (8, 9) in deren gemeinsamer Längsmittelebene integriert;
  • d) in mindestens einer Gehäuseschale (8) ist eine recht­ eckige Dosisfilmkammer (27) vorgesehen;
  • e) die Dosisfilmkammer (27) erstreckt sich bezüglich ihrer beiden Längsseiten zwischen einer Gehäuseseite und zwei Strahlungsfiltern (33, 36) ;
  • f) die Gehäuseschale (8) mit der Dosisfilmkammer (27) weist zusätzliche Strahlungsfilter (42, 43) im Bereich der Dosisfilmkammer (27) auf.
2. Personendosimeter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Festkörper-Kristalle (4) bezüglich der zu dem abgeschrägten Eckbereich (6) der Dosi­ meterkarte (1) parallel verlaufenden Kartendiagonalen (KD) in Richtung auf den dem abgeschrägten Eckbereich (6) gegen­ überliegenden Eckbereich (5) versetzt angeordnet sind.
3. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosimeterkarte (1) auf einer Flachseite (32) im Bereich zwischen den Festkörper-Kristallen (4) mit einer sich zu den Längsseiten der Dosisfilmkammer (27) senkrecht erstreckenden länglichen Vertiefung (12) zur Aufnahme eines Karten-Ident-Codes (13) versehen ist.
4. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gehäuseschale (8) im Bereich zwischen den Strahlungs­ filtern (33, 34; 35, 36) mit einer sich zu den Längsseiten der Dosisfilmkammer (27) senkrecht erstreckenden länglichen Aussparung (43) versehen ist, die parallel zum Dosisfilm- Ident-Code (44) verläuft.
5. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Strahlungsfiltern (33, 34) und den Gehäuseseiten in beiden Gehäuseschalen (8, 9) miteinander korrespondierende Lagerstellen (28, 28 a) für Dosimeter- Pillen (29) in Form von z. B. Alanin vorgesehen sind.
6. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kernspurfilmkammer (25) in der der die Dosisfilmkammer (27) aufweisenden Gehäuseschale (8) gegenüberliegenden Ge­ häuseschale (9) vorgesehen ist.
7. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsfilter (33) für die Beta-Strahlen mit einer Licht-Abdeckung (41) in Form einer dünnen Folie versehen ist.
8. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseschalen (8, 9) mit einer lösbaren Rastverbindung (20, 21) versehen sind.
9. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Gehäuseschale (8) an wenigstens einer Seite eine Aussparung (22) zum Trennen der Gehäuseschalen (8, 9) vor­ gesehen ist.
10. Personendosimeter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß rückseitig der Vertiefung (12) für den Karten-Ident-Code (13) etwa im Schnittpunkt der die Festkörper-Kristalle (4) schneidenden Diagonalen mindestens eine Querbohrung (14) in der Dosimeterkarte (1) vorgesehen ist.
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