DE814193C - Verfahren zur Erzielung einer bestimmten Abhaengigkeit zwischen absorbierter Energie und Photostrom an groesseren einheitlichen Kristallen oder kristallinen Schichten aus Chalkogeniden von Zn, Cd, Hg oder einem Gemisch aus diesen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzielung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen absorbierter Energie und Photostrom an größeren einheitlichen Kristallen oder kristallinen Schichten aus Chalkogeniden von Zn, Cd, Hg oder einem Gemisch aus diesen Es ist bekannt, daß das Leitvermögen einer Reihe kristalliner Verbindungen, vor allem Chalkogenide von Zn, Cd und Hg, bei Anregung mit Röntgenstrahlen zunimmt, so daß derartige Substanzen in Form von größeren einheitlichen Kristallen oder kristallinen Schichten als Nachweismittel für diese Strahlen dienen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe von derartigen Kristallen bzw. kristallinen Schichten ein für Röntgenstrahlen möglichst empfindliches Dosimeter zu entwickeln, das in gleicher Weise wie eine Luftionisationskammer die Röntgendosis in r-Einheiten zu messen gestattet. Dies bedeutet, daß das Verhältnis des Kristallphotostroms zum Luftionisationsstrom für alle Röntgenspannungen und -intensitäten konstant sein muß. Voraussetzung hierfür ist einmal, daß bei konstanter Strahlenzusammensetzung der durch den Kristall fließende Strom der absorbierten Röntgenintensität proportional ist; darüber hinaus muß auch die Wellenlängenabhängigkeit des Photostroms die gleiche sein wie die des Ionisationsstroms.
• Die Erfindung betrifft zunächst Verfahren, um Kristalle mit der geforderten Energieproportionalität und möglichst hoher Empfindlichkeit zu erhalten. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kristallen ein möglichst hohes Leitvermögen zu erteilen. Bei derartig empfindlichen Kristallen steigt der Photostrom im allgemeinen jedoch nicht proportional, sondern schwächer als proportional, im Grenzfall mit der Wurzel, der absorbierten Energie an. Kristalle, die die Forderung nach Energieproportionalität des Stroms erfüllen, sind wiederum in den meisten Fällen viel unempfindlicher. Gemäß der Erfindung gelingt es, solche Kristalle zu erhalten, die im gewünschten Intensitätsbereich linear, dabei jedoch noch so empfindlich wie möglich sind. Dies wird durch eine systematische Linearisierung hoch empfindlicher Kristalle erreicht; der unumgängliche Verlust an Empfindlichkeit ist dann nicht höher als unbedingt nötig.
• Nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren werden die empfindlichen Kristalle mit energiereichen Korpuskularstrahlen, beispielsweise Alpha-Strahlen, längere Zeit hindurch bestrahlt, wodurch die gewünschte Veränderung eintritt. Die Größe der Veränderung richtet sich nach der Zahl der absorbierten Korpuskularteilchen, so daß durch Wahl von Stärke und Dauer der Korpuskularbestrahlung die Beeinflussung des Kristalls genau dosiert werden kann. Um z. B. einen CdS-Kristall zu erhalten, der im Bereich mittelharter Röntgenstrahlen gebräuchlicher Intensität energieproportional ist, müssen auf einen sehr empfindlichen Kristall etwa 1018 Alpha-Teilchen pro cm2 eingestrahlt werden.
• Ein zweites Verfahren zur Linearisierung besteht darin, die Kristalle einige Zeit höherer Temperatur auszusetzen. Auch hier kann die Beeinflussung durch Zeitdauer und Höhe der Temperatur variiert werden.
• Hochempfindliche CdS-Kristalle weisen beispielsweise nach kurzzeitigem Tempern bei 500" C die gewünschte Linearität im Gebiet der Röntgenstrahlen auf.
• Die beschriebenen Verfahren zur Linearisierung von Kristallen beziehen sich nicht nur auf die Verwendung als Röntgendosimeter, sondern gelten ganz allgemein für jede Art der Anregung, beziehen sich also auch auf die Verwendung als Anzeigegerät für sonstige Quantenstrahlen oder Korpuskularstrahlen.
• Die Erfindung betrifft im weiteren eine Anordnung, um die Wellenlängenabhängigkeit des Kristalldosimeters der Wellenlängenabhängigkeit der Luftionisationskammer anzugleichen.
• Naturgemäß ist die Wellenlängenabhängigkeit des Kristallabsorptionskoeffizienten eine andere wie die des Luftabsorptionskoeffizienten. Diese Unterschiede in den Absorptionskoeffizienten haben zur Folge, daß sich der Photostrom nicht proportional dem r-Wert ändert, wenn die Strahlenzusammensetzung variiert wird.
• Gemäß der Erfindung können. die Abweichungen weitgehend dadurch korrigiert werden, daß über den Kristall in den Weg der Röntgenstrahlung eine absorbierende Schicht gelegt wird, deren Dicke und Material nach der Art der Abweichung des Photostroms vom r-Wert zu wählen ist. Vorteilhaft wird man einen Stoff verwenden, dessen Absorptionsspektrum für Röntgenstrahlen genau so oder ähnlich ist wie das des Kristalls; bei einem CdS-Kristall beispielsweise wird man CdS oder auch Cd, Sn oder Ag wählen.
• Insbesondere können auch die Elektroden, bzw. bei doppelseitiger Elektrodenanordnung die Kathode, gleichzeitig als Absorptionsschicht verwendet werden, sie müssen dann aus dem geeigneten Material und in geeigneter Schichtdicke hergestellt sein.
• Die Korrektur der Wellenlängenabhängigkeit mit Hilfe von Absorptionsschichten läßt sich im allgemeinen leichter durchführen, wenn die Kristalle nur wenig Röntgenstrahlen absorbieren. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, möglichst dünne Kristalle zu verwenden.
• Zur technischen Verwendung werden oft möglichst großflächige Kristalle benötigt; daneben ist häufig zusätzlich eine geringere Schichtdicke erwünscht.
• Nach Angaben in der Literatur werden derartige Kristalle aus dem betreffenden Metall in der Dampfphase gezüchtet. Als Verbesserung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, als Ausgangssubstanz nicht das reine Metall, sondern das betreffende Chalkogenid zu verwenden. Die Züchtungstemperatur liegt dadurch zwar höher, das Wachsen der Kristalle ist aber nicht so stark an eine bestimmte Temperatur gebunden, so daß die Einstellung der Temperatur erleichtert und eine bessere Kontrolle von Größe und Schichtdicke der zu züchtenden Kristalle erzielt werden kann.
• Ein gemäß den genannten Vorschlägen, beispielsweise. aus einem CdS-Kristall, hergestelltes Röntgendosimeter weist gegenüber den bisher üblichen Luftdosimetern vor allem folgende Vorteile auf: I. Die an den Kristall zu legende Spannung kann klein sein; wenn nicht bis an die Grenze der Empfindlichkeit gegangen zu werden braucht, genügen einige Volt, die von einer Anoden- bzw. Taschenlampenbatterie geliefert werden können; 2. der erzeugte Photostrom ist um mehrere Größenordnungen höher als der Ionisationsstrom einer gebräuchlichen Luftkammer, so daß zur Messung des Stroms im allgemeinen ein Zeigerinstrument genügt; 3. die Kleinheit des Kristalls ermöglicht eine Anwendung des Kristalldosimeters überall dort, wo bisher die Größe der Luftkammer ein Hindernis war. Erwähnt seien beispielsweise die Einführung in den menschlichen Körper oder die genaue örtliche Ausmessung einer Strahlung.
• PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Erzielung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen absorbierter Energie und Photostrom an größeren einheitlichen Kristallen oder kristallinen Schichten aus Chalkogeniden von Zn, Cd, Hg oder einem Gemisch aus diesen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalle oder kristallinen Schichten, insbesondere solche aus CdS, mit energiereichen Korpuskularstrahlen bestrahlt Qer wärmebehandelt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Photostrom von im Leiten empfindlichen Kristallen oder kristallinen Schichten, insbesondere Kristallen aus CdS, durch Bestrahlung mit energiereichen Korpuskularstrahlen, beispielsweise Alpha-Teilchen, in seiner Abhängigkeit von der eingestrahlten Energie linearisiert wird.

   3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die im Leiten empfindlichen Kristalle, insbesondere solche al:- CdS, auf mehrere IOO° C erhitzt und danach lan6isam abgekühlt werden, bei Wahl der Zeitdauer und der Höhe der Temperatur nach nvlaßgabe der Größe des zu linearisierenden Energiebereichs.

   4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 und 3 behandelte Kristalle, insbesondere solche aus CdS, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dosimeter für Röntgenstrahlen verwendet werden.

   5. Dosimeter für Röntgenstrahlen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Weg der Röntgenstrahlen dicht über dem Kristall eine absorbierende Schicht befindet bei solcher Wahl von Material und Schichtdicke, daß das Verhältnis Photostrom des Kristalls zu Ionisationsstrom einer Luft kammer bei Änderung der Strahlenzusammensetzung möglichst konstant bleibt. tS. I)osimeter für Röntgenstrahlen nach Anspruch 5, dadurch gekenIlzeichnet, daß das Material der Absorptiollsschicllt in seiner Absorption für Rönthellstrahlen ähnlich ist wie der Kristall, also beispielsweise bei CdS aus CdS, Cd, Sn oder Ag besteht.

   7. Dosimeter für Röntgenstrahlen nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht gleichzeitig als Elektrode für die Kristalle oder kris<allinen Schichten dient.

   8. Dosimeter für Röntgenstrahlen nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kristalle geringer Schichtdicke (kleiner als 20 mg/cm2) Verwendung finden.

   9. Dosimeter für Röntgenstrahlen nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß energieproportionale Kristalle Verwendung finden, die insbesondere nach Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3 linearisiert worden sind.

   10. Verfahren zur Herstellung der nach Anspruch I bis 9 behandelten Kristalle, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung der Chalkogenide von Zn, Cd, Hg an Stelle des reinen Metalls als Ausgangssubstanz das betreffende Chalkogenid verwendet wird.