DE966313C

DE966313C - Measuring device for gamma radiation with a crystal as a radiation indicator

Info

Publication number: DE966313C
Application number: DES36662A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Rolf Ples Dipl-Phys; Rer Nat Cornell Wolf Von Mu Dr; Dipl-Phys Ursula Mayer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-09
Filing date: 1953-12-09
Publication date: 1957-07-25

Description

Meßvorrichtung für Gammastrahlung mit einem Kristall als Strahlungsindikator Die Erfindung betritt eine Meßvorrichtung für Gammastrahlung mit einem Kristall, z. B. Kadmiumsulfid, als Strahlungsindikator. Maßgebend für Dosismessungen einer Röntgen- und Gammastrahlung ist die Anzeige einer Luftionisationsmeßkammer. Für Messungen in Luft genügt es, eine Kristall-Meßvorrichtung für eine bestimmte Strahlenqualität bei nur einem Meßabstand zu eichen, um bei allen praktisch in Frage kommenden : Meßabständen eine Über, einstimmung der Meßwerte von Luftionisationskammer und Kristall-WIeßvorrichtung zu erzielen.Measuring device for gamma radiation with a crystal as a radiation indicator the Invention involves a measuring device for gamma radiation with a crystal, e.g. B. cadmium sulfide, as a radiation indicator. Relevant for dose measurements of an X-ray and gamma radiation is the display of an air ionization measuring chamber. For measurements in air it is sufficient to have a crystal measuring device for a certain radiation quality to be calibrated with only one measuring distance in order for all practically possible: Measurement intervals, there is agreement between the measured values from the air ionization chamber and the crystal whitening device to achieve.

Es wurde jedoch festgestellt, daß derartige Meßvorrichtungen bei Messungen in Wasser, Paraffin oder ähnlichen in ihren Absorptionseigenschaften denen des menschlichen Körpers entsprechenden Stoffen (Phantom-Messungen), abweichend von einer Luftionisationskammer, eine gegenüber der Messung in Luft überhöhte Anzeige haben, die vom Abstand der Strahlungsquelle (z. B. Kobalt- oder Radiumpräparat) und der Meßtiefe abhängig ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Fehlanzeige in erster Linie auf die in dem Phantomkörper entstehenden Streuelektronen zurückzuführen ist, die von dem Kristall bei weitem stärker bewertet werden als von einer Luftionisationskammer. In ähnlicher Weise führen die weichsten Anteile der in dem Phantomkörper entstehenden Streustrahlung zu einer erhöhten Anzeige der Meßvorrichtung. Die gleichen Erscheinungen treten bei Messungen in Körperhöhlen auf. However, it has been found that such measuring devices at Measurements in water, paraffin or similar in terms of their absorption properties substances corresponding to the human body (phantom measurements), deviating from an air ionization chamber, a display that is excessive compared to the measurement in air from the distance of the radiation source (e.g. cobalt or radium preparation) and the measuring depth is dependent. The invention is based on the knowledge that this negative result is primarily due to the scattered electrons produced in the phantom body which are valued by the crystal by far stronger than from an air ionization chamber. Similarly, the softest parts perform the scattered radiation arising in the phantom body leads to an increased display of the Measuring device. The same phenomena occur with measurements in body cavities on.

Erfindungsgemäß läßt sich eine praktisch fehlerfreie Anzeige einer derartigen Kristall-Strahlungsmeßvorrichtung auch bei Messungen in Wasser, Paraffin od. dgl. (Phantom-Messungen) dadurch erreichen, daß der Kristall mit einem Elektronen absorbierenden Stoff, vorzugsweise Schwermetall (Gold), umgeben ist, dessen Dicke wenigstens angenähert gleich der Grenzreichweite des energiereichsten Teiles der von der zu messenden Strahlung erzeugbaren Streuelektronen ist. Die im Phantom entstehenden Streuelektronen liefern dann keinen Beitrag zur Anzeige der Meßvorrichtung. Die in der Abschirmung selbst entstehenden Streuelektronen liefern dagegen einen lediglich von der Intensität der Primärstrahlung abhängigen, von der Meßtiefe im Phantom sowie dem Abstand Strahlungscluelle Meßvorrichtung dagegen praktisch unabhängigen Beitrag zur Anzeige, der bei der Eichung der Meßeinrichtung in freier Luft automatisch berücksichtigt wird. According to the invention, a practically error-free display of a such crystal radiation measuring device also for measurements in water, paraffin or the like (phantom measurements) thereby achieve that the crystal surrounded by an electron absorbing substance, preferably heavy metal (gold) whose thickness is at least approximately equal to the limit range of the most energetic Part of the scattered electrons that can be generated by the radiation to be measured. The in Scattered electrons produced by phantom then do not contribute to the display of the Measuring device. The scattered electrons generated in the shield are supplied on the other hand, one that only depends on the intensity of the primary radiation, from which Measuring depth in the phantom and the distance Strahlungscluelle measuring device, however, practical independent contribution to the display during the calibration of the measuring device in free Air is automatically taken into account.

Durch die für die Streuelektronen vorgesehene Abschirmung wird gleichzeitig die Streustrahlung so weit geschwächt, daß sie vom Kristall in etwa gleicher Weise bewertet wird, wie die ungeschwächte Streustrahlung von einer Luftionisationskammer. Aus diesem Grunde soll die Abschirmung insbesondere aus einem Schwermetall, vorzugsweise Gold, bestehen. Durch die Verwendung einer Schwermetallabschirmung erreicht man außerdem den Vorteil einer geringen Schichtdicke der Abschirmung, was insbesondere für eine als Sonde ausgebildete Strahlungsmeßvorrichtung von Bedeutung ist, damit deren Durchmesser durch die Abschirmung nicht wesentlich vergrößert wird. An Hand praktischer Meßergebnisse sollen die vorstehenden Ausführungen näher erläutert werden. Due to the shielding provided for the scattered electrons, the scattered radiation is weakened to such an extent that it is removed from the crystal in roughly the same way is evaluated like the undiminished scattered radiation from an air ionization chamber. For this reason, the shield should preferably be made from a heavy metal Gold, exist. By using a heavy metal shield one achieves also the advantage of a small layer thickness of the shield, which in particular for a radiation measuring device designed as a probe is important so the diameter of which is not significantly increased by the shield. Based The above explanations are to be explained in more detail for practical measurement results.

In der Fig. I sind Messungen an einem Kobalt-60-Präparat mit einer Kadmiumsulfid-Sonde in 10 cm Wassertiefe dargestellt. Auf der Abszissenachse I sind die Abstände Präparat-Sonde und auf der Ordinatenachse 2 die Mehranzeige der Meßvorrichtung in Prozent gegenüber der Freiluftanzeige aufgetragen. Die Kurve 3 veranschaulicht die Abhängigkeit der Fehlanzeige einer ungeschirmten Sonde, während die Kurven 4, 5, 6 mittels einer mit einer Bleiumkleidung von o, 25 bzw. 0,5 bzw. o, 6 mm Dicke versehenen Sonde aufgenommen werden. Man erkennt, daß sich mit einer bestimmten Dicke der Abschirmung eine Meßcharakteristik erzielen läßt, die bei praktisch allen in Frage kommenden Meßabständen eine gute Übereinstimmung mit den in freier Luft gemessenen Werten aufweist und die damit eine für praktische Zwecke ausreichende Angleichung an die Meßcharakteristik einer Luftionisationskammer ergibt. Entsprechende Messungen mit einem Radiumpräparat führten zu einem ähnlichen Ergebnis. In Fig. I measurements on a cobalt 60 preparation with a Cadmium sulfide probe shown in 10 cm water depth. On the axis of abscissa I are the distances between the preparation and the probe and on the ordinate axis 2 the multiple display of the measuring device plotted as a percentage of the outdoor display. Curve 3 illustrates the dependence of the failure of an unshielded probe, while curves 4, 5, 6 by means of a lead cladding of 0.25 or 0.5 or 0.6 mm thick provided probe. One recognizes that with a certain Thickness of the shield can achieve a measurement characteristic that practically all The measurement distances in question correspond well to those in the open air has measured values and is thus sufficient for practical purposes Adjustment to the measurement characteristics of an air ionization chamber results. Appropriate Measurements with a radium preparation produced a similar result.

Eine auf Grund der mit Bleiabschirmungen ausgeführten Messungen erfolgte Umrechnung mit dem Massendichtenverhältnis Blei/Gold führte für eine Goldabschirmung zu einer optimalen Dicke von 0,4 mm. Diese Überlegung wurde durch Messungen bestätigt, die in der Fig. 2 wiedergegeben sind. Das I Koordinatensystem 1, 2 entspricht demjenigen der Fig I. Die Kurve 7 stellt die Messungen mittels unabgeschirmter Sonde und die Kurve 8 die Messungen mittels einer mit einer Goldabschirmung von 0,4 mm Dicke versehenen Sonde dar. Entsprechende Messungen mit einem Radiumpräparat führten wiederum zu einem ähnlichen Ergebnis. Die Unterschiede in der prozentualen Mehranzeige zwischen den Messungen mittels ungeschirmter Sonde (Kurven 3, 7) dürften auf unterschiedliche Charakteristiken der benutzten verschiedenen Kristalle zurückzuführen sein. One was based on the measurements made with lead shields Conversion with the mass density ratio lead / gold resulted in a gold shield to an optimal thickness of 0.4 mm. This consideration was confirmed by measurements which are shown in FIG. The I coordinate system 1, 2 corresponds to that I. The curve 7 represents the measurements by means of the unshielded probe and the Curve 8 the measurements by means of a one provided with a gold screen of 0.4 mm thickness Probe. Corresponding measurements with a radium preparation again led to a similar result. The differences in the percentage of additional display between the measurements using an unshielded probe (curves 3, 7) are likely to result in different Characteristics of the various crystals used.

Die Meßempfindlichkeit eines Kadmiumsulfid-Kristalls ist für Radiumstrahlung üblicher Filterung etwa 300/D größer als für Kobaltstrahlung. The measurement sensitivity of a cadmium sulfide crystal is for radium radiation usual filtering about 300 / D larger than for cobalt radiation.

Dieser Unterschied beruht auf dem Anteil der weichsten Komponente der Radiumstrahlung. Eine Schwermetallumhüllung des Kristalls gemäß der Erfindung bewirkt eine weitgehende Absorption dieser weichen Strahlungskomponente, so daß die Strahlungsmeßvorrichtung zur Messung von Radiumstrahlung und Kobaltstrahlung die gleiche Eichung aufweisen kann. Daher empfiehlt sich die erfindungsgemäße Maßnahme auch für eine Strahlungsmeßvorrichtung, mit der lediglich Freiluftmessungen von Kobalt- oder Radiumstrahlungsintensitäten vorgenommen werden sollen.This difference is based on the proportion of the softest component of radium radiation. A heavy metal cladding of the crystal according to the invention causes extensive absorption of this soft radiation component, so that the radiation measuring device for measuring radium radiation and cobalt radiation can have the same calibration. The measure according to the invention is therefore recommended also for a radiation measuring device with which only outdoor measurements of Cobalt or radium radiation intensities are to be made.

In der Fig. 3 ist eine Kadmiumsulfid-Kristallsonde gemäß der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt. In Fig. 3 is a cadmium sulfide crystal probe according to the invention shown schematically in longitudinal section.

Am oberen Ende eines Kunststoffrohres 10 ist ein Iiadmiumsultit-I(ristall 1 1 angeordnet, der mit den innerhalb des Rohres 10 geführten Stromzuleitungsleitungen 12 und I3 verbunden ist. Auf das Ende des Rohres 10 ist, den Kristall rI umgebend. eine fingerhutartige Goldhülse 14 von 0,4 mm Dicke aufgeschoben. At the upper end of a plastic pipe 10 is a iadmiumultit-I (ristall 1 1 arranged with the power supply lines routed within the tube 10 12 and I3 is connected. On the end of the tube 10 is surrounding the crystal rI. a thimble-like gold sleeve 14 0.4 mm thick pushed on.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Measuring device for gamma radiation with a crystal as a radiation indicator, characterized in that the crystal with an electron absorbent material, preferably heavy metal (gold), is surrounded, the thickness of which at least approximately equal to the limit range of the most energetic part of the stray electrons that can be generated by the radiation to be measured.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that for measurement the radiation of a radium or cobalt preparation a gold shield about 0.1 mm thick is used.

Publications considered: »Stahl und Eisen«, 1938, 5. 669