DE8804619U1

DE8804619U1 - Halbleiterdetektor für Nuklearstrahlung

Info

Publication number: DE8804619U1
Application number: DE8804619U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1988-09-01

Description

^₁/ &tgr;.&iacgr;~ &Lgr; :'_t— r-r &iacgr;-..i

Ic 41 * ** &diams; # · i i I . c l i it i * &diams; *

lic« at 4 · · # # t t Il «I · I * * *

Halbleiterdetektor für Nuklearstrahlung,

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterdetektor fur Nuklear-^ strahlung, bestehend aus einem mit flüssigem Stickstoff gefüllten Dewargefäß und einem Kryostat, der mit einem Kupferstab in das Dewargefäß hineinragt und der mit seinem anderen Kupferstabende einen Vorverstärker und einen von einer Endkappe umschlossenen Detektorhalter mit einem darin untergebrachten Halbleiter trägt₍ weicher von einem Bleigehäuse umgeben ist*

Derartige Halbleiterdetektoren dienen in Umweltschutz und Biologie zur Messung schwacher Nuklearstrahlungsaktivitäten und haben in den letzten Jahren andeia Typen von Detektoren für eine genauere Spektroskopie von Röntgen - und Gammastrahlen ersetzt.

Für eine Hochauflösungsspektroskdpie ist jedoch in erster Linie eine Abschirmung von äußeren Strahlungsstöreinflüssen (Höhenstrahlung) erforderlich. Hierfür dient ein Bleigehäuse von bis zum 10 cm Dicke, was zusammen mit dem Traggestell das Gesamtgewicht von etwa einer Tonne erreichen kann.

Eine zweite Forderung an die Halbleiterdetektoren geht dahin, daß ihre eigene Radioaktivität der eigenen Bauteile so gering wie möglich ist, damit sogenannte "Low-Level"-Messungen Zustandekommen können.

Es wurde als Nachteil festgestellt, daß die üblichen aus Aluminium bestehenden Detektorhalter und die den Detektorhalter umschließenden Endkappen für eine "Low-Level"-Anwendung ungeeignet sind, da Aluminium infolge eigener Kontaminierung eine zu hohe radioaktive Eigenaktivität besitzt. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde Aluminium in einigen Fällen durch Magnesium ersetzt. Magnesium ist aber wegen seines

I · ti « ft · ·· *·

I 4 it* i * * &igr;

. it ···· ·· it

I .· lit ·«···*« .4 i

hohen Preises, wegen des schwierigen Herstellungsprözesses Und der raschen Korrosion, die nur eine Standzeit Von 3 5 Jahren zuläßt^ für eine Serienproduktion ungeeignet, Sauerstofffreies Kupfer weist zwar keine nennenswerte störende Eigenradioaktivität auf, ist in dieser Hinsicht also "sauber", besitzt aber den Nachteil, daß hierjdurch Streuung von Photonen ein neuer Störungsfaktor j das sogenannte "Compton-Kontinuum" auftritt, welcher der Hauptgrund dafür ist, daß der Halbleiterdetektor schwache Linien in der Anwesenheit stärkerer Linien nicht entdecken kann.

Säuerstöfffreies Kupfer absorbiert die Photonen relativ stark Bei 1 MeV wurde 8% Absorption festgestellt, bei 600 keV ca. iO % Absorption, bei 100 keV ca. 50 % Absorption Und bei 40 keV mehr als 99,9 % Absorption.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Absorptions-Problem zu beseitigen und neben einer "Low-Level-Messung" (abgeschirmte eigene Radioaktivität) eine "Low-Absorption"-Messung (Compton-Unterdrückung) zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung bei einem Halbleiterdetektor für Nuklearstrahlung der eingangs erwähnten Art dadurch, daß der Detektorhalter und die ihn umschließende Endkappe aus Kunststoff bestehen und auf dem durchgehenden Kupferstab zwischem dem Vorverstärker und dem Detektorhalter _f ein die lichte Weite der Endkappe ausfüllender Bleiring angeordnet ist, der bei in dem Bleigehäuse eingebautem Kryostat mit der Bodenwand des Bleigehäuses fluchtet.

Zweckmäßig trägt das Bleigehäuse innenseitig eine Abkleidung aus sauerstofffreiem Kupfer.

Ferner kann der Bleiring stirnseitig zum Detektorhalter hin einen Ring aus sauerstofffreiem Kupfer tragen, der mit der Bodenplatte der Kupferabkleidung fluchtet.

Ji

e ti «&bgr;· «&bgr; «&bgr;

&iacgr; Il ·<·· <· 4»

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine ÄUsführUrigsforfii der Errindung näher erläutert Und beschrieben.

Die in der Zeichnung in Seitenansicht und teilweise getchnittene Ausführungsform Umfaßt ein aus einzelnen Segmenten bestehendes Bleigehäuse 6,6' und 6^!I, das innenseitig eine Abkleidung 17,17',17'' aus sauerstofffreiem Kupfer trägt. Die Kopfwand des Bleigehäuses ist zweckmäßig zweigeteilt ausgebildet, so daß sich die Kopfwandteile 6 ",6'' des Bleigehäuses und 17 ' ',17'' der Kupferauskleidung in Richtung der Pfeile 11,11 seitlich auseinanderbewegen lassen, um einen Zugang für die Probe zu schaffen.

Durch eine Mittelöffnung 12 in der Bodenwandung 6',6' des Bleigehäuses und 17',17' der Kupferauskleidung ragt die Endkappe 2, welche den Detektorhalter 1 umschließt, in den freien Innenraum des Bleigehäuses 6,6',6'' hinein.

Der im Detektorhalter &iacgr; befindliche Halbleiter ist über einen Kupferstab 3, der durch einen Vorverstärker 4 hindurchgeht, mit einem Dewargefäß 8 verbunden, in welchem sich flüssiger Stick itoff befindet. Vor der Durchführung der Messung wird das Dewargefäß mit dem flüssigen Stickstoff in das Traggestell 9 gestellt und der Kupferstab 3 mit d«m Halbleiterkristall verbunden, damit dieser auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs herabgekühlt wird₇ um übermäßigen Leckstrom zu vermeiden.

Mit der Bezugsziffer 10 ist ein Stahlrahmen für das Bleigehäuse 6, 6¹,6'' bezeichnet.

Die lichte Weite der Endkappe 2 ist mit einem vom Kupferstab 3 getragenen Bleiring 5 ausgefüllt welcher zusammen mit dem weiteren Kupferring 7 Störstrahlen vom Vorverstärker abschirmt.

,, &igr; . . Md*

t . ■ I ' > I · 4

«&igr; 111 1 I < ·

• ) . I > I t I i 4 ti ' > ti i «i * »

Dies ergibt zusammen mit des für Öetektorhalter und Endkappe Vorgenommenen Verwendung von Kunststoff* daß die Messung keinerlei Beeinflussung durch Eigenaktivität erfährt i Die Photonen-Absorption ist sehr niedrig und liegt bei ca.- 2 % bei 100 keV bzw. bei ca .· 5 % bei 40 keV, Ferner schlägt bei dieser Ausgestaltung günstig zU Bußhe, daß keine Korrosion auftritt und die Vorrichtung zU einem niedrigen Gestehüngspfeis herstellbar ist_t

Claims

DIPL.-ING. RUDOLF S.KODRON - PATENTANWALT ADAM-KARRILLON-STRASSE 30 — 6500 MAINZ/RHEIN VNR: 104728 lfd.Nrn. 88 140, 88 Patentanmeldung / Gebrauchsmusteranmeldung des Herrn Friedhelm Knappe, 6501 Dalheim Ansprüche

1. Halbleiterdetektor für Nuklearstrahlung bestehend aus einem mit flüssigem Stickstoff gefüllten Dewargefäß und einem Kryostat, der mit einem Kupferstab in das Dewargejj fäß hineinragt und der mit seinem anderen Kupferstabende

einen Vorverstärker und einen von einer Endkappe umschlossenen Detektorhalter mit einem darin untergebrachten Halbleiter trägt welcher von einem Bleigehäuse umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Detektorhalter (1) und die ihn umschließende Endkappe (2) aus Kunststoff bestehen

und

- auf dem durchgehenden K.upferstab (3) zwischen dem

\ Vorverstärker (4) und dem Detektorhalter (1) ein die

lichte Weite der Endkappe (2) ausfüllender Bleiring(5) angeordnet ist,

- der bei in dem Bleigehäuse eingebauten Kryostat mit der Bodenwand (6 ' , 6 ' ) des Bleigehäuses (6,6',6 ' ') fluchtet.

i Il III · *

* < i f i I <

4 ti > III I**

i i Il !!«I!« *

2. Halbleiterdetektor nach An&pruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bleigehäuse (6,6',S¹') ir.nenseitig eine Abkleidung (17 ,17 ' , 17 ' ') aus sausr»stofffreiem Kupfer trägt.

3. Halbleiterdetektor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Bleiring (5) stirnseitig zum Detektorhalter (1) hin einen Ring (7) aus sauerstofffreiem Kupfer -crägt, der mit der Bodenplatte (17¹,17') der Kupferabkleidung (17,17' ,\1' ') fluchtet.