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Anordnung zur Messung der Intensität oder der Dosis von Neutronenstrahlen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Intensität oder der Dosis
von Neutronenstrahlen, die insbesondere für solche Anwendungszwecke der Neutronenstrahlen
gut verwendbar ist, bei denen durch diese Strahlen irgendwelche biologischen Wirkungen
hervorgerufen werden. Die biologische Wirkung der Röntgenstrahlen ist abhängig von
der durch das Objekt absorbierten Energie der Strahlung. Diese macht im Objekt Elektronen
frei, welche die Moleküle des Objektes ionisieren. Man hat daher zur Messung der
Intensität und Dosis der Röntgenstrahlung für biologische Zwecke die Ionisationswirkung
der Röntgenstrahlen benutzt und als Meßgerät eine Ionisationskammer verwendet. Da
die biologischen Objekte und Luft von der Röntgenstrahlung etwa im ;gleichen Maße
ionisiert werden, kann man zur Messung der Intensität oder Dosis in einfacher Weise
eine Ionisationskammer mit Luft benutzen.
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Die Wirkung der Neutronen beim Durchgang durch ein biologisches Objekt
unterscheidet sich wesentlich von der Wirkung der Röntgenstrahlen. Die Neutronen
wirken im wesentlichen nur auf die Wasserstoffatome des Objektes ein und lösen an
ihnen Protonen aus, die ihrerseits wieder ionisierend wirken. Um diesen Prozeß für
Meßzwecke nachzubilden, hat man bisher die Ionisationswirkung der von den Neutronen
aus den Wasserstoffatomen losgeschlagenen Protonen in Gasen benutzt. Bei den bekannten
Dosimetern für Neutronenstrahlen
werden durch diese Strahlen entweder
im Wasserstoffgas oder in den wasserstoffhaltigen Elektroden einer Ionisationskammer
Protonen erzeugt, deren Ionisationswirkung ein Maß für die Neutronenenergie ist.
Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, keine genauen Ergebnisse zu liefern,
wenn es sich darum handelt, Neutronen verschiedenster Energie, also auch schnelle
Neutronen, zu messen. Man kann sich zwar teilweise damit behelfen, daß man große
Ionisationskammern verwendet oder durch Erhöhung des Gasdruckes in den Kammern die
Reichweite der Protonenstrahlen herabsetzt, doch ist die Wirkung dieser Maßnahmen
keine vollkommene, und ihre Anwendung bringt verschiedene Komplikationen mit sich.
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Durch die Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten vermieden,
und ein einfaches Meßgerät wird geschaffen, das für alle Neutronenenergien, also
auch für die schnellster Neutronen, eine richtige Anzeige liefert. Erfindungsgemäß
wird zur Messung der Intensität oder der Dosis von Neutronenstrahlen eine mit einer
wasserstoffhaltigen Flüssigkeit gefüllte Ionisationskammer verwendet, in welcher
die Ionenmengen gemessen werden, welche die von den Neutronen ausgelösten Protonen
erzeugen. Diese Anordnung hat folgende Vorteile: Da die Reichweite der Protonen
in einer Flüssigkeit viel kleiner ist als in Gasen, ist es möglich, die Energie
aller von den eingestrahlten Neutronen gelieferten Protonenstrahlen zur Ionisation
auszunutzen, so .daß der Ionenstrom der Ionisationskammer in der Tat ein. Maß für
die Energie der Neutronenstrahlen ist. Die Messung ist sehr genau und wird durch
unter Umständen auftretende Störstrahlungen in praktisch nur unbeachtlichem Maße
.beeinflußt, da bei Verwendung einer wasserstoffreichen Flüssigkeit zur Füllung
.der Ionisationskammer durch die eingestrahlten Neutronen sehr viele Protonen frei
gemacht werden. Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht also eine genaue Messung
der Dosis und Intensität der Neutronenstrahlung, und die Vorgänge in dieser Meßanordnung
entsprechen so weitgehend den Vorgängen in einem biologischen Objekt, d.aß man durch
die Messung mit der Ionisationskammer nach der Erfindung sehr klar die Wirkungen
der Neutronenstrahlung auf das biologische Objekt beurteilen kann.
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Eine Anordnung nach der Erfindung ist in Fig. i dargestellt. In dieser
bedeutet i die Außenwand der Ionisationskammer, die vorzugsweise aus, einem wasserstoffhaltigen
Isolierstoff mit einem metallischen Überzug, z. B. aus Platin oder Silber, oder
auch mit einem Überzug aus kolloidalem Graphit besteht. Mit diesem Überzug ist die
Stromeinführung 2 leitend verbunden. In gleicher oder ähnlicher Weise wie die Außenelektrode
i kann auch die Innenelektrode 3 ausgebildet sein, welche eine durch die Wand der
Ionisationskammer isolierend durchgeführte Stromzuführung q. besitzt. Die Ionisationskammer
ist mit einer wasserstoffreichen Flüssigkeit 5 gefüllt. Diese Flüssigkeit soll,
damit die Ionenströme möglichst gut gemessen werden können, vorzugsweise nicht polar
und, hochisolierend sein und eine hohe Ionenbeweglichkeit besitzen. Für .die Zwecke
der Erfindung eignet sich besonders ein niedriger Kohlenwasserstoff, z. B. Pentan,
oder andere Kohlenwasserstoffe dieser Reihe bis zum Dekan.
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Will man mit besonderer Genauigkeit messen, d. h. also auch die geringsten
Störeffekte aus dem Meßergebnis ausschalten, kann man eine Anordnung nach Fig. 2
verwenden. Bei dieser Anordnung besteht die Ionisationskammer 6 aus zwei Teilkammern
7 und 8, die eine gemeinsame Mittelelektrode 9 besitzen. Die Kammer 7 ist beispielsweise
mit einer wasserstofffreien Flüssigkeit, z. B. C C'4 oder C C12 F2 gef"llt, während
die andere Kammer 8 eine wasserstoffreiche Flüssigkeit enthält. Die Elektrode io
der Teilkammer 7 liege auf positivem Potential, die Elektrode i i der Teilkammer
8 auf negativem Potential gegenüber der Mittelelektrode 9, und zwar über eine gemeinsame
Rückleitung 12, in der ein ohmscher Widerstand 13 liegt, dem ein Elektrometer 1q.
parallel geschaltet ist. Die Teilkammer 7 spricht nun auf die verschiedenen Störstrahlungen,
z. B. Röntgen- und Gammastrahlen, an sowie auf die Strahlungen, welche durch Umwandlungsprozesse
in den Wandmaterialien entstehen. Die Teilkammer 8 spricht außerdem auch noch auf
die Neutronenstrahlen an, da sie eine wasserstoffreiche Flüssigkeit enthält. Durch
die besondere Art, in der nun der elektrische Meßkreis der Ionisationskammer ausgebildet
ist, sind die Meßströme der beiden Teilkammern in der gemeinsamen Rückleitung i2
einander entgegengesetzt gerichtet, so daß die Einwirkung der Störstrahlung auf
den. Meßkreis kompensiert wird. Die dargestellten und ,beschriebenen Ausführungsformen
der Anordnung nach der Erfindung stellen natürlich nur Beispiele für die praktische
Durchführung des Erfindungsgedankens dar. Es sind noch verschiedene Abwandlungen
in der Form und Anordnung der Elektroden sowie auch besonders in der Wahl des Wandmaterials
für die Ionisationskammer möglich. Die Wand kann beispielsweise auch aus Polystyrol
bestehen, das sich aus verschiedenen Gründen, insbesondere wegen seiner vorzüglichen
Isolationseigenschaften, für die Zwecke der Erfindung gut eignet.