DE9313246U1 - Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung - Google Patents

Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung

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Description

Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher L'V-Strchlungsbelastung 1
Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung
Die vorliegende Erfindung behandelt ein Gerät, mit dem die Belastung eines Körpers durch ultraviolette Strahlung, die von der Sonne oder künstlichen Lichtquellen ausgeht, überwacht wird und das ein Warnsignal bei Überschreiten eines benutzerindividuellen Grenzwerts abgibt.
Mit dem Auftreten des Ozonlochs wird es zunehmend wichtiger, Schutzmaßnahmen vor Schäden, die durch hohe UV-Strahlungsbelastung (zum Beispiel Sonnenbrand, Hautkrebs, Schäden an den Augen ...) entstehen, zu treffen. Mögliche Schutzmaßnahme sind beispielsweise die Verwendung von Sonnenschutzmitteln und die Einschränkung der Expositionszeit, die zum Beispiel mit Hilfe von Tabellen, die in Abhängigkeit vom Hauttyp eine Zeitdauer für die maximale empfohlene tägliche Sonnenbestrahlung angeben, ermittelt werden kann. Derartige Tabellen können jedoch nur einen groben Richtwert geben, da die Abhängigkeit der Intensität der Sonnenbestrahlung von der Tageszeit, den Wetterbedingungen (Bewölkung, Dunst ...) und den Umgebungsbedingungen (Wasser, Hochgebirge, Schnee ...) nur unzureichend berücksichtigt werden können.
Um die tatsächliche Intensität der Strahlung zu berücksichtigen, kann die Verfärbung photochromer Materialien zur Ermittlung der Strahlungsbelastung herangezogen werden ("Reusable Radiation Detector" US-Patent 4 130 760).
Eine andere, wesentlich genauere Möglichkeit der Überwachung der Belastung durch ultraviolette Strahlung können elektronische Geräte leisten, die mit Hilfe eines speziellen Sensors die tatsächliche Intensität der ultravioletten Strahlung messen. Ein Sensor für ein derartiges Gerät ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Schon vor über 20 Jahren wurden elektronische Strahlungsmeßgeräte, die vor hoher Sonnenbestrahlung schützen sollen, beschrieben.
Im US-Patent 3 710 115 (1973) beschreibt Jubb ein Sonnenbrand-Warngerät ("Sunburn Warning Device Comprising Detecting the Ultraviolet Component of Solar Radiation"), bei dem die momentane Strahlungsdosis mit Hilfe eines analogen Meßgeräts angezeigt werden kann und das bei Überschreiten einer bestimmten Strahlungsdosis ein akustisches Warnsignal abgeben kann.
Im US-Patent 3 917 948 (1975) beschreibt Strutz ein Dosis-Meßgerät ("Device for Measuring the Dose of Ultraviolet Radiation in the Erythem-Effective Range"), das einen Oszillator enthält, bei dem ein Photowiderstand das frequenzbestimmende Glied darstellt. Ein nachgeschalteter elektronischer Zähler zählt die Impulse dieses Oszillators und löst bei Erreichen einer bestimmten, voreingestellten Gesamtzahl an Impulsen einen Alarm aus.
Tulenko beschreibt im US-Patent 4 229 733 (1980) ein Strahlungsmeßgerät ("Exposure Detecting Device"), bei dem ein Dosissignal ermittelt wird, das während der Bestrahlung erwartungsgemäß ansteigt, bei fehlender Bestrahlung aber wieder abfällt. Hierdurch soll die Regeneration der Haut berücksichtigt werden.
Die Regenerationsfähigkeit der Haut kann auch das in PCT-Anmeldung WO86/03319 beschriebene UV-Strahlungsüberwachungsgerät ("Ultraviolet Monitoring Device") berücksichtigen.
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Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-^trahlungsDelasiung 2
Im US-Patent 4 428 050 (1984) ist von Pellegrino ein Gerät beschrieben, das insbesondere beim Solariumbesuch die Strahlungsbelastung und die Bräunung überwachen soll ("Tanning Aid"): Ein Computer (Mikroprozessor) ermöglicht es bei diesem Gerät unter anderem, Hauttyp, Lichtschutzfaktor einer Sonnencreme, anfängliche Hautbräunung sowie die Bestrahlungsseite (Bauch/Rücken) zu berücksichtigen. Weiterhin wird in dieser Erfindung beschrieben, daß die Strahlung für UV-A, UV-B und UV-C mit Hilfe mehrerer Lichtdetektoren und entsprechender vorgeschalteter Filter getrennt überwacht werden kann.
Im US-Patent 4 535 244 beschreibt Burnham ein tragbares Dosimeter mit Sensor, Mikroprozessor und Anzeige. Durch eine Tastatur können Parameter wie zum Beispiel Lichtschutzfaktor der Sonnencreme eingegeben werden.
Burnham entwickelte das Dosimeter weiter und meldete ein weiteres US-Patent (4 608 492: "Ultraviolet Monitor Suntan Alarm with Self Test Routines") an, bei dem der Mikroprozessor laufend die Funktion des Geräts überprüft und unter anderem vor Abschattung des Sensors warnt.
Ein ähnliches Dosimeter, das in der Bedienung bezüglich der Eingabe des Lichtschutzfaktors weiterentwickelt wurde, ist in US-Patent 4 962 910 (1990) von Shimizu beschrieben.
Im US-Patent 5 008 548 (1991) beschreibt Gat ein tragbares Strahlungsmeßgerät ("Personal UV Radiometer"), mit dem gleichzeitig Dosis und Dosisleistung der Strahlung gemessen werden können. Darüber hinaus wird auf die Notwendigkeit hingewiesen, für genaue Messungen das Strahlungsmeßgerät in Richtung maximaler Strahlungsintensität auszurichten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird darauf hingewiesen, daß der Bereich der ultravioletten Strahlung üblicherweise unterteilt wird in UV-A, UV-B und UV-C.
Im UV-A Bereich (Wellenlänge 315 bis 400 nm) verursacht zu hohe Strahlungsbelastung eine schnellere Alterung der Haut, wobei die minimale Erythem-Dosis (MED; Strahlungsdosis, ab der eine Rötung der Haut festgestellt werden kann) bei ca.
25 J/cm2 liegt. Der Anteil dieser UV-A Strahlung im natürlichen Sonnenspektrum beträgt ca. 4 %.
Wesentlich gefährlicher ist UV-B-Strahlung (Wellenlänge 280 nm bis 315 nm), die als Verursacher von Hautkrebs und Sonnenbrand gilt. Diese Strahlung hat einen Anteil von ca. 0,4 % im natürlichen Sonnenspektrum und kann schon bei sehr geringen Dosen Hautreizungen verursachen (MED liegt bei ca. 25 mJ/cm2).
Licht im UV-C-Bereich (Wellenlängen unter 280 nm) wird in der Atmosphäre so gut wie vollständig absorbiert.
Üblicherweise werden in UV-Strahlungsmeßgeräten als Detektoren Photodioden aus Silizium (Si) eingesetzt, die Strahlung mit Wellenlängen unter 1100nm und damit auch das gesamte sichtbare Spektrum und Teile des infraroten Spektrums detektieren. Da das sichtbare und infrarote Licht im natürlichen Sonnenlicht ca. 95 % der Strahlungsenergie enthält und dieser Strahlungsanteil nicht zum Meßergebnis beitragen soll, wird in den meisten der oben angegebenen Patente der Einsatz von Filtern erwähnt, mit denen nur die UV-Strahlung herausgefiltert werden kann, um eine günstigere spektrale Empfindlichkeit des Detektionssystems zu erzielen.
Die bekanntesten optischen Filter beruhen entweder auf dem Prinzip der Absorption bestimmter Wellenlängenbereiche durch Farbstoffe oder auf dem Prinzip der Interferenz.
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Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung 3
Erstgenannte sind zwar leicht als UV-absorbierende, aber sehr schwer als UV-durchlässige Filter herzustellen. Im europäischen Patent 0 392 442 wird ein UV-Strahlungsmeßgerät ("Ultraviolet Ray Measuring Apparatus") beschrieben, das die UV-Strahlungsintensität mit Hilfe zweier in Differenzmessung betriebener Detektoren ermittelt, von denen einer zusätzlich mit einem leicht herstellbaren UV-Strahlung-absorbierenden Filter ausgestattet ist.
Bei Interferenzfiltern, die nur Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich durchlassen, hängt die Durchlaßcharakteristik vom Einfallswinkel der Strahlung ab. Dies führt im praktischen Betrieb eines UV-Strahlungsmeßgeräts zu Verfälschungen des Meßergebnisses, da weder ein senkrechtes Auftreffen des Licht noch ein Auftreffen unter einer konstanten Winkelverteilung sichergestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, daß die dargestellten Nachteile einer herkömmlichen Photodiode mit vorgeschaltetem Filter vermieden werden und darüber hinaus ein kleiner, leichter und robuster Aufbau des gesamten Detektionssystems für die UV-Strahlung bewerkstelligt wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Das Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung mit
• einem Photodetektor zum Erfassen der Strahlungsintensität,
· einer Eingabeeinrichtung zur externen Eingabe von Parametern,
• einer Signalverarbeitung, welche eine erste Einrichtung aufweist, welche die erfaßte Strahlungsintensität unter Berücksichtigung der Eingabeparameter bewertet, und welche eine zweite Einrichtung aufweist, welche ein erstes Signal entsprechend der Bewertung erzeugt,
· einer Ausgabeeinrichtung zur optischen und/oder akustischen Anzeige des ersten Signals,
• ist dadurch gekennzeichnet, daß
• der Photodetektor einen Halbleiter mit einem Bandabstand von über 2,25 eV umfaßt.
Bei der vorliegenden Erfindung entfällt der Filter mit den beschriebenen Nachteilen vollständig, darüber hinaus wird die üblicherweise verwendete Silizium-Photodiode durch einen Photodetektor aus einem geeigneten Halbleitermaterial ersetzt. Durch Verwendung eines Halbleiters mit einem Bandabstand größer als 2,25 eV werden im wesentlichen nur elektromagnetische Strahlungen mit einer Wellenlänge kleiner als 545 nm erfaßt.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die technisch am besten beherrschten Halbleiter mit dem geeigneten Bandabstand sind
Galliumphosphid (GaP), Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Zinksulfid (ZnS) sowie daraus hervorgehende ternäre und quatemäre Verbindungen. Durch ihre relativ große Verbreitung ergibt sich eine kostengünstige Herstellung.
Die für das UV-Strahlungsmeßgerät in besonderem Maße wichtigen Spektralbereiche liegen bei 280 nm bis 400 nm. Zur Erfassung dieser Spektralbereiche eignen sich besonders Halbleiterdetektoren mit einem Bandabstand von 2,25 eV bis 4,0 eV.
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Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Süahlungsbeiastung 4
Da der Grenzwert der Strahlungsdosis möglichst benutzerindividuell einstellbar sein soll, ist eine Eingabeeinrichtung vorteilhaft, mit der der Grenzwert direkt oder indirekt (Eingabe von Parametern, mit deren Hilfe der Grenzwert berechnet werden kann) eingegeben wird.
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Es ist von Vorteil, wenn das UV-Strahlungsmeßgerät die Belastung des bestrahlten Gewebes durch UV-Strahlung unter Berücksichtigung von UV-Schutzeinrichtungen (beispielsweise Lichtschutzfaktors von Sonnencreme) ermitteln kann.
Die Strahlungsdosis stellt eine gute Näherung für die Gewebebelastung des bestrahlten Gewebes dar. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn das UV-Strahlungsmeßgerät diese ermittelt.
Die Ermittlung der Strahlungsdosis kann einfach durch Integration ab einem frei wählbaren Zeitpunkt (beispielsweise durch Betätigen einer Start-Taste) erfolgen.
Die dermatologisch relevante Strahlungsbelastung des bestrahlten Gewebes wird genauer genähert, wenn bei der Ermittlung der effektiven Strahlungsdosis auch die Regeneration des bestrahlten Gewebes berücksichtigt wird.
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Vorteilhafterweise wird der Benutzer des erfindungsgemäßen UV-Strahlungsmeßgeräts gewarnt, wenn der benutzerindividuell eingestellte Grenzwert der Strahlungsdosis erreicht beziehungsweise überschritten ist.
Bedienungskomfort und Aussagekraft der Messung werden beim erfindungsgemäßen UV-Strahlungsmeßgerät dadurch erhöht, daß ein Sensor verwendet wird, der mit zunehmendem Einfallswinkel die Fokussierung auf den strahlungsempfindlichen Bereich des Detektors verbessert, so daß in einem großen Winkelbereich der Effekt weitgehend kompensiert werden kann, daß bei zunehmendem Winkel zwischen Linsenachse und Strahlen weniger Strahlen auf den Sensor treffen.
Dadurch, daß bei diesem Sensor die Linse beziehungsweise mindestens eine Linse des Linsensystems mindestens eine konvexe Linsenfläche aufweist, die eine von der Linsenachse zum Linsenrand hin zunehmende Krümmung besitzt, kann die oben dargestellte Kompensation durch verbesserte Fokussierung der Strahlung auf den Detektor verstärkt werden.
Das gleiche gilt, wenn bei diesem Sensor die Linse beziehungsweise mindestens eine Linse des Linsensystems mindestens eine konkave Linsenfläche (zum Beispiel bei einer Meniskuslinse) aufweist, bei der die Krümmung von der Linsenachse zum Linsenrand hin abnimmt.
Die Linse beziehungsweise das Linsensystem kann bei diesem Sensor im einfachsten Fall eine einfache Sammellinse sein. Bei Sammellinsen kann man zwischen plankonvexen Linsen, bikonvexen Linsen, oder Meniskuslinsen unterscheiden. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung einer plankonvexen Linse, weil diese mit der flachen Seite direkt in Kontakt mit der Oberfläche des Detektors gebracht werden kann, so daß der Detektor eine maximale Apertur erreicht und Strahlen aus einem großen Winkelbereich auf den Detektor treffen.
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Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung 5
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es besonders vorteilhaft, wenn bei diesem Sensor der Detektor direkt in das Material, aus dem die Linse besteht, eingebettet ist, wodurch der Sensor kompakt, leicht und kostengünstig herstellbar wird.
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Mit Hilfe von an beliebigen Stellen innerhalb des Sensors angebrachten Blenden kann bei diesem Sensor die Winkelabhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors gezielt beeinflußt werden.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Fig. 1 a: Sensor des erfindungsgemäßen UV-Strahlungsmeßgeräts in einer Ausführungsform in Draufsicht
Fig. 1 b: Sensor von Fig. 1 a im Schnitt A-A
Fig. 2: Sensor von Fig. 1 b mit Definition des Einfallswinkels &agr;
Fig. 3: Sensor von Fig. 1 b unter Einfall von Strahlung mit Einfallswinkel &agr; = 0°
Fig. 4: Sensor von Fig. 1 b unter Einfall von Strahlung unter einem Einfallswinkel &agr; = 90°
Fig. 5: Computersimulation des Strahlengangs bei Einfallswinkel &agr; = 0° für Linse mit
den Parametern h = 0,57-R; rs = 0,6-R
Fig. 6: Computersimulation des Strahlengangs bei Einfallswinkel &agr; = 45° für Linse mit den Parametern h = 0,57·R; rs = 0,6-R
Fig. 7: Computersimulation des Strahlengangs bei Einfallswinkel &agr; = 75° für Linse
mit den Parametern h = 0,57 R; rs = 0,6 R
Fig. 8: Computersimulation des Strahlengangs bei Einfallswinkel &agr; = 90° für Linse mit den Parametern h = 0,57 R; rs = 0,6 R
Fig. 9 a: Sensor nach Fig. 1 b mit Bereichen verminderter Strahlungempfindlichkeit im Schnitt A-A
Fig. 9 b: Sensor nach Fig. 9 a mit Bereichen verminderter Strahlungempfindlichkeit in Draufsicht
Fig. 9 c: Radiale Empfindlichkeit des Detektors in Fig. 9 a im Schnitt A-A
Fig. 10: Plankonvexe Ausführungsform der Linse
Fig. 11: Bikonvexe Ausführungsform der Linse
Fig. 12: Ausführungsform der Linse als Meniskuslinse
Fig. 13: Veranschaulichung der Begriffe Strahlungsintensität (Fig. 13 a), erfaßte Strahlungsintensität (Fig. 13 b), effektive Strahlungsintensität (Fig. 13 c), Strahlungsdosis (Fig. 13 d) und effektive Strahlungsdosis (Fig. 13 e) anhand einer beliebigen Einstrahlung über der Zeit
Fig. 14: Blockschaltbild des Strahlungsmeßgeräts
Fig. 15: Strahlungsmeßgerät in Form einer Scheckkarte
Bei der vorliegenden Erfindung entfällt der Filter mit den beschriebenen Nachteilen vollständig, darüber hinaus wird die üblicherweise verwendete Silizium-Photodiode durch einen Photodetektor aus einem geeigneten Halbleitermaterial ersetzt. Durch Verwendung eines Halbleiters mit einem Bandabstand größer als 2,25 eV werden im wesentlichen nur elektromagnetische Strahlungen mit einer Wellenlänge kleiner als 545 nm erfaßt.
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Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung 6
Es wurde gefunden, daß mit Halbleiterdetektoren auf der Basis von Galliumphosphid (GaP), schon eine deutliche Verbesserung der spektralen Empfindlichkeit gegenüber Photodetektoren aus Si-Basis erzielt werden kann. GaP ist ein Halbleiter mit Bandabstand Egap« 2,3 eV, der im wesentlichen Strahlung mit Wellenlängen unter 540 nm detektiert.
In einer ersten Ausführungsform wird daher ein Detektor auf der Basis von Galliumphosphid eingesetzt. Neben der UV-Strahlung wird bei derartig aufgebauten Photodetektoren jedoch noch ein wesentlicher Teil des sichtbaren Lichts detektiert.
Eine weitere Verbesserung der spektralen Empfindlichkeit kann durch Verwendung von Detektoren erzielt werden, die aus Halbleitern mit einem Bandabstand von über 2,75 eV aufgebaut werden, da hier nur Lichtquanten mit einer Energie von über 2,75 eV (Wellenlänge < 450 nm) in technisch relevantem Maße Elektron-Loch-Paare generieren können, die ihrerseits durch Strommessung leicht nachgewiesen werden können. Das Maximum der Empfindlichkeit derartiger Halbleiterdetektoren liegt bei einer deutlich kürzeren Wellenlänge als der Wellenlänge, die durch den Bandabstand des Halbleiters bestimmt ist und liegt damit in der Regel im UV-Bereich.
In einer zweiten Ausführungsform wird ein derartiger Detektor mit Hilfe einer Diode auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC) oder auf der Basis von Galliumnitrid (GaN) realisiert. SiC ist ein Halbleiter, der mit verschiedenen Gitterstrukturen hergestellt werden kann. SiC mit der technologisch gut beherrschten 6-H-Gitterstruktur (hexagonale Symmetrie) hat einen Bandabstand von Egap « 2,86 eV (indirekter Übergang; bei 300 K), so daß Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 430 nm einen gut meßbaren Photostrom verursacht. Es wurde gefunden, daß aus derartigem SiC aufgebaute Photodioden ihre maximale Empfindlichkeit im UV-Bereich haben. Grundsätzlich eignet sich auch SiC mit anderen Gitterstrukturen, sofern der Bandabstand bei üblichen Betriebstemperaturen ausreichend groß ist; dies trifft unter anderem bei den Strukturen 8 H (Egap» 2,75 eV), 21 R (Egap » 2,80 eV) und 15 R (Egap« 2,95 eV) zu. Vielfach werden blaue Leuchtdioden aus SiC (zum Beispiel 6 H) aufgebaut, die als billig herstellbare Massenprodukte direkt oder nur geringfügig modifiziert auch für einen preiswerten UV-Detektor in UV-Strahlungsmeßgeräten fungieren können.
Bei der Herstellung des Sensors ist man jedoch nicht nur auf Dioden beschränkt: Es können auch andere photosensitive Bauelemente wie Phototransistoren oder Photoleiter aus den genannten Halbleitermaterialien verwendet werden.
Bei der Auswahl des Halbleitermaterials, aus dem der UV-Detektor 3 aufgebaut ist, ist man nicht auf GaP, SiC und GaN beschränkt: Grundsätzlich eignen sich für den UV-Detektor alle Halbleiter (auch Verbindungshalbleiter) mit einem Bandabstand von über 2,25 eV. Je höher der Bandabstand des verwendeten Halbleitermaterials ist, desto mehr liegt die spektrale Empfindlichkeit eines damit aufgebauten UV-Detektors im kurzwelligen UV-Bereich und desto weniger wird sichtbares Licht und langwelliges UV-Licht detektiert, dessen Photonenenergie dann nicht mehr zur Überwindung des Bandabstands des Halbleiters (Egap) ausreicht. Der zu detektierende Spektralbereich wird nicht durch Filter, sondern insbesondere durch die Auswahl eines geeigneten Halbleitermaterials, seine Dotierung und den Strukturaufbau
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des UV-Halbleiterdetektors bestimmt. Da der UV-B-Bereich möglichst vollständig erfaßt werden soll, ist es nicht sinnvoll, für den Detektor einen Halbleiter mit einem Bandabstand von über 4 eV zu verwenden. Mit derartigen Halbleitern aufgebaute Detektoren könnten jedoch für den UV-C-Bereich fungieren, der bei einer weiteren Zunahme des Ozonloches interessant werden könnte. Das UV-Strahlungsmeßgerät könnte dann einen speziellen Detektor aus einem Halbleiter mit über 4 eV Bandabstand enthalten, der die besonders kurzwellige UV-Strahlung detektiert. Von besonderem Interesse sind darüber hinaus Dioden, Transistoren und Photoleiter aus Galliumnitrid, einem Halbleiter, der abhängig von der Gitterstruktur einen Bandabstand im Bereich von 3,2 bis 3,5 eV (direkter Übergang) aufweist. Damit aufgebaute UV-Detektoren haben eine sehr hohe Empfindlichkeit bei der für den Menschen besonders schädlichen UV-B-Strahlung im Bereich um 300 nm, die langwelligen (> 355 bis 385 nm) UV-Strahlen tragen nur unwesentlich zum Meßergebnis bei. Dieses spektrale Verhalten des UV-Detektors ist besonders wünschenswert, da langwellige UV-Strahlen nur in erheblich größerer Strahlungsdosis Strahlungsschäden verursachen und daher bei der Intensitätsmessung der schädigenden UV-Strahlung nicht zu hoch bewertet werden dürfen.
Andere Halbleiter, die für UV-Detektoren von besonderem Interesse sind, sind die Il/Vl-Halbleiter auf der Basis von ZnS und diesem verwandte ternäre und quatemäre Halbleiter. Wird gegenüber ZnS bis zu 30 % des Zinks durch Selen ersetzt und bis zu 30 % des Schwefels durch Cadmium ersetzt, können Halbleiter mit Bandabständen zwischen 2,8 eV und 3,75 eV hergestellt werden (zum Beispiel ZnS: Egap « 3,75 eV).
SiC wird durch seine Verwendung für blau leuchtende Dioden zunehmend preiswerter und ist daher für die Anwendung als UV-Detektor besonders attraktiv. Auch bei dem momentan noch sehr teurem GaN ist aufgrund zunehmender Anwendung auf anderen Gebieten (unter anderem auch blaue LED) in den nächsten Jahren mit einem deutlichen Preisverfall zu rechnen, so daß die Attraktivität von damit aufgebauten Photodioden für diese Anwendung steigt.
Zur Veranschaulichung der Begriffe Strahlungsintensität (Fig. 13 a), erfaßte Strahlungsintensität (Fig. 13 b), effektive Strahlungsintensität (Fig. 13 c), Strahlungsdosis (Fig. 13 d) und effektive Strahlungsdosis (Fig. 13 e) wird im folgenden Fig. 13 kurz erklärt:
Eingestrahlt wird in Abhängigkeit von der Zeit eine bestimmte Strahlungsintensität (I) (Fig. 13 a). Von dieser wird vom Detektor aufgrund der spektralen Empfindlichkeit ein Teil erfaßt, der durch die erfaßte Strahlungsintensität (Ierf) (Fig. 13 b) repräsentiert wird. Wenn die spektrale Empfindlichkeit des Sensors gut mit der Empfindlichkeit des bestrahlten Gewebes übereinstimmt, stellt dies eine gute Näherung für die Gewebebelastung des ungeschützten Gewebes (beispielsweise Haut ohne Sonnencreme oder Auge ohne Sonnenbrille) dar. Belastend für das Gewebe ist nur ein Teil der eingestrahlten Strahlungsintensität, nämlich der, der durch eine gegebenenfalls verwendete Sonnencreme mit einem bestimmten Lichtschutzfaktor das Gewebe erreicht. Die das Gewebe belastende Strahlungsintensität wird durch die effektive Strahlungsintensität (Ieff) (Fig. 13 c) angenähert, die aus der erfaßten Strahlungsintensität (Ierf) geteilt durch den Lichtschutzfaktor ermittelt wird. Die Strahlungsdosis (D) (Fig. 13 d) kann durch Integration der effektiven Strahlungsintensität über der Zeit ab einem wählbaren Startzeitpunkt ermittelt werden. Sie stellt ein Maß
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für die das Gewebe belastende Strahlungsdosis dar. Um die Regeneration des Gewebes zu berücksichtigen, kann eine effektive Strahlungsdosis Deff (Fig. 13 e) ermittelt werden. Die effektive Strahlungsdosis (Deff) kann ähnlich wie die Strahlungsdosis (D) durch Integration der effektiven Strahlungsintensität (Ieff) über der Zeit ermittelt werden, im Gegensatz dazu wird jedoch auch ein Abfall des Integrals ermöglicht, der beispielsweise exponentiell oder linear über der Zeit erfolgen kann. Wie in (Fig. 13 d und Fig. 13 e) gezeigt, wird bei Überschreiten des Grenzwertes (G) der Strahlungsdosis ein erstes Signal (Alarm) ausgelöst.
Eine dritte Ausführungsform des UV-Strahlungsmeßgeräts ist in Fig. 14 im Blockschaltbild dargestellt.
Das der erfaßten Strahlungsintensität (Ierf) proportionale Signal des Detektors 3 wird der Signalverarbeitung 9 zugeführt, die unter Berücksichtigung von mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 8 festgelegter Parameter das erste Signal und/oder weitere Signale einer Ausgabeeinrichtung 10 zuführt. Diese Signale können unter anderem sein: Alarmsignal für Überschreiten des Grenzwertes (G) der Strahlungsdosis, Strahlungsintensität (I), effektive Strahlungsintensität (Ieff), Lichtschutzfaktor, Strahlungsdosis (D), effektive Strahlungsdosis (Deff), Uhrzeit, voraussichtliche Zeit bis zum Erreichen des Grenzwertes (G) der Strahlungsdosis.
Da die digitale Verarbeitung der analogen in vielen Punkten überlegen ist, kann die Signalverarbeitung 9 auch einen Analog/Digital-Wandler sowie eine digitale Verarbeitungseinrichtung umfassen. Diese können beispielsweise durch einen Mikrocontroller realisiert werden. Die Signalverarbeitung 9 enthält den Analog/Digital-Wandler sowie die digitale Verarbeitungseinrichtung. Die Signalverarbeitung ermittelt aus der zeitabhängigen Strahlungsintensität (I) die Strahlungsdosis (D). Diese wird entweder ab einem bestimmten Startzeitpunkt (ab dem Betätigen der Start-Taste) oder für einen bestimmten Zeitraum (zum Beispiel für die letzten 12 Stunden) durch Integration ermittelt. Darüber hinaus kann beim Strahlungsüberwachungsgerät auch eine effektive Strahlungsdosis (Deff) berechnet werden, ein Wert, bei dem die Regeneration des bestrahlten Gewebes (zum Beispiel menschliche Haut) berücksichtigt wird. Hierfür kann die Regeneration des bestrahlten Gewebes unter Zugrundelegung einfacher Modelle näherungsweise entweder durch einen über der Zeit exponentiellen oder linearen Abfall der effektiven Strahlungsdosis (Deff) berücksichtigt werden. Dank der Leistungsfähigkeit moderner Mikrocontroller können jedoch auch kompliziertere Algorithmen angewandt werden, die die Regeneration besser annähern. Übersteigt die Strahlungsdosis (beziehungsweise die effektive Strahlungsdosis) einen bestimmten über die Eingabeeinrichtung 8 individuell einstellbaren Grenzwert (G) der Strahlungsdosis (abhängig vom Gewebe, zum Beispiel Hauttyp), wird von der Signalverarbeitung das erstes Signal abgegeben und von der Ausgabeeinrichtung als akustisches und/oder optisches Signal (zum Beispiel als Alarmsignal) angezeigt.
Wie Fig. 15 beispielhaft zeigt, kann das Strahlungsmeßgerät in Größe einer Scheckkarte realisiert werden: Durch Einsatz moderner Stromspartechniken und Einsatz verbrauchsarmer CMOS-Schaltkreise ist es möglich, das Strahlungsmeßgerät ganz oder teilweise durch Solarzellen zu versorgen. Darüber hinaus verfügt das Gerät über eine Anzeige, an der die Strahlungsdosis beziehungsweise die Strahlungsintensität, der Lichtschutzfaktor sowie voraussichtliche Zeit bis zum Erreichen des Grenzwertes der Strahlungsdosis angezeigt sind. Weiterhin sind der UV-Sensor sowie Tasten für die Eingabeeinrichtung zu erkennen.
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Ein weiteres Problem beim praktischen Einsatz von UV-Strahlungsmeßgeräten stellt die Abhängigkeit der Strahlungsintensität von der Winkelverteilung, mit der die Strahlung auf den Photodetektor trifft, dar. Im US-Patent 5 008 548 wurde vorgeschlagen, den Photodetektor in Richtung maximaler Strahlungsintensität auszurichten.
Da dieser Vorschlag im praktischen Betrieb bei einem UV-Strahlungsmeßgerät nicht sinnvoll umgesetzt werden kann, wird in einer vierten Ausführungsform ein spezielles Optik-Detektor-System (wird künftig als "Sensor" bezeichnet) vorgeschlagen, bei dem die Strahlung aus einem möglichst großen Raumwinkelbereich (im Extremfall werden 360° gewünscht; in der Praxis genügen meist 120° bis 180°; 180° können mit einem Sensor des erfindungsgemäßen UV-Strahlungsmeßgeräts erreicht werden) auf die strahlungsempfindliche Fläche des Detektors gelenkt wird. Damit ist nur noch eine grobe Ausrichtung des Detektors in Richtung der Strahlungsquelle erforderlich. Darüber hinaus wird durch diese Erfindung auch bei diffuser Strahlung eine hohe Meßgenauigkeit erreicht.
Der Sensor umfaßt eine Linse beziehungsweise ein Linsensystem 2 mit positiver Brennweite, die im Strahlengang vor dem Detektor angeordnet ist. Der Detektor ist im Strahlengang vor dem Brennpunkt angeordnet ist, der sich bei im Randbereich 11 der Linse beziehungsweise des Linsensystems unter dem Einfallswinkel &agr; = 0 Grad einfallender Strahlung ergibt.
Die Anordnung beziehungsweise Größe und/oder die Empfindlichkeitsbereiche des Detektors sind so gewählt, daß bei Strahlungseinfall unter einem Einfallswinkel von null Grad nur ein Teil der durch die Linse beziehungsweise das Linsensystem einfallenden Strahlung zur Erfassung der Strahlung beiträgt.
Wie in Fig. 1 zu ersehen, ist als Randbereich 11 der Linse der Bereich definiert, der bei Sicht auf die Linse unter Winkel von 0 Grad am weitesten von der Linsenachse entfernt ist. Gestrichelt ist in Fig. 1 a der Photodetektor 3 sowie der Rand des strahlungsempfindlichen Bereichs 5 des Photodetektors eingezeichnet. Im Schnitt A-A ist der Sensor im Querschnitt zu sehen.
Der Abstand zwischen Detektor und Linse ist geringer als die Brennweite für parallel zur Linsenachse im Randbereich 11 (vergleiche Fig. 1 a) der Linse einfallendes Licht. Der Detektor ist hierbei also nicht wie üblich im oder in der Nähe des Brennpunktes für in Linsenmitte einfallendes Licht angebracht. Wenn Strahlung unter einem Einfallswinkel &agr; von &agr; = 0° auf den Sensor fällt, ist die auf den Detektor 3 auftreffende Strahlung stark defokussiert. Der Einfallswinkel &agr; ist gemäß Fig. 2 definiert als Winkel zwischen Linsenachse und einfallendem Strahl.
Wie in Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Größe des strahlungsempfindlichen Bereichs des Detektors so gewählt, daß bei Strahlungseinfall unter einem Einfallswinkel &agr; = 0° nur ein Teil der durch die Linse einfallenden Strahlen den sensitiven Bereich des Detektors erreicht. Dadurch wird ermöglicht, daß mit zunehmendem Einfallswinkel &agr; zwischen Linsenachse 4 und Strahlen 7 (vergleiche Fig. 2) der auf den strahlungsempfindlichen Bereich 5 des Detektors 3 treffende Anteil aller in die Linse beziehungsweise Linsensystem 2 einfallender Strahlen zunimmt, da sich die Fokussierung der Lichtstrahlen auf den Detektor 3 verbessert (siehe hierzu Fig. 4). Diese Verbesserung der Fokussierung mit zunehmendem Einfallswinkel &agr; wird auch in den in Fig. 5 bis 8. dargestellten Computersimulationen des Strahlengangs veranschaulicht. Hierdurch kann in einem großen Winkelbereich der Effekt weitge-
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hend kompensiert werden, daß bei zunehmendem Winkel zwischen Linsenachse und Strahlen weniger Strahlen auf den Sensor treffen.
Die oben dargestellte Kompensation durch verbesserte Fokussierung der Strahlung auf den Detektor 3 kann dadurch verstärkt werden, daß die Linse beziehungsweise mindestens eine Linse des Linsensystems mindestens eine konvexe Linsenfläche aufweist, die eine von der Linsenachse 4 zum Linsenrand 11 hin zunehmende Krümmung aufweist (vergleiche Fig. 10 bis 12).
Sofern die Linse beziehungsweise mindestens eine Linse des Linsensystems mindestens eine konkave Fläche (zum Beispiel eine Meniskuslinse) aufweist (vergleiche Fig. 12), kann eine Verstärkung der Kompensation auch dadurch erreicht werden, daß die Krümmung der konkaven Linsenfläche von der Linsenachse 4 zum Linsenrand 11 hin abnimmt.
Die Linse beziehungsweise das Linsensystem 2 kann im einfachsten Fall eine einfache Sammellinse sein. Bei Sammellinsen kann man zwischen plankonvexen Linsen (Fig. 10), bikonvexen Linsen (Fig. 11), oder Meniskuslinsen (Fig. 12) unterscheiden. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung einer plankonvexen Linse, die mit der flachen Seite direkt in Kontakt mit der Oberfläche des Detektors 3 gebracht werden kann, so daß der Detektor eine maximale Apertur erreicht, und Strahlen aus einem großen Winkelbereich auf den Detektor treffen.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau hängt die optimale Form der Linse (Radius, Dicke, Krümmung ...) unter anderem vom Brechungsindex des Linsenmaterials ab. Für einen Brechungsindex von 1,4 wurden beispielhaft sehr gute Resultate mit einer asphärischen plankonvexen Linse erzielt, deren Querschnitt eine halbe Ellipse darstellt und deren Dicke (h) beim 0,57fachen Radius (R) der Linse liegt. Der kreisförmige lichtempfindliche Bereich 5 des darunterliegenden Detektors 3 soll in diesem Fall einen Radius (rs) von etwa dem 0,6fachen Linsenradius R aufweisen. Die Computersimulationen des Strahlengangs bei diesen Parametern in Fig. 5 bis 8 zeigen deutlich, daß mit wachsendem Einfallswinkel &agr; ein immer größerer Anteil der in die Linse einfallenden Strahlen auf den strahlungsempfindlichen Bereich 5 des Detektors auftrifft. Die für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Parameter (genaue Linsenform, Größe des Detektors...) können unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen vorteilhafterweise durch Computersimulation des Strahlenganges ermittelt werden.
In einer fünften Ausführungsform ist der Photodetektor, wie bei lichtemittierenden Dioden (LEDs) üblich, direkt in das Material, aus dem die Linse besteht, eingebettet.
Anders als bei LEDs, bei denen der Halbleiter in der Nähe des Brennpunkts der Optik angeordnet ist, ist der Detektor bei der vorliegenden Erfindung so anzuordnen, daß Strahlen aus einem möglichst großen Bereich von Raumrichtungen mit näherungsweise gleicher Wahrscheinlichkeit auf den Detektor 3 treffen; dies ist, wie oben beschrieben, der Fall, wenn der Detektor vor dem Brennpunkt (Brennpunkt bei Lichteinfall unter einem Einfallswinkel &agr; = 0° im Linsenrand) angeordnet ist.
Ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Beeinflussung der Winkelabhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors liegt darin, die Empfindlichkeit S(r) des erfindungsgemäß angebrachten Detektors 3 radial zu variieren (siehe Fig. 9). So können beispielsweise durch spezielle Beschichtungen bestimmte Bereiche abgedeckt und
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dadurch weniger empfindlich gemacht werden; weiterhin besteht die Möglichkeit, durch Anordnung der Elektroden sowie der Dotierungsgebiete die Empfindlichkeit bestimmter Bereiche des Detektors 3 gezielt zu beeinflussen. Um dies zu erreichen, können auch an beliebigen Stellen innerhalb des Sensors Blenden angebracht werden, die einen Teil der Strahlung daran hindern, den strahlungsempfindlichen Bereich des Detektors zu erreichen.
Mit den oben erwähnten Parametern h = 0,57·R, rs = 0,6·R wurde gefunden, daß durch Abdecken des mittleren Bereichs (kreisförmiger Bereich mit Radius ru=0,15R) des Detektors 3 die unter Einfallswinkel &agr; = 0° einfallende Strahlung deutlich schwächer bewertet wird, während unter großen Winkeln zur Linsenachse einfallende Strahlung fast unvermindert bewertet wird. Ein Entwurf dieser sechsten vorteilhaften Ausführungsform ist Fig. 9 zu entnehmen. Bei der hier dargestellten Möglichkeit, die Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors vom Einfallswinkel der Strahlung gezielt zu beeinflussen, ist man nicht auf zylindersymmetrische An-Ordnungen beschränkt, so daß damit auch eine nicht zylindersymmetrische Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors von der Einfallsrichtung erreicht werden kann.
Die hier dargestellten Möglichkeiten der Beeinflussung der Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors vom Einfallswinkel kann nicht nur zur Erreichung einer für alle Einfallsrichtungen möglichst homogenen Empfindlichkeit genutzt werden, sondern auch gezielt dazu, den Sensor für bestimmte Raumrichtungen empfindlich beziehungsweise unempfindlich zu machen. Bei der Suche nach den für bestimmte Anwendungszwecke geeigneten Linsenformen, Empfindlichkeitsverteilungen auf dem Detektor beziehungsweise Anordnungen von Blenden im Sensor empfiehlt sich eine Computersimulation des Strahlenganges.
Die Verwendung der Linse beziehungsweise des Linsensystems für den Sensor des erfindungsgemäßen UV-Strahlungsmeßgeräts kann in Verbindung mit den oben beschriebenen Photodetektoren aus Halbleitern mit einem Bandabstand von 2,25 eV und darüber erfolgen, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Gebrauchswert des beschriebenen Geräts kann durch folgende Einrichtungen noch erhöht werden.
1. Am Gerät kann der Lichtschutzfaktor des verwendeten Sonnenschutzmittels eingestellt werden. Für die Berechnung der Strahlungsdosis wird dann die effektive Strahlungsintensität verwendet, die sich aus der Strahlungsintensität geteilt durch den Lichtschutzfaktor ergibt.
2. Das Gerät kann die Zeit berechnen, die aufgrund des bisherigen Strahlungsintensitätsverlaufs und weiterer Parameter bis zur Erreichung der maximalen Strahlungsdosis vergehen wird.
3. Das Gerät enthält eine Anzeige, an der unter anderem einer oder mehrere der folgenden Werte angezeigt werden können: Strahlungsintensität, effektive Strahlungsintensität, Lichtschutzfaktor, Strahlungsdosis, effektive Strahlungsdosis, Grenzwert der Strahlungsdosis, Zeit bis zum Erreichen des Grenzwerts der Strahlungsdosis.
4. Die Energieversorgung des Geräts erfolgt ganz oder teilweise über Solarzellen.
5. Das Gerät ermittelt den Grenzwert der Strahlungsdosis unter Berücksichtigung des Hauttyps und der Vorbehandlung der Haut.
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6. Das Gerät besitzt einen weiteren Integrator und ermittelt die gesamte Strahlungsdosis über einen langen Zeitraum ab einem bestimmten Zeitpunkt. Hiermit kann beispielsweise zusätzlich zur Tagesdosis die Jahresdosis ermittelt werden.
7. Das Gerät besitzt einen zusätzlichen Speicher und speichert bei jeder stärkeren Strahlungsbelastung Strahlungsintensität, Zeitpunkt, und Dauer und kann diese Daten auf Abfrage anzeigen oder ausgeben.
8. Das Gerät verfügt über eine Schnittstelle, über die es mit einem anderen Gerät Daten (beispielsweise Bestrahlungsintensität und Bestrahlungszeit) austausehen kann, die vorteilhafterweise elektrisch und/oder optisch aufgebaut ist.
Der Detektor kann dabei auch als Sender und/oder Empfänger bei der optischen Übertragung fungieren.
9. Das Gerät verfügt über Stromsparfunktionen, die bei geringer Einstrahlung und dann, wenn längere Zeit keine Taste betätigt wurde, Anzeige und/oder Analog/Digital-Wandler und/oder andere Funktionsteile abschalten. Die Effektivität der Stromsparfunktionen kann noch dadurch gesteigert werden, daß der Analog/Digital-Wandler sowie die analoge Signalverarbeitung immer nur kurz zur Durchführung der Messung eingeschaltet und unmittelbar darauf wieder ausgeschaltet werden. Wurde schon über mehrere Messungen festgestellt, daß die Strahlungsintensität nur sehr gering ist (zum Beispiel nachts oder im Schatten), kann die Meßrate abgesenkt werden (beispielsweise schrittweise auf 1 Messung pro Minute). Bei Feststellung einer höheren Strahlungsintensität oder Betätigung der Eingabevorrichtung wird die Meßrate wieder auf den ursprünglichen Wert (beispielsweise 1 Messung pro Sekunde) erhöht.
10. Das Gerät verfügt über eine Einrichtung, die wichtige Betriebsparameter (Lichtschutzfaktor, Grenzwert der Strahlungsdosis (G), Hauttyp, bisherige Strahlungsdosis ...) in einem Speicher ablegt, in dem sie auch ohne Stromversorgung erhalten bleiben (zum Beispiel EEPROM).
Das Strahlungsmeßgerät kann gestaltet sein als Scheckkarte (siehe Fig. 15), in Verbindung mit Uhr/Wecker, in Armbanduhr, Krawattennadel, Schmuckstück, eingebaut in Schminkkästchen, eingebaut in Sonnenbrille, Kugelschreiber, Kühltasche, Skibrille, Skimütze, Golfsack, Deckel von Sonnenmilch, Gerät für Westentasche (Sensor schaut heraus, Gerät ist in Westentasche).
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Legende:
1 Sensor zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung
2 Linse beziehungsweise Linsensystem
3 Detektor beziehungsweise Photodetektor beziehungsweise UV-Detektor 4 Linsenachse (optische Achse)
5 strahlungsempfindliche Bereiche des Detektors beziehungsweise Photodetektors
6 strahlungsunempfindliche Bereiche des Detektors beziehungsweise Photodetektors
7 einfallende Strahlung
8 Eingabeeinrichtung
9 Signalverarbeitung
10 Ausgabeeinrichtung
11 Linsenrand
12 konvexe Linsenfläche
13 konkave Linsenfläche
&agr; Einfallswinkel: Winkel zwischen einfallenden Strahlen und Achse der Linse I Strahlungsintensität = Intensität der Lichtquelle
Ierf erfaßte Strahlungsintensität = Strahlungsintensität die der Photodetektor erfaßt Ieff effektive Strahlungsintensität = Strahlungsintensität geteilt durch Lichtschutzfaktor
D Strahlungsdosis = Integral der effektiven Strahlungsintensität über der Zeit
Deff effektive Strahlungsdosis = Strahlungsdosis unter Berücksichtigung der Regeneration
G Grenzwert der Strahlungsdosis = Grenzwert der Strahlungsdosis oder der effektiven Strahlungsdosis, bei dessen Überschreiten Alarm ausgelöst wird
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Claims (15)

Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung 1 Schutzansprüche
1. Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung mit
einem Photodetektor (3) zum Erfassen der Strahlungsintensität,
einer Eingabeeinrichtung (8) zur externen Eingabe von Parametern,
einer Signalverarbeitung (9), welche eine erste Einrichtung aufweist, welche die erfaßte Strahlungsintensität unter Berücksichtigung der Eingabeparameter bewertet, und welche eine zweite Einrichtung aufweist, welche ein erstes Signal entsprechend der Bewertung erzeugt,
einer Ausgabeeinrichtung (10) zur optischen und/oder akustischen Anzeige des ersten Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Photodetektor (3) einen Halbleiter mit einem Bandabstand von über 2,25 eV umfaßt.
2. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter Galliumphosphid (GaP) oder Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) oder Zinksulfid (ZnS) oder eine daraus hervorgehende ternäre oder quatemäre Zusammensetzung umfaßt, wobei bis zu 30% des Zinks durch Cadmium und bis zu 30 % des Schwefels durch Selen ersetzt werden können.
3. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandabstand des Halbleiters vorzugsweise in einem Bereich von 2,25 eV bis 4,0 eV, insbesondere in einem Bereich von 2,8 eV bis 3,75 eV sowie hier insbesondere in einem Bereich von 3,2 eV bis 3,5 eV liegt.
4. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (8) vorgesehen ist zur Eingabe eines Grenzwerts der Strahlungsdosis und/oder zur Eingabe von Parametern, aus denen der Grenzwert (G) der Strahlungsdosis berechnet werden kann.
5. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (9) eine dritte Einrichtung aufweist, welche aus der erfaßten Strahlungsintensität (Ierf) unter Berücksichtigung des Lichtschutzfaktors die effektive Strahlungsintensität (Ieff) ermittelt.
6. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (9) eine vierte Einrichtung aufweist, welche aus der effektiven Strahlungsintensität (Ieff) die Strahlungsdosis (D) ermittelt.
7. Strahlungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (9) eine fünfte Einrichtung aufweist, welche durch Integration der effektiven Strahlungsintensität (Ieff) über die Zeit ab einem wählbaren Zeitpunkt die Strahlungsdosis (D) ermittelt.
8. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung (9) eine sechste Einrichtung aufweist, welche unter Berücksichtigung der Regeneration des bestrahlten Gewebes die effektive Strahlungsdosis (Deff) ermittelt.
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9. Strahlungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung aus einem Vergleich der Strahlungsdosis (D) beziehungsweise der effektiven Strahlungsdosis (Deff) mit dem Grenzwert (G) der Strahlungsdosis das erste Signal erzeugt.
10. Strahlungsmeßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
im Strahlengang vor dem Photodetektor eine Linse beziehungsweise ein Linsensystem (2) mit positiver Brennweite vorhanden ist,
die Linse beziehungsweise das Linsensystem im Strahlengang vor dem Detektor (3) angeordnet ist,
der Detektor (3) im Strahlengang vor dem Brennpunkt angeordnet ist, der sich bei im Randbereich (11) der Linse beziehungsweise des Linsensystems (2) unter dem Einfallswinkel von &agr; = 0° einfallender Strahlung ergibt,
die Anordnung beziehungsweise Größe und/oder die Empfindlichkeitsbereiche des Detektors so gewählt sind, daß bei Strahlungseinfall unter einem Einfallswinkel von &agr; = 0° nur ein Teil der durch die Linse beziehungsweise das Linsensystem einfallenden Strahlung zur Erfassung der Strahlung beiträgt.
11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse beziehungsweise das Linsensystem (2) mindestens eine konvexe Linsenfläche mit einer von der Linsenachse (4) zum Linsenrand (11) hin zunehmenden Krümmung aufweist.
12. Sensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse beziehungsweise das Linsensystem (2) mindestens eine konkave Linsenfläche mit einer von der Linsenachse (4) zum Linsenrand (11) hin abnehmenden Krümmung aufweist.
13. Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse oder mindestens eine Linse des Linsensystems eine plankonvexe Linse ist.
14. Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor von der Linse beziehungsweise dem Linsensystem (2) umschlossen wird.
15. Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang vor dem Detektor mindestens eine Blende vorhanden ist.
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