DE4233001C2 - Strahlendosimeter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlendosimeter für UV-Licht und ionisierende Strahlen.

Der ultraviolette (UV) Anteil der Sonneneinstrahlung und im verstärkten Maße ionisierende Strahlen, wie Röntgenstrahlen oder radioaktive Strahlen, sind bekann­ terweise ab einer bestimmten Dosis für lebende Organis­ men und auch technische Stoffe schädlich. Es ist daher wichtig, eine erreichte Grenzdosis rechtzeitig anzuzei­ gen; nicht nur im biologischen Bereich, sondern auch überall dort, wo die Einwirkung solcher Strahlen Struk­ turen schädlich verändert.

In US 50 28 788 ist ein Sensor-Array beschrieben, dessen Messprinzip auf der Entladung der Inter-Elektroden-Kapazität von diskreten Phototransistoren durch Röntgenstrahlung beruht. Über eine Adressierlogik und Auswerteschaltung kann die Intensität der Strahlung an der Position der einzelnen Sensoren durch Wiederaufladung bestimmt werden.

In DE 31 41 997 A1 ist ein röntgenstrahlenempfindlicher Bildwandler beschrieben, der aus einer Anzahl FET besteht, die in einer Halbleiterscheibe integriert sind. Die zugehörigen Gate-Elektroden werden durch die Strahlung aufgeladen. Nach Auslesen und Aufbereiten der Sensorsignale kann ein Röntgenbild direkt auf einem Bildschirm dargestellt werden.

Vorliegender Erfindung liegt dementsprechend die Auf­ gabe zugrunde, ein Strahlendosimeter für UV-Licht und ionisierende Strahlen zu entwickeln, welches handlich und kostengünstig ist.

Gelöst wurde die Aufgabe durch ein Strahlendosimeter nach dem Anspruch 1.

Die hier beschriebene Erfindung beruht auf der Verwendung handelsüblicher EPROM-Bausteine, die hochintegrierte Sensor-Arrays von FET bieten. Diese zeichnen sich bei der Dosismessung aus durch geringe Querempfindlichkeiten für Strahlung mit Wellenlängen < 400 nm, direkte Dosiserfassung in stromlosem Betrieb (nur für den Auflade- und Auswertevorgang ist eine Stromversorgung erforderlich) und niedrigen Preis aufgrund der Massenfertigung für den Einsatz in der Informationstechnik.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Strahlendosime­ ters nach der Erfindung sind anhand eines in der Zeich­ nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend beschrieben.

Zentrale Einheit des Dosimeters ist ein in der Compu­ terelektronik häufig angewendeter, als EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) bezeichneter Speicher 1.

Wesentliches Grundelement der Speicherzellen ist der Feldeffekttransistor mit sehr hochohmigem Tor (gate) dessen aufgebrachte elektrische Ladung sehr lange erhalten bleibt. Durch Bestrahlung mit UV-Licht oder ionisierenden Strahlen durch ein Quarzglasfenster im EPROM-Baustein werden die Ladungen der Tore abgebaut und damit die Speicherinhalte gelöscht, d. h. zur Erhal­ tung der Ladung muß das Fenster abgedeckt werden.

Für die Anwendung des EPROM's zur Strahlendosismessung werden vor der Bestrahlung des Dosimeters mittels der Steuerelektronik 2, an die eine Anzeigeeinheit 3 ange­ schlossen ist, eine Vielzahl von Speicherzellen über Adressleitungen 5 angewählt und die Datenleitungen 6 auf den logischen Zustand "null" gebracht. Über die Leitung 7 werden dann die Speicherzellen adressenweise auf unterschiedliche Stufen aufgeladen, wobei die unterste Ladungsstufe gerade über der Schaltschwelle des logischen Zustands der Speicherzelle liegt. Die Höhe der Ladung kann sowohl durch die Dauer des auf die Leitung 7 gegebenen Programmier-Impulses als auch durch die Programmierspannung bestimmt werden.

Durch Bestrahlung der Speicherzellen über das Fenster werden die Ladungen entsprechend der Stärke der Strah­ lung und deren Einwirkdauer abgebaut, so daß eine ent­ sprechende Anzahl der Speicherzellen in den logischen Zustand umschalten, der dem Ladungszustand "null" ent­ spricht. Durch Abfragen der Speicherzellen über die Datenleitungen 6 wird eine Binärzahl erhalten, die in der Steuerelektronik, beispielsweise mittels eines Mikroprozessors, nach statistischer Auswertung anhand einer Eichkurve in einen Dosiswert umgerechnet und in der Anzeigeeinheit 3 dargestellt wird.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, für eine genaue und sichere Dosismessung mehrere Gruppen von Speicher­ zellen in den vorstehend beschriebenen Meßablauf einzu­ beziehen. Dabei wird ein spezieller Algorithmus zum Schreiben und Lesen der Ladungsmuster auf den Speicher­ zellen zum Zwecke einer fein abgestuften Dosisbestim­ mung verwendet.

Für die Stromversorgung der Steuerelektronik 2 und der Anzeigeeinheit 3 ist ein photovoltaisches Element 4 vorgesehen, wobei die Spannungsversorgung des EPROM's von der Anzeigeeinheit aus über die Leitung 8 erfolgt.

Ein wesentlicher Vorteil des Strahlendosimeters nach der Erfindung ist die Integrationsfähigkeit der ge­ samten Schaltungsanordnung auf einem Baustein, der kostengünstig herstellbar und bezüglich Gewicht und Platzbedarf leicht handhabbar ist.

Claims (1)

1. Strahlendosimeter für UV-Licht und ionisierende Strahlen, gekennzeichnet durch Verwendung
eines handelsüblichen EPROM-Bausteins (1) mit durch UV-Licht oder ionisierende Strahlen löschbaren, elektronischen Speicherzellen,
welche adressenweise auf unterschiedliche Ladungsstufen aufladbar und entsprechend Intensität und Einwirkdauer der Strahlung entladbar sind,
einer über Daten-, Adress- und Programmier- sowie Versorgungsleitungen (5 bis 8) damit verbundenen Steuer- und Abfrage-Elektronik (2)
und einer an diese angeschlossenen Anzeigeeinheit (3).