EP4327132A1 - Sensor und sensorvorrichtung zum ermitteln einer strahlungsdosis, auslesevorrichtung zum auslesen eines sensors und ein verfahren zum ermitteln von einer strahlungsdosis - Google Patents
Sensor und sensorvorrichtung zum ermitteln einer strahlungsdosis, auslesevorrichtung zum auslesen eines sensors und ein verfahren zum ermitteln von einer strahlungsdosisInfo
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- EP4327132A1 EP4327132A1 EP22723351.7A EP22723351A EP4327132A1 EP 4327132 A1 EP4327132 A1 EP 4327132A1 EP 22723351 A EP22723351 A EP 22723351A EP 4327132 A1 EP4327132 A1 EP 4327132A1
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Definitions
- Sensor and sensor device for determining a radiation dose readout device for reading out a sensor and a method for determining a radiation dose
- Various embodiments relate to a sensor and a sensor device for determining a radiation dose, a readout device for reading out a sensor and a method for determining a radiation dose.
- measuring a dose of electromagnetic radiation of different wavelengths can be important in industry and research.
- Modern technologies for example in medicine, environment and life science, disinfection and production, can use ultraviolet (UV) radiation in addition to infrared radiation and visible light.
- UV radiation ultraviolet
- the measurement technology with which radiometric parameters can be determined, can form the basis for any application of modern technologies. Exact quantification enables documentation and optimization of technical processes.
- small and electronics-free measuring strips can be used to determine the radiometric parameters.
- the gages may be advantageous over other gage systems, for example, due to specific space challenges, such as limitations of insufficient space and/or complicated three-dimensional structures.
- the measuring strips can be used easily in a wide variety of geometries and systems, for example to measure various parameters of electromagnetic radiation quickly and with spatial resolution.
- the measuring strips can have a sensor surface with a phosphorescent material, for example. If, for example, the radiation introduced exceeds a threshold value at a specific point on the sensor surface, the phosphorescence can be activated.
- the threshold value can be set via the material parameters of the sensor. This enables threshold value measurements, for example, since the phosphorescence of an irradiated area is only activated from the point of irradiation with a threshold value, also referred to as the minimum value.
- the measurement of absolute dose values can be made possible, for example, by generating a gradient of the threshold value in the sensor, or by covering the sensor with a gradual neutral density filter. A digital readout of the determined dose value is then possible, for example, by means of a sensor array or a displaceable strip detector arrangement. For example, one-dimensional or multi-dimensional measuring strips can also be read out in this way.
- the measuring strips can have a radiation-sensitive dye.
- the dye can reduce the transmission of the strip with increasing irradiation.
- the measuring strip can gradually change its color under UV radiation.
- a UV radiation measurement can thus be implemented directly on a relevant object, for example.
- the color change or a color difference can be determined by means of an additional measuring device. Thereby For example, a quantitative determination of the UV radiation or a radiation dose can be determined.
- the determination can be influenced by weak color contrasts, by being influenced by environmental influences, by storage conditions, and/or by interference radiation.
- the gages of these concepts and systems may not be reusable.
- a sensor device and a method are provided that can enable an absolute value of a radiant intensity and/or an irradiance and/or a specific radiation and/or a radiant energy and/or an irradiation to be determined using a readout device .
- a gage that can be reused is provided.
- a measuring strip which can have increased robustness with respect to environmental influences and/or interference radiation and/or storage conditions.
- a readout method or a readout device which can have a simple and robust readout technique.
- a sensor for determining a radiation dose comprising: an organic material, the organic material having a radiation dose-dependent light emission characteristic such that a characteristic light emission is generated by the organic material as soon as the organic material has accumulated a radiation dose, which is greater than a characteristic limit radiation dose, wherein the sensor is further set up in such a way that a difference between the characteristic limit radiation dose and a radiation dose accumulated in the material represents a radiation dose to be determined.
- a sensor device for determining a radiation dose is provided, the sensor device having a first sensor according to any one of claims 1 to 5, and a second sensor according to any one of claims 1 to 5.
- a readout device for reading out a sensor device according to one of claims 1 to 6 is provided, wherein the organic material of the sensor has a measurement dose, the readout device having: an additional radiation source for irradiating the sensor with an additional dose, the additional dose on the sensor accumulated radiation dose, an output device for outputting the additional dose.
- a method for determining a measurement dose accumulated in an organic material of a sensor comprising applying an additional dose until the organic material of the sensor generates the characteristic light emission, and outputting the additional dose, which represents the accumulated radiation dose of the sensor.
- a method is clearly provided that allows absolute radiometric values of incident radiation to be determined. For example, an absolute value of a radiation intensity, an irradiance, a specific radiation, a radiation energy, an exposure and/or the measurement dose can be determined. For example, the radiometric values can be determined using a determined radiation dose.
- a method and a sensor are provided that allow a radiation dose (a so-called measurement dose) to be determined that is below a characteristic limit dose.
- a method and a sensor are thus clearly provided which enable the measurement of a dose range.
- the dose range can be the entire range below the characteristic limit dose.
- the measured dose can be determined as a continuous variable within the dose range.
- a higher measurement resolution can be achieved with regard to a predefined measurement area, since the measurement described here is continuous in the area below the limit dose, conventional measuring strips, on the other hand, usually only offer a very rough, discrete measurement division. It is thus possible to dispense with the generation of a gradient or the provision of a plurality of sensors for determining an unknown dose. This can also simplify the production of such sensors.
- the measurement dose can be determined, for example, using a greatly simplified readout technique compared to conventional systems.
- a single photodiode e.g. a punctiform photodiode, can be used as a readout detector.
- a simple and robust readout method is provided in various embodiments, in which the additional dose can be applied, for example, with a simple light-emitting diode (LED, e.g., a UV-LED).
- LED simple light-emitting diode
- 1A shows a phosphorescence dose diagram with a radiation dose-dependent light emission characteristic of an organic material
- 1B and 1C each show a schematic view of a sensor device
- FIGS. 2A-2C each show a schematic view of a sensor device having a reduction unit
- FIG. 6 is a schematic diagram of the phosphorescence of a sensor; and FIG. 7 shows a schematic method for determining a radiation dose.
- a sensor device for detecting electromagnetic radiation can be set up to interact with electromagnetic radiation, for example to detect the electromagnetic radiation.
- materials described herein may exhibit light emission. Light emission can be understood here as the emission of electromagnetic radiation. A characteristic light emission is a material-specific light emission, which is explained in more detail with reference to FIG.
- the electromagnetic radiation described herein which can be referred to as radiation for short, can have different wavelength ranges.
- the electromagnetic radiation may be ionizing radiation (e.g., X-rays or gamma rays), and/or ultraviolet (UV) radiation, and/or extreme ultraviolet (EUV) radiation, and/or visible light, and/or infrared (IR) radiation. Radiation) have or be.
- the ionizing radiation can have one or more wavelengths in a range from 10 pm to 10 nm.
- the ionizing radiation can have one or more energies in a range from 100 eV to 100 keV.
- the UV radiation can have one or more of the following ranges in whole or in part: EUV radiation from 10 nm to 100 nm, UVC radiation from 100 nm to 280 nm, and/or UVB radiation from 280 nm to 315 nm, and/or UVA-II radiation from 315 nm to 340 nm, and/or UVA-I radiation from 340 nm to 400 nm.
- the visible light can have one or more of the following ranges in whole or in part: violet from 380 nm to 420 nm, and/or blue from 420 nm to 490 nm, and/or green from 490 nm to 575 nm, and/or yellow from 575 nm to 585 nm, and/or orange from 585 nm to 650 nm, and /or red from 650 nm to 780 nm.
- IR radiation can have one or more of the following ranges in whole or in part: IR-A radiation from 780 nm to 1400 nm, and/or IR-B radiation from 1400 nm to 3000 nm, and/or IR-C radiation from 3000 nm to 1 mm.
- the electromagnetic radiation can have one or more wavelengths.
- the respective wavelengths can be selected from one or more ranges of the ranges described above.
- a selection of one or more wavelengths may be referred to as a light spectrum, wavelength spectrum, or a spectrum for short.
- a light source can for example, have an emission spectrum (a so-called characteristic emission spectrum), ie the light source can emit radiation with one or more specific or known wavelengths.
- a sensor can, for example, have a detection spectrum (a so-called characteristic detection spectrum), ie the sensor can detect radiation with one or more specific wavelengths better than radiation with one or more specific other wavelengths.
- a detector can have a characteristic detection spectrum, for example.
- the electromagnetic radiation can have a radiation intensity, which can also be referred to below as intensity for short.
- a surface power density of the electromagnetic radiation can be referred to as intensity.
- a first intensity of radiation may be less than a second intensity of the same radiation (i.e., of the same spectrum).
- the second intensity can produce a brighter visual impression than the first intensity.
- the second intensity can deposit more energy in a medium than the first intensity (e.g. at the same time and at the same wavelength).
- a sensor device that can be used to measure a radiation dose of electromagnetic radiation.
- the sensor device can have a sensor.
- the sensor may include an organic material.
- the organic material can be, for example, PhenDPA (suitable, for example, for radiation in a wavelength range from 250 nm to 420 nm), PhenTPA (suitable, for example, for radiation in a wavelength range from 250 nm to 420 nm), Tetra-N-phenylbenzidine (suitable, for example, for radiation in a wavelength range from 250 nm to 390 nm), N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (suitable e.g.
- Thianthrene suitable e.g. for radiation in a wavelength range from 250 nm to 400 nm
- Thianthrene suitable e.g. for radiation in a wavelength range from 250 nm to 350 nm
- Benzophenone-Thianthrene suitable e.g. for radiation in a wavelength range from 220 nm to 400 nm
- Bromo-Benzophenone- Thianthrenes suitable e.g. for radiation in a wavelength range from 220 nm to 400 nm
- benzophenone-2-thianthrenes suitable e.g. for ionizing radiation (e.g. X-rays or gamma radiation), and/or suitable e.g.
- the organic material can be selected, for example, from the group of the following compounds:
- R1, R2 and R3 can be the same or different from each other.
- R1 can be substituted or unsubstituted aryl or substituted or unsubstituted heteroaryl or substituted or unsubstituted alkyl or substituted or unsubstituted heteroalkyl or hydrogen.
- R2 can be substituted or unsubstituted aryl or substituted or unsubstituted heteroaryl or substituted or unsubstituted alkyl or substituted or unsubstituted heteroalkyl or hydrogen.
- R3 can be a substituted or unsubstituted alkyl or a substituted or unsubstituted heteroalkyl or hydrogen or a nitro group.
- R3 can be selected from the group H, OR4 or NO2.
- R4 can be H or (C1 - C8)alkyl.
- R5 can be either H, a halogen, or a thianthrene.
- it can be XP or N.
- Y1, Y2, Y3 and Y4 can each be independently selected from C or N, where either two or four of Y1, Y2, Y3 and Y4 can be N.
- Z1 and Z2 can be chosen independently of each other.
- Z1 can be either an enol or sulfoxide.
- Z2 can be absent or a heteroatom or selected from the group consisting of -NR4.
- the organic material can be sensitive to one or more ranges of electromagnetic radiation.
- the organic material may interact more strongly with one or more wavelengths than with one or more other wavelengths.
- An organic material can have a characteristic detection spectrum, for example.
- the one or more regions may be contiguous or separate from one another.
- the one or more regions can have one or more wavelengths, which can be selected from the UV radiation range, and/or the visible light, and/or the IR radiation range.
- the organic material can be set up to interact with the electromagnetic radiation.
- a radiation dose can be introduced or deposited in the organic material as a result of the interaction.
- the radiation dose can be normalized to an irradiated area. For example, an area that has been irradiated with more than 10% of a maximum dose, e.g. with more than 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, can be referred to as an irradiated area %, 97.5%, or greater than 99% of the maximum dose.
- the radiation dose can also be referred to below as dose for short.
- the dose can be accumulated by the organic material. For example, the accumulated dose can be stored in the organic material for a longer period of time, e.g., more than 1 hour, more than 2 hours, more than 12 hours or more than 1 day.
- the organic material can be set up to luminesce, for example to phosphoresce.
- the organic material may have a threshold dose, which may also be referred to as a characteristic limit dose.
- the organic material can exhibit a characteristic light emission when the accumulated dose is equal to the characteristic limit dose.
- the organic material may have a radiation dependent, e.g., radiation dose dependent, light emission characteristic.
- a characteristic light emission can be generated from the organic material once the organic material has accumulated a dose equal to the characteristic limit dose.
- An increase in light emission, for example from an intensity of the emitted electromagnetic radiation can be referred to as characteristic light emission.
- the characteristic limit dose of an organic material of a sensor can also be referred to below as the characteristic limit dose of the sensor device or of the sensor.
- FIG. 1A shows a phosphorescence dose diagram.
- An accumulated dose of an organic material from a sensor 110 is represented on a horizontal axis 142 .
- An intensity of a light emission is shown on the vertical axis 141 .
- the intensity can be related to a specific wavelength.
- the intensity can be related to a number of wavelengths, eg an average value of the number of wavelengths or a sum of intensities of the number of wavelengths.
- a profile of an intensity 131 of the light emission as a function of an accumulated dose can also be referred to as a light emission characteristic.
- the light emission of the organic material can be increased.
- the light emission can be phosphorescence.
- the light emission can be a characteristic light emission.
- the intensity 131 of the light emission can be less than or equal to a first intensity 161.
- a dose accumulated by the organic material can be smaller than a lower limit dose 171.
- the intensity 131 of the light emission can be equal to or greater than a second intensity 162.
- a dose accumulated by the organic material can be greater than an upper limit dose 173.
- the second intensity 162 can be more than a factor of 1.2 (e.g. 2, 5, 10, 15 or more than a factor 15) can be greater than the first intensity 161.
- the intensity 131 of the light emission in the third dose range can essentially reach maximum intensity.
- a substantially maximum intensity may be an intensity greater than 95% of a maximum attainable intensity, e.g., greater than 96%, 97%, 98%, 99%, or greater than 99.9% of the maximum attainable intensity.
- a substantially maximum intensity may increase or decrease only slightly (e.g., less than 5%) when the accumulated dose is increased by more than 10% (e.g., more than 15%, 20%, or 25%).
- a second dose range 152 which can also be referred to as a limit range
- the intensity 131 of the light emission can increase from the first intensity 161 to the second intensity 162.
- the characteristic limit dose 172 at which characteristic light emission can be triggered can be within the second dose range.
- the characteristic limit dose 172 can be determined based on the second intensity or a maximum intensity 131 of the light emission.
- the characteristic limit dose 172 can be a dose at which the intensity 131 of the light emission reaches a certain proportion of the second and/or a maximum intensity.
- the characteristic limit dose 172 can be determined using an inflection point of the intensity 131 of the light emission.
- the characteristic limit dose 172 can be a dose at which the increase in the intensity 131 of the light emission is at a maximum.
- the characteristic limit dose 172 can be determined using a difference between the lower limit dose 171 and the upper limit dose 173 .
- the characteristic limit dose 172 can be an average of the upper limit dose 173 and lower limit dose 171, eg an arithmetic mean, a geometric mean, a harmonic mean, a median, or a weighted mean.
- the characteristic limit dose 172 can be equal to the upper limit dose 173 and/or lower limit dose 171 .
- the second dose range 152 can only have the characteristic limit dose 171 .
- the increase in the intensity 131 of the light emission in the second dose range from the first intensity 161 to the second intensity 162 can be referred to as the characteristic light emission.
- the characteristic light emission can be a sudden increase from the first intensity 161 to the second intensity 162 .
- the characteristic light emission can be a greater increase in the intensity 131 of the light emission than the increase in the intensity 131 of the light emission in the first or in the third region, for example by more than a factor of 2, 5, 10 or 20.
- the light emission in the third region can be referred to as phosphorescence, for example.
- An organic material having a light emission characteristic as shown in FIG. 1A can be referred to as a phosphorescent organic material.
- a sensor device for measuring a dose of electromagnetic radiation can have a measuring strip.
- a measuring strip For example, only one sensor can be arranged on a measuring strip. If it makes sense, several sensors could also be arranged on one measuring strip, for example for redundant measurement, or by means of appropriate covering when irradiating the sensors, also for several successive measurements.
- the 1B shows a sensor device 100 with a sensor 110.
- the sensor 110 can have an organic material that can interact with electromagnetic radiation.
- a sensor device 100 may include one or more sensors 110 .
- one or more sensors 110 can be arranged on a measuring strip.
- the multiple sensors 110 may include a first sensor 110 and a second sensor 110 .
- the first sensor 110 and the second sensor 110 may include the same organic material.
- the first sensor 110 and the second sensor can be suitable for the same radiation ranges.
- the first and the second sensor can have the same detection spectrum.
- the first sensor can be a measuring sensor and the second sensor can be a reference sensor for the measuring sensor.
- the first sensor 110 and the second sensor 110 may have a different organic material from each other.
- the first sensor and the second sensor can be suitable for different radiation ranges.
- the first and the second sensor can each have a different detection spectrum.
- the sensor 110 can be covered with a reduction unit 120 .
- the sensor 110 can be adapted to a measurement environment by a reduction unit 120 .
- 2A shows a sensor device 100 with a plurality of sensors 110.
- the sensor device 100 can have a reduction unit 120.
- FIG. For example, a sensor 110 can be covered with the reduction unit 120 .
- a covered sensor 110 is represented by a dashed line in the figures.
- the reduction unit 120 can be set up to completely shield and/or reduce the intensity of the radiation with one or more specific wavelengths of the electromagnetic radiation incident on the sensor 110 .
- the reduction unit 120 can be set up to filter the incident electromagnetic radiation.
- the reduction unit 120 can be set up to reduce the intensity of the incident electromagnetic radiation.
- the reduction unit 120 can protect the sensor 110 from background radiation.
- the reduction unit 120 can protect the sensor 110 from an intensity of the incident radiation.
- the reduction unit 120 may protect the sensor 110 from an intensity of the incident radiation (e.g., an intensity that may exceed the characteristic dose limit 172).
- the reduction unit 120 can provide a predetermined wavelength spectrum for the sensor 110 .
- the reduction unit 120 can be set up, for example, to reduce the intensity of radiation incident on a sensor 110.
- FIG. the reduction unit 120 can reduce the intensity of the incident radiation by more than 10% (e.g. by more than 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, or by more than 99%).
- the reduction unit 120 can reduce the incident intensity by 100%.
- the reduction unit 120 can be used to use the sensor 110 covered by it as a reference sensor.
- FIG. 2C shows a sensor device 100 with a reduction unit 120.
- the reduction unit 120 can be set up to reduce the intensity of incident radiation depending on the wavelength.
- Such a reduction unit 120 can be referred to as a wavelength filter.
- an incident radiation can have at least a first partial radiation with a first wavelength and a second partial radiation with a second wavelength, the second wavelength being unequal to the first wavelength.
- the reduction unit 120 can be set up to reduce the first partial radiation with the first wavelength (e.g. by more than 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, or by more than 99% or by 100%).
- the sensor 110 can thus be at least partially or completely shielded from the first partial radiation by the reduction unit 120 .
- the reduction unit 120 can also be set up not to reduce the second partial radiation with the second wavelength or to reduce it by a different factor than the first partial radiation.
- a wavelength sensitivity of the organic material are compensated.
- the sensor 110 can thus also be protected from disruptive influences, such as ambient radiation, scattered radiation, during the measurement or during storage.
- the first wavelength or the second wavelength can be a plurality of first or a plurality of second wavelengths.
- the plurality of first and/or plurality of second wavelengths can be a selection of wavelengths.
- several sensors 110 of a sensor device 100 can be covered with a reduction unit 120 .
- a first sensor 110 can be covered with a first reduction unit 120 and a second sensor 110 with a second reduction unit 120 .
- the first reducing unit 120 and the second reducing unit 120 may differ from each other.
- the first and second reduction units 120 may be the same.
- the sensors 110 can be set up to determine a measurement dose, with a threshold value of the dose or a characteristic limit dose 172 being above the radiation dose to be expected.
- the sensors 110 may include a phosphorescent organic material. Since the measured dose is below the characteristic limit dose 172, phosphorescence cannot yet be activated in the organic material.
- the measuring strip can be described as pre-activated due to the incident radiation.
- the sensors 110 can be set up to accumulate a dose that is below the characteristic limit dose 172 . Determining the accumulated dose, the so-called measuring dose, using a readout device can be referred to as readout.
- the sensors 110 of the sensor device 100 can be irradiated with an additional dose until the characteristic limit dose 172 is reached. This additional dose is referred to below as the additional dose.
- the measurement dose can be determined from the additional dose and the characteristic limit dose 172 .
- FIG. 3A shows a readout device for a sensor device 100 with a sensor 110, the readout device having an additional radiation source 210.
- the additional radiation source 210 can be set up to irradiate the sensor device 100 with radiation 220 .
- the additional radiation source 210 can be set up to irradiate the sensor 110 with radiation 220 .
- the radiation 220 emitted by the additional radiation source 210 can have a known or predetermined wavelength spectrum.
- the additional radiation source 210 can be, for example, a light-emitting diode (LED, eg a UV-LED), a laser or a gas discharge lamp (eg a mercury vapor lamp).
- the readout device can be set up so that the sensor 110 is irradiated by the additional radiation source 210 until a total dose (ie the dose accumulated on the sensor consisting of the measurement dose and the additional dose) reaches a characteristic limit dose 172, and the organic material of the sensor 110 dies characteristic light emission generated.
- the light emission of the organic material can be detected by means of a detector 310, for example.
- the additional dose can be output by the readout device.
- the measurement dose can be calculated, for example, as a difference between the characteristic limit dose 172 and the additional dose.
- the difference can be corrected with a correction factor or correction term.
- the correction factor or correction term can depend on a wavelength spectrum of the measurement environment and/or the additional radiation source.
- the wavelength-dependent sensitivity of the sensor 110 can be offset against the wavelength spectrum of the measurement environment and/or the additional radiation source and included in the calculation of the correction factor.
- the correction factor or correction term may depend on an age of the sensor 110 and/or a number of measurements in which the sensor has already been used.
- the correction factor or correction term can depend on a reduction unit 120 used.
- the correction term can correct a reduction in incident intensity by the reduction unit 120 .
- the readout device can be set up so that the characteristic limit dose 172 can be entered and read.
- the readout device can have a memory. Limit doses, for example, can be and/or are stored in the memory.
- the read-out device can be set up to load a characteristic limit dose 172 from the memory.
- the characteristic limit dose 172 can be automatically selected and loaded using an identification device of a sensor 110 .
- the characteristic limit dose 172 can be manually selected and loaded by a user.
- the characteristic limit dose 172 can be determined by determining the additional dose of a sensor 110 that is not pre-activated.
- the readout device can be set up to determine the measurement dose automatically.
- the measurement dose can be determined based on an entered or loaded characteristic limit dose 172 and the additional dose.
- the readout device can output the additional dose and/or the measured dose. It is understood that output means both visible output (e.g. on a display) and storage on a storage medium.
- the readout device can be set up to carry out a serial readout of a plurality of sensor devices 100 and/or a plurality of sensors 110 one after the other.
- a respective characteristic limit dose 172 can be loaded or entered for each sensor device 100 and/or each sensor 110 .
- a respective measurement dose can be determined and output for each sensor device 100 and/or each sensor 110 .
- the readout device can be configured to read out multiple sensor devices 100 .
- a readout device can be set up to read out a sensor device 100 that has a plurality of sensors 110 .
- the multiple sensors 110 of one sensor device 100 can be read out simultaneously.
- the multiple sensors 110 of the one sensor device 100 can be used to carry out reference measurements. It goes without saying that, of course, different sensors
- FIGS. 4A and 4B each show a step of a reference measurement.
- a sensor device 100 with a first sensor 110 and a second sensor can be used for the reference measurement
- the first sensor 110 and second sensor 111 can be used.
- the first sensor 110 and second sensor 111 can be applied to the same measuring strip. This means that the sensors can be in a similar condition (e.g. age, degradation, number of measurements, same storage or measurement environment, etc.).
- the first sensor 110 and the second sensor 111 can have the same organic material.
- a first characteristic limit dose 172 of the first sensor 110 and a second characteristic limit dose 172 of the second sensor 111 can be the same.
- the sensor device 100 can have a reduction unit 120 .
- the second sensor 111 can be covered by the reduction unit 120 during the measurement of a radiation dose to be determined, i.e. the measurement dose. As a result, the intensity of the radiation incident on the second sensor 111 can be reduced.
- a second measurement dose of the second sensor 111 can therefore be lower than a first measurement dose of the first sensor 110.
- the reduction unit 120 can reduce the intensity of the radiation to be detected for the sensor 111 by a reduction factor.
- the reduction factor can be between 0 and 1 or 0% and 100%.
- the reduction unit 120 can reduce the intensity of the radiation to be detected to zero, i.e. the reduction factor is 1 or 100%.
- the first measurement dose and the second measurement dose can differ from one another by the reduction factor.
- FIG. 4A shows a first point in time at which the first measurement dose and a first additional dose together reach the characteristic limit dose 172 of the first sensor 110 and the organic material of the first sensor 110 can generate a first characteristic light emission.
- the first additional dose can be dispensed.
- a radiation 130 emitted by the first sensor can be detected by a detector 310 .
- the output of the first additional dose can be triggered by the detection of the first characteristic light emission.
- FIG. 4B shows a second point in time at which the second measurement dose and a second additional dose together reach the characteristic limit dose 172 of the second sensor 111 and the organic material of the second sensor 111 can generate a second characteristic light emission.
- the second supplemental dose can be dispensed.
- An emitted radiation 130 of the second sensor can be detected by the detector 310 .
- the output of the second additional dose can be triggered by the detection of the second characteristic light emission.
- the first measurement dose can thus be determined from the second additional dose, the first additional dose and the reduction factor.
- the differential dose y' can correspond to the first measured dose.
- the method described above can be used to determine a reduction factor n of a reduction unit, e.g. when the first measurement dose is known.
- a wavelength-specific or wavelength-dependent reduction factor n can also be determined by irradiation with one or more predetermined wavelengths.
- a sensor device 100 can be set up to be processed.
- a sensor 110 may be configured to be conditioned. Conditioning can be understood as resetting the total dose accumulated on the sensor 110 . Processing can be understood to mean setting the total accumulated dose to zero or to a predetermined known value.
- a sensor 110 that has been used once can be used again by processing.
- a conditioned sensor 110 may have a different known characteristic threshold dose 172 than a non-conditioned sensor.
- the characteristic limit dose 172 can be related to a number of treatments performed.
- the sensor device 110 may include an identification device.
- the identification device can be an optical tag, eg a bar code, and/or a QR code, and/or a combination of characters, and/or a color combination, etc.
- the identification device can be an electronic tag stored on a storage medium, eg a RFID code, and/or a digital signature, and/or an NFC identifier, and/or any other electronic identification.
- the identification device can, for example, have a storage medium, for example a printing surface for an optical marking and/or an electronically readable storage medium.
- the identification device of a sensor device 100 can be the identification device and/or uniquely identify the sensor 110.
- the identification device can represent the characteristic limit dose 172 of the sensor 110 .
- the characteristic limit dose 172 may be stored on the storage medium (eg, printed or stored electronically).
- the number of measurements and/or the date of manufacture of the sensor 110 can be stored on the storage medium.
- information about the number of times the sensor device 100 and/or the sensor 110 has been conditioned can be stored on the storage medium.
- the readout device can be set up to recognize the identification device.
- the readout device can be set up to load and/or process the information that is stored in the identification device.
- a respective measured value can be stored (e.g. electronically or printed) on a memory of the identification device.
- a sensor can have a sensor surface.
- a surface in which the sensor has the organic material can be referred to as a sensor surface.
- a large-area sensor can be a sensor with a sensor area of more than 1 cm 2 (eg more than 2 cm 2 , 5 cm 2 , 10 cm 2 or more than 15 cm 2 ).
- the readout device can be set up to read out one or more sensors 110 (for example one or more large-area sensors 110) in a spatially resolved manner.
- a sensor area can consist of a number of sub-areas (eg 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more than 10 sub-areas).
- the read-out device can be set up to read out a first sub-area of the plurality of sub-areas of the sensor area.
- the first partial area is being read out, at least one second partial area of the plurality of partial areas cannot be read out.
- the second partial area can be covered.
- the second partial area can be read out in a subsequent step.
- a readout of a predetermined partial area of the sensor can be referred to as spatially resolved or as spatially resolved readout.
- a photodiode array or a camera can be used as detector 310 for reading.
- a sensor 110 may include a phosphorescent organic material.
- the sensor 110 can be provided.
- the sensor 110 may have a first known accumulated dose, which may hereinafter be referred to as zero dose Do.
- the zero dose Do can be determined, for example, by a further sensor 110 which is not irradiated but was handled (stored, etc.) in a similar way to the sensor.
- the zero dose Do can be deducted later.
- the zero dose Do can be accumulated on the sensor 110 for example due to storage, environmental influences, a treatment process and/or other reasons. In the following, the zero dose Do is considered equal to zero for the sake of comprehensibility.
- the zero dose would have to be taken into account in each step, for example as a second known measurement dose.
- the measured dose can be determined from the limit dose reduced by the additional dose and the zero dose Do.
- the limit dose can be normalized to the zero dose Do.
- the limit dose normalized to the zero dose Do can be determined by reading out an unirradiated sensor 110 .
- the sensor 110 can be irradiated by a radiation source 400 .
- the radiation source 400 can be a lamp.
- the irradiation by the radiation source 400 can take place on an assembly line.
- the radiation source 400 can be used for drying or curing paints, plastics, resins, ceramics or other materials.
- the radiation source can also be used to disinfect surfaces, liquids, packaging or other objects.
- the radiation source can also be used in medical and/or cosmetic applications.
- natural radiation sources such as the sun can also be used.
- a radiation dose, a so-called measurement dose DM can be accumulated on the sensor by the radiation source 400 .
- the measuring strip can be selected in such a way that a threshold value for triggering a characteristic light emission, i.e. a characteristic limit dose 172 of the organic material, is above the radiation dose DM to be expected.
- a threshold value for triggering a characteristic light emission i.e. a characteristic limit dose 172 of the organic material
- the measuring strip can be described as pre-activated.
- the sensor device 100 can be introduced together with the sensor 110 into a readout device (also referred to as a readout device).
- the readout device can be set up to illuminate the sensor until the characteristic limit dose 172 is reached.
- the readout device can illuminate the sensor device and/or the sensor 110 with a known irradiance (eg in mW/cm 2 ) until phosphorescence appears.
- the appearance of the phosphorescence can be determined, for example, by detecting a characteristic light emission.
- an additional dose AD eg in mJ/cm 2
- the additional dose AD can be a dose necessary to activate phosphorescence.
- FIG. 6 shows an exemplary light emission characteristic of the sensor 110 of FIG.
- An exposure dose (eg in mJ/cm 2 ), ie a dose accumulated by the sensor 110, is shown on the horizontal axis 142 .
- a phosphorescence is shown on the vertical axis 141, ie an intensity of the emission of the radiation from the organic material of the sensor 110.
- the first step from FIG. 5 can be shown in a measuring dose area 161: the irradiation with the measuring dose DM by the radiation source 400.
- the irradiation with the additional dose AD be represented by the readout device.
- the dose accumulated on the sensor can reach a lower limit dose 171 .
- the light emission intensity 131 may increase. If the accumulated dose is further increased, a characteristic light emission at the characteristic limit dose 172 can be observed.
- the organic material of the sensor 110 may begin to phosphorescent when it has accumulated a dose equal to the characteristic threshold dose 172 .
- the intensity of the light emission can be substantially maximum.
- the dose DM irradiated in the first measurement step can be calculated via the known dose limit value 172 (also referred to as the irradiation threshold value), which is necessary to activate the phosphorescence of an unused sensor.
- the upper limit of the possible measuring range can be set by the irradiation threshold value of the sensor.
- further parameters can be calculated, such as a radiation intensity, an irradiance, a specific emission and/or a radiation energy.
- a sensor can be pre-activated (S110) with a radiation to be examined (e.g. to be measured).
- a dose to be determined can be applied to a sensor.
- the phosphorescence of an organic material of a sensor can be pre-activated.
- the sensor can be irradiated with a known irradiance until a characteristic limit dose is reached and/or the sensor is fully activated (S120).
- the sensor can be irradiated until the phosphorescence of the sensor's organic material is fully activated.
- the sensor can be irradiated in a readout device.
- the measured value of the radiation to be examined can be calculated (S130).
- the measured value can be calculated using a difference.
- the difference between the dose used in the second step and the characteristic limit dose can be calculated.
- the characteristic limit dose can be a dose necessary to activate a phosphorescence in a fresh measuring strip.
- Example 1 is a sensor for determining a radiation dose
- the sensor may comprise: an organic material, wherein the organic material may have a radiation dose-dependent light emission characteristic, such that a characteristic light emission from the organic material can be generated once the organic material has accumulated a radiation dose , Which is greater than a characteristic limit radiation dose, wherein the sensor can also be set up such that a difference between the characteristic limit radiation dose and a radiation dose accumulated in the material can represent a radiation dose to be determined.
- the radiation dose accumulated in the material can be a measurement dose or a dose to be determined.
- the dose accumulated in the material can also be referred to as the dose stored by the sensor.
- the sensor can be arranged on a measuring strip.
- Example 2 is a sensor according to Example 1, wherein the organic material can be configured such that the organic material can emit radiation in an intensity range lower than a first intensity when the organic material has accumulated a radiation dose that is lower than the characteristic limit radiation dose , and that the organic material is capable of emitting radiation in an intensity range greater than a second intensity when the organic material has accumulated a radiation dose greater than the characteristic radiation dose limit.
- the second intensity can be greater than the first intensity.
- the intensity of the emitted radiation can refer to an intensity of radiation of one or more wavelengths.
- the intensity of the radiation can be a sum or an average value of the intensities of one or more selected radiation components each having a selected wavelength or a selected wavelength range.
- the intensity can be related to all radiation components.
- Example 3 is a sensor according to example 2, wherein the characteristic limit radiation dose can be within a limit dose range, wherein the limit dose range can have a lower limit dose and an upper limit dose, and wherein the intensity of the radiation emitted by the organic material is of a first intensity a lower limit dose to a second intensity at an upper limit dose.
- the upper limit dose can be greater than the lower limit dose.
- the increase in intensity may be dependent on the total radiation dose accumulated in the organic material of the sensor.
- Example 4 is a sensor according to one of Examples 1 to 3, wherein the characteristic light emission can be a multiplication of the emission, for example the intensity of the emitted radiation.
- the emission may increase by more than a factor of 1.2 (e.g. by more than a factor of 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 or by more than a factor of 15).
- the characteristic light emission can be an increase (e.g. as a step increase) in a light emission characteristic of the organic material.
- Example 5 is a sensor according to any one of Examples 1 to 4, wherein the accumulated radiation dose can be accumulated from one of the following ranges: UV radiation range, and/or visible light range, and/or IR radiation range.
- the accumulated radiation dose can be accumulated from one or more partial areas of the areas mentioned.
- the accumulated radiation dose can be accumulated by one or more wavelengths from the mentioned ranges.
- Example 6 is a sensor device including a first sensor according to any one of Examples 1 to 5.
- the sensor device can include a second sensor according to any one of Examples 1 to 5.
- the first and second sensors may be configured according to a different example from each other.
- the first and second sensors can be designed according to the same example.
- the first sensor can have a first characteristic limit dose and the second sensor can have a second characteristic limit dose.
- the first characteristic limit dose may differ from the second characteristic limit dose by more than 10%, e.g., by more than 20%, 50%, 100%, or by more than 200%).
- the first characteristic limit dose may not differ from the second characteristic limit dose, i.e.
- the first sensor can be arranged in a first measurement region and the second sensor can be arranged in a second measurement region.
- the first sensor can be independent of the second sensor.
- the first sensor can be functionally coupled to the second sensor, e.g. they can then only be irradiated simultaneously for redundant measurement or for carrying out a differential measurement.
- the sensor device can have more than the two sensors.
- the sensor device may have 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 25, 100 or more than 100 sensors, each of the sensors according to one of Examples 1 to 5 (e.g. independently of the other sensors ) can be designed.
- multiple sensors of the same construction can be integrated in the sensor device (illustratively on a measuring strip). These can then have the same irradiation behavior (or measurement behavior) and emission behavior (or readout behavior), etc.
- Example 7 is a sensor device comprising according to example 6, wherein the sensor device can optionally further comprise a reduction unit.
- the reduction unit can be set up to reduce an intensity of the radiation incident on the organic material.
- the reduction unit may reduce the incident intensity by more than 10% (e.g., by more than 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, or by more than 99%).
- the reduction unit can reduce the incident intensity by 100%.
- the reduction unit can reduce the intensity of a first predetermined selection of one or more wavelengths more than the intensity of a second selection of one or more wavelengths.
- the second sensor can be covered by the reduction unit.
- the second sensor can thereby accumulate a reduced radiation dose.
- Example 8 is a sensor device according to example 6 or 7, wherein the sensor device can optionally further comprise an identification device.
- the Identification device have an identifier in the form of an RFID code, NFC code, bar code, a printed character string, a color code or the like.
- Example 9 is a sensor device according to any one of Examples 6 to 8, wherein the sensor device may have a memory.
- an identifier of the sensor device, the first sensor and/or the second sensor can be stored in the memory.
- a characteristic limit dose can be stored in the memory.
- an age of the sensor device and/or the first sensor and/or the second sensor can be stored in the memory.
- the identification device can have the memory or an additional memory.
- Example 10 is a readout device for reading out a sensor device according to one of Examples 6 to 9, wherein the organic material of a first sensor of the sensor device can have an accumulated dose, a so-called measuring dose.
- the readout device can have: an additional radiation source for irradiating the sensor with an additional dose, wherein the additional dose can represent the measurement dose introduced into the organic material, and an output device for outputting the additional dose.
- Example 11 is a readout device according to example 10, it being possible for the characteristic light emission of the organic material of the first and/or the second sensor to be triggered by the additional dose.
- the characteristic light emission of the organic material of the first and/or the second sensor can be triggered when a total dose from the measuring dose and the additional dose reaches the characteristic limit dose.
- Example 12 is a readout device according to example 10 or 11, wherein the additional radiation source can emit radiation with a predetermined wavelength spectrum and/or with a predetermined intensity.
- Example 13 is a readout device according to any of Examples 10 to 12, optionally further comprising a radiation detector for detecting light emissions from the first and/or the second sensor.
- the radiation detector can be set up to detect the characteristic light emission.
- the readout device can be set up to end the readout of the sensor device as soon as the radiation detector detects the characteristic light emission.
- Example 14 is a readout device according to one of Examples 10 to 13, optionally also set up to determine the measurement dose of the first and/or the second sensor or the dose accumulated on the first and/or the second sensor.
- the readout device can optionally also have an input unit for entering a theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose.
- the input device may be a manual input device such as a keyboard, a touch-sensitive display, a scroll wheel, or anything similar suitable for entering a value.
- the input unit can be an automated input unit that can automatically recognize and input the theoretical and/or the measured characteristic limit radiation dose using the sensor device and/or the first sensor and/or the second sensor.
- the theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose can be recognized and/or entered and/or loaded using an identification device of the sensor device.
- Example 15 is a readout device according to any one of Examples 10 to 14, wherein the readout device may further include a data management unit.
- the data management unit can be set up to store data and to load data.
- the data can include or be one or more of the following data: one or more theoretical and/or measured characteristic limit radiation doses, and/or one or more identifiers of the sensor, and/or one or more correction variables (predetermined spectra, reduction factors, etc.) , and/or one or more predetermined additional doses.
- a specific additional dose can be assigned to a specific measurement method (e.g. a quality check).
- a correction variable can be a variable for correcting a wavelength dependency of the sensitivity of the first and/or second sensor.
- a correction variable can be a variable for correcting an intensity of the additional radiation source.
- an intensity of the additional radiation source can increase or decrease over time.
- a correction variable can be a variable for correcting an age of the sensor device and/or the first sensor and/or the second sensor.
- the sensitivity of the first and/or the second sensor can decrease or increase over time.
- the theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose for a sensor can decrease and/or increase over time.
- Example 16 is a readout device according to any one of Examples 10 to 15, wherein the
- Readout device can optionally also be set up to determine the radiation dose accumulated on the first and/or the second sensor or the measured dose from the additional dose and the theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose.
- Example 17 is a readout device according to any one of Examples 10 to 15, wherein the
- Readout device can optionally also be set up, the measurement dose of the first and / or the second To determine sensor from the additional dose, the theoretical and / or measured characteristic limit radiation dose and one or more correction variables.
- Example 18 is a readout device according to any one of Examples 10 to 17, wherein the
- Readout device can be set up: to read a first measurement dose of the first sensor and a second measurement dose of the second sensor.
- the readout device can also be set up to output a first additional dose, which is assigned to the first measuring dose, and a second additional dose, which is assigned to the second measuring dose.
- the first or the second additional dose can represent the respective accumulated radiation dose.
- the first and second sensors can be read in parallel or at least partially in parallel (e.g. in different chambers).
- the first and second sensors can be read serially (i.e. one after the other) (e.g. by covering all sensors except for one sensor to be read).
- Example 19 is a readout device according to any one of Examples 14 to 17, wherein the
- Readout device can optionally also be set up to determine the first measurement dose of the first sensor from the first additional dose of the first sensor and the second additional dose of the second sensor.
- Example 20 is a readout device according to example 19, wherein the readout device can optionally also be set up to determine the first measurement dose from the first additional dose, the second additional dose and one or more correction variables.
- Example 21 is a readout device according to one of Examples 14 to 19, which optionally also has a determination unit that can be set up to carry out the respective determination and/or calculations.
- the determination unit can have a processor.
- the determination unit can be an electronic computing device.
- Example 22 is a method for determining a radiation dose or measurement dose accumulated in an organic material of a sensor according to any one of Examples 1 to 5. The method may include: applying an additional dose until the organic material of the sensor produces the characteristic light emission, and outputting the additional dose, which may represent the measurement dose of the organic material of the sensor.
- Example 23 is a method according to example 21, optionally further comprising determining the measurement dose of the sensor from a theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose and the additional dose.
- Example 24 is a method according to example 22, optionally further comprising determining the measurement dose of the sensor from a theoretical and/or measured characteristic limit radiation dose, the additional dose and one or more correction variables.
- Example 25 is a method for determining a radiation dose using a sensor device according to one of Examples 6 to 9.
- a first measurement dose can be accumulated in the first sensor and a second measurement dose can be accumulated in the second sensor.
- the method may include covering the second sensor during the measurement such that an intensity of radiation incident on the second sensor (i.e. radiation to be measured) is reduced by more than 10%, e.g. by more than 20%, 30%, 40% %, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, or more than 99%.
- the intensity can be reduced by 100%.
- the second sensor can only accumulate a lower dose than the first sensor during the measurement.
- the method may further include: applying the dose to be determined to the sensor device (i.e.
- the cover of the second sensor can be removed before the second additional dose is applied.
- Example 26 is a method of determining exposure that may employ a phosphorescent sensor on a gage.
- the threshold of the sensor can be above a value of the expected exposure. This can result in no phosphorescence being activated after the actual radiation measurement.
- the measuring strip can be pre-activated by the radiation that hits it.
- the measuring strip can be placed in a reading device that post-illuminates it with a known irradiance (eg in mW/cm 2 ) until phosphorescence appears.
- the irradiation eg a dose in mJ/cm 2
- the irradiation which was still necessary for activation can be calculated via the time required for this.
- the irradiation (eg the dose) applied in the first measuring step can be calculated using the known irradiation threshold value, which is necessary to activate the phosphorescence of a fresh measuring strip.
- the upper limit of the possible measuring range can be the threshold value of the sensor on the measuring strip.
- Based on the radiation, a radiant intensity, an irradiance, a specific radiation and a radiation energy can be calculated using additional, adjustable parameters.
- Example 27 is a method for determining a measurement value of a radiation, the method may include, for example: preactivating a phosphorescence of a sensor on a measuring strip with the radiation to be measured. Full activation of phosphorescence in a readout device with a known irradiance. Calculation of the measured value sought using a difference between the irradiation used in the second step and the irradiation required to activate the phosphorescence in a fresh measuring strip.
- Example 28 is a readout device for reading out a sensor, the sensor comprising: an organic material, the organic material having a radiation dose-dependent light emission characteristic such that a characteristic light emission is generated by the organic material as soon as the organic material has accumulated a total radiation dose, which is greater than a characteristic limit radiation dose, the organic material of the sensor having an accumulated measurement dose, and the sensor being set up in such a way that a difference between the characteristic limit radiation dose and the accumulated measurement dose represents the accumulated measurement dose, the readout device having: an additional radiation source for irradiation of the sensor with an additional dose, the characteristic light emission of the organic material of the sensor being triggered by the additional dose when a total dose from the accumulated measuring dose s and the additional dose reach the characteristic limit radiation dose; and wherein the additional dose represents a dose from the measurement dose accumulated on the sensor until the characteristic limit radiation dose is reached; and an output device for outputting a value representing the additional dose.
- Example 29 is a readout device according to example 28, wherein the additional radiation source emits radiation with a predetermined wavelength spectrum and/or with a predetermined intensity.
- Example 30 is a readout device according to example 28 or 29, optionally further comprising a radiation detector for detecting light emissions from the sensor.
- Example 31 is a readout device according to one of Examples 28 to 30, further optionally comprising a determination device for determining the accumulated measurement dose.
- Example 32 is a method for determining a measurement dose accumulated in an organic material of a sensor, the sensor comprising: an organic material, the organic material having a radiation dose-dependent light emission characteristic such that a characteristic light emission is generated by the organic material , as soon as the organic material has accumulated a total radiation dose that is greater than a characteristic limit radiation dose, wherein the sensor is set up such that a difference in the characteristic Limit radiation dose and the accumulated measurement dose represents the accumulated measurement dose, the method comprising: applying an additional dose until the organic material of the sensor generates the characteristic light emission, and outputting a value representing the additional dose that represents the accumulated measurement dose of the sensor.
- Example 33 is a method according to example 32, further optionally comprising: determining the accumulated measurement dose of the sensor from the characteristic limit radiation dose and the additional dose.
- Example 34 is a method according to example 33, further comprising determining the accumulated measurement dose from a characteristic limit radiation dose, the additional dose and one or more correction variables.
- Example 35 is a method according to any one of Examples 32 to 34, wherein the organic material of the sensor is set up such that the organic material emits radiation with an intensity in an intensity range lower than a first intensity when the organic material has accumulated a radiation dose, that is less than the characteristic radiation dose limit, and that the organic material emits radiation in an intensity range greater than a second intensity when the organic material has accumulated a radiation dose that is greater than the characteristic radiation dose limit, and wherein the first intensity is less than that second intensity.
- Example 36 is a method according to Example 35, wherein the characteristic limit radiation dose is within a limit dose range, wherein the limit dose range has a lower limit dose and an upper limit dose, and wherein an intensity of the radiation emitted by the organic material, from a first intensity at a lower Limit dose increases to a second intensity at an upper limit dose, the upper limit dose being greater than the lower limit dose, and the increase in intensity being dependent on the total accumulated radiation dose of the sensor.
- Example 37 is a method according to any one of Examples 32 to 36, wherein the characteristic light emission is a multiplication of an intensity of the emitted radiation by more than a factor of 1.2.
- Example 38 is a method according to any one of Examples 32 to 37, wherein the accumulated measurement dose can be formed using one of the following radiation: X-ray radiation, and/or gamma radiation, and/or EUV radiation, and/or UV radiation, and/or visible light, and/or IR radiation.
- Example 39 is using a sensor to determine a measurement dose accumulated on the sensor that is less than a characteristic limit radiation dose, the sensor having an organic material, and the organic material having a radiation dose-dependent light emission characteristic such that a characteristic light emission from the organic Material is generated once the organic material has accumulated a total radiation dose greater than the characteristic radiation dose limit.
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Abstract
Sensor und Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis, der Sensor (110) aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), wobei der Sensor (110) ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172) und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentiert.
Description
Sensor und Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis
Verschiedene Ausführungsformen betreffen einen Sensor und eine Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, eine Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors und ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis.
Im Allgemeinen kann das Messen einer Dosis von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlichster Wellenlängen in der Industrie und Forschung wichtig sein. Moderne Technologien, beispielsweise in der Medizin, Umwelt und Life Science, Desinfektion und Produktion, können neben infraroter Strahlung und sichtbarem Licht auch ultraviolette (UV) Strahlung verwenden. Die Messtechnik, mit der radiometrische Parameter bestimmt werden können, kann einen Grundstein für jegliche Anwendungen von modernen Technologien bilden. Durch eine exakte Quantifizierung kann eine Dokumentation und eine Optimierung von technischen Prozessen ermöglicht werden. Beispielsweise können zur Ermittlung der radiometrischen Parameter kleine und elektronikfreie Messstreifen verwendet werden. Die Messstreifen können beispielsweise aufgrund von speziellen räumlichen Herausforderungen vorteilhaft gegenüber anderen Messsystemen sein, beispielsweise aufgrund von Einschränkungen durch ungenügenden Platz und/oder komplizierte dreidimensionale Strukturen. Die Messstreifen können unkompliziert in verschiedensten Geometrien und Anlagen verwendet werden, beispielsweise um ortsaufgelöst und schnell verschiedene Parameter der elektromagnetischen Strahlung zu messen.
Die Messstreifen können beispielsweise eine Sensoroberfläche mit einem phosphoreszierenden Material aufweisen. Überschreitet beispielsweise an einer bestimmten Stelle der Sensorfläche die eingebrachte Strahlung einen Schwellwert, so kann die Phosphoreszenz aktiviert werden. Der Schwellwert kann über die Materialparameter des Sensors eingestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise Schwellwertmessungen, da die Phosphoreszenz eines bestrahlten Bereichs erst ab der Bestrahlung mit einem Schwellwert, auch als Mindestwert bezeichnet, aktiviert wird. Die Messung von absoluten Dosiswerten kann beispielsweise ermöglicht werden, indem z.B. ein Gradient des Schwellwerts im Sensor erzeugt wird, oder der Sensor mit einem graduellen Neutraldichtefilter abgedeckt wird. Ein digitales Auslesen des ermittelten Dosiswerts ist dann beispielsweise mittels einem Sensorarray oder einer verschiebbaren Streifen-Detektor-Anordnung möglich. Beispielsweise können so auch ein- oder mehrdimensionale Messstreifen ausgelesen werden.
Die Messstreifen können einen strahlenempfindlichen Farbstoff aufweisen. Durch den Farbstoff kann sich die Transmission des Streifens mit zunehmender Bestrahlung verringern. Der Messstreifen kann dadurch unter UV-Bestrahlung graduell seine Farbe ändern. Eine UV-Strahlungsmessung kann somit beispielsweise direkt auf einem relevanten Objekt realisiert werden. Mittels eines zusätzlichen Messgeräts kann beispielsweise die Farbänderung bzw. ein Farbunterschied bestimmt werden. Dadurch
kann beispielsweise eine quantitative Bestimmung der UV-Bestrahlung bzw. einer Bestrahlungsdosis bestimmt werden.
Die Verwendung oder die Herstellung herkömmlicher, z.B. der oben beschriebenen, Messstreifen kann ineffizient oder problematisch sein. Zum einen kann eine Einstellung (oder Herstellung) des Gradienten des Schwellwerts innerhalb des Messstreifens nur mit viel Aufwand umsetzbar sein. Beispielsweise kann auch nur eine Ermittlung eines diskreten Dosiswertes nicht ausreichend sein. Auf der anderen Seite kann zum Auslesen des Messwerts ein komplexes Lesegerät nötig sein. Beispielsweise soll das Messgerät den Messstreifen mindestens eindimensional auflösen können. Zusätzlich kann zum Auslesen des Messstreifens eine Beleuchtung erforderlich sein, die zu einer Verfälschung eines Messwerts führen kann.
Bei Konzepten und Systemen, die eine Farbveränderung zur Bestimmung der Strahlungsparameter nutzen, kann die Bestimmung von absoluten Bestrahlungswerten schwierig sein. Beispielsweise kann die Bestimmung durch schwache Farbkontraste, durch eine Beeinflussung durch Umwelteinflüsse, durch Lagerbedingungen, und/oder durch Störstrahlung beeinflusst werden. Beispielsweise können die Messstreifen dieser Konzepte und Systeme nicht wiederverwendbar sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten werden eine Sensorvorrichtung bzw. ein Verfahren bereitgestellt, das eine Bestimmung eines Absolutwerts von einer Strahlstärke, und/oder einer Bestrahlungsstärke, und/oder einer spezifischen Ausstrahlung, und/oder einer Strahlungsenergie, und/oder einer Bestrahlung mittels einem Auslesegerät ermöglichen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Messstreifen bereitgestellt, der wiederverwendet werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Messstreifen bereitgestellt, der eine erhöhte Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen, und/oder Störstrahlung, und/oder Lagerbedingungen aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Ausleseverfahren, bzw. eine Auslesevorrichtung bereitgestellt, das eine einfache und robuste Auslesetechnik aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Sensor zum Ermitteln einer Strahlungsdosis bereitgestellt, der Sensor aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentiert.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Strahlungsdosis bereitgestellt, die Sensorvorrichtung aufweisend, einen ersten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, und einen zweiten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Auslesevorrichtung zum Auslesen einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 bereitgestellt, wobei das organische Material des Sensors eine Messdosis aufweist, die Auslesevorrichtung aufweisend: eine Zusatzstrahlungsquelle zum Bestrahlen des Sensors mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die auf dem Sensor akkumulierte Strahlungsdosis repräsentiert, eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Verfahren zum Ermitteln von einer in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 akkumulierten Messdosis bereitgestellt, das Verfahren aufweisend Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben der Zusatzdosis, die die akkumulierte Strahlungsdosis des Sensors repräsentiert.
Somit wird anschaulich in verschieden Ausführungsformen ein Verfahren bereitgestellt, dass es erlaubt absolute radiometrische Werte einfallender Strahlung zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Absolutwert von einer Strahlstärke, einer Bestrahlungsstärke, einer spezifischen Ausstrahlung, einer Strahlungsenergie, einer Bestrahlung und/oder der Messdosis bestimmt werden. Beispielsweise können die radiometrischen Werte unter Verwendung einer ermittelten Strahlungsdosis bestimmt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren und ein Sensor bereitgestellt, dass es erlaubt eine Strahlungsdosis (eine sogenannte Messdosis) zu ermitteln die unterhalb einer charakteristischen Grenzdosis liegt. Anschaulich werden somit ein Verfahren und ein Sensor bereitgestellt, die die Messung eines Dosisbereichs ermöglichen. Beispielsweise kann der Dosisbereich der gesamte Bereich unterhalb der charakteristischen Grenzdosis sein. Beispielsweise kann innerhalb des Dosisbereichs die Messdosis als kontinuierliche Größe ermittelt werden. Anschaulich kann, bezüglich einer vordefinierten Messfläche, eine höhere Messauflösung erreicht werden, da die hierin beschriebene Messung im Bereich unterhalb der Grenzdosis kontinuierlich ist, herkömmliche Messtreifen bieten dagegen meist nur eine sehr grobe disktrete Messeinteilung. Somit kann auf ein Erzeugen eines Gradienten oder ein Bereitstellen von mehreren Sensoren zum Ermitteln einer unbekannten Dosis verzichtet werden. Damit kann auch eine Herstellung von derartigen Sensoren vereinfacht werden.
Ferner kann die Messdosis beispielsweise mit einer stark vereinfachten Auslesetechnik, verglichen mit herkömmlichen Systemen, ermittelt werden. Im Gegensatz zu komplexen Auslesesystemen, die bei
herkömmlichen Verfahren benötigt werden können (z.B. in Form von ein- oder mehrdimensionalen Sensorarrays zum Auslesen der Messstreifen), kann eine einzelne Photodiode, z.B. eine punktförmige Photodiode, als ein Auslesedetektor verwendet werden.
Ferner wird in verschiedenen Ausführungsformen ein einfaches und robustes Ausleseverfahren bereitgestellt, bei dem die Zusatzdosis beispielsweise mit einer einfachen Leuchtdiode (LED, z.B., eine UV-LED) appliziert werden kann.
Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
Fig.1 A ein Phosphoreszenz-Dosis-Diagramm mit einer strahlungsdosisabhängigen Lichtemissionscharakteristik eines organischen Materials;
Fig.1B und 1 C jeweils eine schematische Ansicht einer Sensorvorrichtung;
Fig.2A-2C jeweils eine schematische Ansicht einer Sensorvorrichtung aufweisend eine Reduzierungseinheit;
Fig.3A-4B Messanordnungen vor und nach einem Erreichen einer charakteristischen
Grenzstrahlungsdosis;
Fig.5 ein Anwendungsbeispiel einer Sensorvorrichtung;
Fig.6 ein schematisches Diagramm von der Phosphoreszenz eines Sensors; und Fig.7 ein schematisches Verfahren zum Ermitteln einer Strahlungsdosis.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist
deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Folgenden können verschiedene Eigenschaften von Komponenten miteinander verglichen werden. Sofern gleiche Eigenschaften verschiedener Komponenten miteinander verglichen werden sollen, soll dies im Allgemeinen so verstanden werden, dass diese Eigenschaft jeweils für die Komponenten unter gleichen Messbedingungen (beispielsweise gleicher Temperatur, gleichem Druck, gleicher Luftfeuchtigkeit, gleicher Umgebungsbeleuchtung etc.) ermittelt wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt. Gemäß verschiedenen Aspekten können Sensoren eingerichtet sein, um mit elektromagnetischer Strahlung zu wechselwirken, beispielsweise um die elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Gemäß verschiedenen Aspekten können hierin beschriebene Materialien eine Lichtemission aufweisen. Unter Lichtemission kann hier das Aussenden von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Eine charakteristische Lichtemission ist eine für ein Material spezifische Lichtemission, die mit Bezug auf Fig.lA genauer erklärt wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die hierin beschriebene elektromagnetische Strahlung, die kurz als Strahlung bezeichnet werden kann, verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen. Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung), und/oder ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung), und/oder extreme UV-Strahlung (EUV), und/oder sichtbares Licht, und/oder infrarote Strahlung (IR-Strahlung) aufweisen oder sein. Beispielsweise kann die ionisierende Strahlung ein oder mehrere Wellenlängen in einem Bereich von 10 pm bis 10 nm aufweisen. Beispielsweise kann die ionisierende Strahlung ein oder mehrere Energien in einem Bereich von 100 eV bis 100 keV aufweisen. Beispielsweise kann die UV-Strahlung ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: EUV-Strahlung von 10 nm bis 100 nm, UVC-Strahlung von 100 nm bis 280 nm, und/oder UVB-Strahlung von 280 nm bis 315 nm, und/oder UVA- Il-Strahlung von 315 nm bis 340 nm, und/oder UVA-I-Strahlung von 340 nm bis 400 nm. Beispielsweise kann das das sichtbare Licht ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: Violett von 380 nm bis 420 nm, und/oder Blau von 420 nm bis 490 nm, und/oder Grün von 490 nm bis 575 nm, und/oder Gelb von 575 nm bis 585 nm, und/oder Orange von 585 nm bis 650 nm, und/oder Rot von 650 nm bis 780 nm. Beispielsweise kann IR-Strahlung ein oder mehrere der folgenden Bereiche ganz oder teilweise aufweisen: IR-A-Strahlung von 780 nm bis 1400 nm, und/oder IR-B-Strahlung von 1400 nm bis 3000 nm, und/oder IR-C-Strahlung von 3000 nm bis 1 mm.
Es versteht sich, dass die elektromagnetische Strahlung ein oder mehrere Wellenlängen aufweisen kann. Die jeweiligen Wellenlängen können aus ein oder mehreren Bereichen der oben beschriebenen Bereiche ausgewählt sein. Eine Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen kann als ein Lichtspektrum, Wellenlängenspektrum oder kurz als ein Spektrum bezeichnet werden. Eine Lichtquelle kann
beispielsweise ein Emissions-Spektrum, (ein sogenanntes charakteristisches Emissions-Spektrum) aufweisen, d.h. dass die Lichtquelle Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten bzw. bekannten Wellenlängen aussenden kann. Ein Sensor kann beispielsweise ein Detektions-Spektrum (ein sogenanntes charakteristisches Detektions-Spektrum) aufweisen, d.h. dass der Sensor Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten Wellenlängen besser detektieren kann als eine Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten anderen Wellenlängen. Ein Detektor kann beispielsweise ein charakteristisches Detektionsspektrum aufweisen.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die elektromagnetische Strahlung eine Strahlungsintensität aufweisen, die im Folgenden auch kurz als Intensität bezeichnet werden kann. Eine Flächenleistungsdichte der elektromagnetischen Strahlung kann als Intensität bezeichnet werden. Beispielsweise kann eine erste Intensität einer Strahlung geringer sein als eine zweite Intensität der gleichen Strahlung (d.h. mit gleichem Spektrum). Beispielsweise kann bei sichtbarem Licht die zweite Intensität einen helleren Seh-Eindruck erzeugen als die erste Intensität. Beispielsweise kann durch die zweite Intensität mehr Energie in einem Medium deponiert werden als durch die erste Intensität (z.B. bei gleicher Zeit und bei gleicher Wellenlänge).
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Sensorvorrichtung bereitgestellt, die zum Messen einer Strahlungsdosis von elektromagnetischer Strahlung verwendet werden kann. Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Sensorvorrichtung einen Sensor aufweisen. Gemäß verschiedenen Aspekten kann der Sensor ein organisches Material aufweisen. Das organische Material kann beispielsweise PhenDPA (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 420 nm), PhenTPA (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 420 nm), Tetra-N-phenylbenzidine (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 390 nm), N,N‘-di(1-naphthyl)-N,N‘-diphenyl-(1,1‘-biphenyl)-4,4‘-diamin (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 400 nm), Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 350 nm), Benzophenone-Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 220 nm bis 400 nm), Brom-Benzophenone-Thianthrene (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 220 nm bis 400 nm), Benzophenone-2-Thianthrene (geeignet z.B. für ionisierende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung), und/oder geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm), Diphenylsulfone- Thianthrene, Diphenylsulfone-2-Thianthrene, Brom-Diphenylsulfone-Thianthrene, Platinum Octaethylporphyrin (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 550 nm), 2-Hydroxycarbazole (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 300 nm), Difluoroboron-9-hydroxyphenalenone (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 470 nm) und/oder Difluoroboron-6-hydroxybenz[de]anthracene-7-on (geeignet z.B. für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 470 nm) aufweisen oder sein.
Das organische Material kann beispielsweise aus der Gruppe der folgenden Verbindungen gewählt werden:
Beispielsweise können R1, R2 und R3 identisch oder verschieden voneinander sein. Beispielsweise kann R1 ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff sein. Beispielsweise kann R2 ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff sein. Beispielsweise kann R3 ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroalkyl oder Wasserstoff oder eine Nitrogruppe sein. Beispielsweise kann R3 aus der Gruppe H, OR4 oder N02 ausgewählt werden. Beispielsweise kann R4 H oder ein (C1 - C8)-Alkyl sein. Beispielsweise kann R5 entweder H, ein Halogen oder ein Thianthren sein. Beispielsweise kann X P oder N sein. Beispielsweise können Y1, Y2, Y3 und Y4 jeweils unabhängig voneinander aus C oder N ausgewählt werden, wobei entweder zwei oder vier von Y1, Y2, Y3 und Y4 N sein können. Z1 und Z2 können unabhängig voneinander gewählt werden. Z1 kann entweder ein Enol oder Sulfoxid sein. Z2 kann abwesend oder ein Heteroatom oder aus der Gruppe bestehend aus -NR4 gewählt werden. Z3 kann aus der Gruppe bestehend aus -NR4 oder -CR4R4 gewählt werden.
Das organische Material kann für ein oder mehrere Bereiche der elektromagnetischen Strahlung sensitiv sein. Das organische Material kann mit ein oder mehreren Wellenlängen stärker wechselwirken als mit ein oder mehreren anderen Wellenlängen. Ein organisches Material kann beispielsweise ein charakteristisches Detektions-Spektrum aufweisen. Die ein oder mehreren Bereiche können zusammenhängend sein oder voneinander getrennt sein. Die ein oder mehreren Bereiche können ein oder mehrere Wellenlängen aufweisen, die aus dem UV-Strahlungsbereich, und/oder dem sichtbaren Licht, und/oder dem IR-Strahlungsbereich ausgewählt werden können.
Das organische Material kann eingerichtet sein, mit der elektromagnetischen Strahlung zu wechselwirken. Durch die Wechselwirkung kann in dem organischen Material eine Strahlungsdosis eingebracht bzw. deponiert werden. Die Strahlungsdosis kann auf eine bestrahlte Fläche normiert sein. Als bestrahlte Fläche kann beispielsweise eine Fläche bezeichnet werden die mit mehr als 10% einer maximalen Dosis bestrahlt wurde, z.B. mit mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97,5%, oder mit mehr als 99% der maximalen Dosis. Die Strahlungsdosis kann im Folgenden auch kurz als Dosis bezeichnet werden. Die Dosis kann von dem organischen Material akkumuliert werden. Beispielsweise kann die akkumulierte Dosis über einen längeren Zeitraum, z.B. mehr als 1 Stunde, mehr als 2 Stunden, mehr als 12 Stunden oder mehr als 1 Tag in dem organischen Material gespeichert werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das organische Material eingerichtet sein zu Lumineszieren, beispielsweise zu Phosphoreszieren. Das organische Material kann eine Schwellendosis aufweisen, die auch als eine charakteristische Grenzdosis bezeichnet werden kann. Beispielsweise kann das organische Material eine charakteristische Lichtemission aufweisen, wenn die akkumulierte Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis ist. Das organische Material kann eine strahlungsabhängige, z.B. strahlungsdosisabhängige, Lichtemissionscharakteristik aufweisen. Beispielsweise kann eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt werden, sobald das organische Material eine Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis akkumuliert hat. Als charakteristische Lichtemission kann ein Anstieg der Lichtemission, beispielsweise von einer Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung, bezeichnet werden. Zur Verkürzung kann die charakteristische Grenzdosis eines organischen Materials eines Sensors im Folgenden auch als charakteristische Grenzdosis der Sensorvorrichtung bzw. des Sensors bezeichnet werden.
Fig.lA zeigt ein Phosphoreszenz-Dosis-Diagramm. Auf einer horizontalen Achse 142 ist eine akkumulierte Dosis eines organischen Materials von einem Sensors 110 dargestellt. Auf der vertikalen Achse 141 ist eine Intensität einer Lichtemission dargestellt. Die Intensität kann auf eine bestimmte Wellenlänge bezogen sein. Die Intensität kann auf mehrere Wellenlängen bezogen sein, z.B. einen Mittelwert der mehreren Wellenlängen oder eine Summe von Intensitäten der mehreren Wellenlängen. Ein Verlauf einer Intensität 131 der Lichtemission in Abhängigkeit einer akkumulierten Dosis kann auch als Lichtemissionscharakteristik bezeichnet werden. Durch Erhöhen der akkumulierten Dosis des
organischen Materials kann die Lichtemission des organischen Materials erhöht werden. Beispielsweise kann die Lichtemission eine Phosphoreszenz sein. Beispielsweise kann die Lichtemission eine charakteristische Lichtemission sein.
In einem ersten Dosis-Bereich 151 kann die Intensität 131 der Lichtemission geringer oder gleich einer ersten Intensität 161 sein. In dem ersten Dosis-Bereich kann eine durch das organische Material akkumulierte Dosis kleiner sein als eine untere Grenzdosis 171. In einem dritten Dosis-Bereich 153 kann die Intensität 131 der Lichtemission gleich oder größer einer zweiten Intensität 162 sein. In dem dritten Dosis-Bereich kann eine durch das organische Material akkumulierte Dosis größer sein als eine obere Grenzdosis 173. Beispielsweise kann die zweite Intensität 162 um mehr als einen Faktor 1,2 (z.B. 2, 5, 10, 15 oder um mehr als Faktor 15) größer sein als die erste Intensität 161. Beispielsweise kann die Intensität 131 der Lichtemission im dritten Dosis-Bereich im Wesentlichen maximale Intensität erreichen. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen maximale Intensität eine Intensität von mehr als 95% einer maximal erreichbaren Intensität sein, z.B. mehr als 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr als 99,9% der maximal erreichbaren Intensität. Beispielsweise kann eine im Wesentlichen maximale Intensität nur geringfügig (z.B. um weniger als 5%) steigen oder abfallen, wenn die akkumulierte Dosis um mehr als 10% (z.B. mehr als 15%, 20% oder 25%) erhöht wird.
In einem zweiten Dosis-Bereich 152, der auch als Grenzbereich bezeichnet werden kann, kann die Intensität 131 der Lichtemission von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 ansteigen. Die charakteristische Grenzdosis 172, bei der charakteristischen Lichtemission ausgelöst werden kann, kann innerhalb des zweiten Dosis-Bereich liegen.
Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand der zweiten Intensität, oder einer maximalen Intensität 131 der Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 eine Dosis sein, bei der die Intensität 131 der Lichtemission einen bestimmten Anteil der zweiten und/oder einer maximalen Intensität erreicht. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand eines Wendepunktes der Intensität 131 der Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 eine Dosis sein, bei der der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission maximal ist. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 anhand einer Differenz der unteren Grenzdosis 171 und der oberen Grenzdosis 173 ermittelt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 ein Mittelwert der oberen Grenzdosis 173 und unteren Grenzdosis 171 sein, z.B. ein arithmetischer Mittelwert, ein geometrischer Mittelwert, ein harmonischer Mittelwert, ein Median, oder ein gewichteter Mittelwert. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 gleich der oberen Grenzdosis 173 und/oder unteren Grenzdosis 171 sein. Beispielsweise kann der zweite Dosis-Bereich 152 nur die charakteristische Grenzdosis 171 aufweisen.
Als charakteristische Lichtemission kann der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission im zweiten Dosis-Bereich von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 bezeichnet werden. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein sprunghafter Anstieg von der ersten Intensität 161 auf die zweite Intensität 162 sein. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein größerer Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission sein als der Anstieg der Intensität 131 der Lichtemission im ersten bzw. im dritten Bereich, z.B. um mehr als den Faktor 2, 5, 10 oder 20.
Die Lichtemission im dritten Bereich kann beispielsweise als Phosphoreszenz bezeichnet werden. Ein organisches Material mit einer Lichtemissionscharakteristik wie in Fig.lA dargestellt, kann als phosphoreszierendes organisches Material bezeichnet werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Sensorvorrichtung zum Messen einer Dosis von elektromagnetischer Strahlung einen Messstreifen aufweisen. Beispielsweise kann nur ein Sensor auf einem Messstreifen angeordnet sein. Sofern sinnvoll, könnten auch mehrere Sensoren auf einem Messtreifen angeordnet sein, beispielsweise zur redundanten Messung, oder mittels entsprechender Abdeckung beim Bestrahlen der Sensoren, auch für mehrere sukzessive Messungen.
Fig.lB zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einem Sensor 110. Der Sensor 110 kann ein organisches Material aufweisen, das mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirken kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Sensorvorrichtung 100 ein oder mehrere Sensoren 110 aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 110 auf einem Messstreifen angeordnet sein.
Fig.lC zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit mehreren Sensoren 110. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 auf einem Messstreifen angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 einen ersten Sensor 110 und einen zweiten Sensor 110 aufweisen. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 110 können das gleiche organische Material aufweisen. Beispielsweise können der erste Sensor 110 und der zweite Sensor für die gleichen Strahlungsbereiche geeignet sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor ein gleiches Detektions-Spektrum aufweisen. Beispielsweise kann der erste Sensor ein Messsensor und der zweite Sensor ein Referenzsensor für den Messsensor sein. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 110 können ein voneinander unterschiedliches organische Material aufweisen. Beispielsweise können der erste Sensor und der zweite Sensor für voneinander unterschiedliche Strahlungsbereiche geeignet sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor jeweils ein voneinander verschiedenes Detektions-Spektrum aufweisen.
Der Sensor 110 kann mit einer Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Beispielsweise kann der Sensor 110 durch eine Reduzierungseinheit 120 an eine Messumgebung angepasst werden.
Fig.2A zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit mehreren Sensoren 110. Die Sensorvorrichtung 100 kann eine Reduzierungseinheit 120 aufweisen. Beispielsweise kann ein Sensor 110 mit der Reduzierungseinheit 120 abgedeckt sein. Ein abgedeckter Sensor 110 ist durch eine Strichlinie in den Figuren dargestellt.
Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität der Strahlung mit ein oder mehreren bestimmten Wellenlängen der auf den Sensor 110 einfallenden elektromagnetischen Strahlung gänzlich abzuschirmen und/oder zu reduzieren. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die einfallende elektromagnetische Strahlung zu filtern. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zu reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor Untergrundstrahlung schützen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor einer Intensität der einfallenden Strahlung schützen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 den Sensor 110 vor einer Intensität der einfallenden Strahlung schützen (z.B. einer Intensität, mittels derer die die charakteristische Grenzdosis 172 überschritten werden kann). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 ein vorbestimmtes Wellenlängenspektrum für den Sensor 110 bereitstellen.
Fig.2B zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120. Die Reduzierungseinheit 120 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Intensität von einfallender Strahlung auf einen Sensor 110 zu reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die Intensität der einfallenden Strahlung um mehr als 10% reduzieren (z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die einfallende Intensität um 100% reduzieren. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 verwendet werden, um den von ihr verdeckten Sensor 110 als einen Referenzsensor zu verwenden.
Fig.2C zeigt eine Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120. Die Reduzierungseinheit 120 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität von einfallender Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge zu reduzieren. Eine derartige Reduzierungseinheit 120 kann als ein Wellenlängen-Filter bezeichnet werden.
Beispielsweise kann eine einfallende Strahlung zumindest eine erste Teilstrahlung mit einer ersten Wellenlänge und eine zweite Teilstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge aufweisen, wobei die zweite Wellenlänge ungleich der ersten Wellenlänge ist. Die Reduzierungseinheit 120 kann eingerichtet sein die erste Teilstrahlung mit der ersten Wellenlänge zu reduzieren (z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99% oder um 100%). Der Sensor 110 kann somit durch die Reduzierungseinheit 120 von der ersten Teilstrahlung zumindest teilweise oder gänzlich abgeschirmt werden. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 ferner dazu eingerichtet sein die zweite Teilstrahlung mit der zweiten Wellenlänge nicht zu reduzieren oder mit einem anderen Faktor zu reduzieren als die erste Teilstrahlung. Beispielsweise kann somit eine Wellenlängensensitivität des
organischen Materials ausgeglichen werden. Beispielsweise kann der Sensor 110 somit auch vor störenden Einflüssen, wie z.B. Umgebungsstrahlung, Streustrahlung, während der Messung oder während einer Lagerung geschützt werden.
Es versteht sich, dass die erste Wellenlänge bzw. die zweite Wellenlänge mehrere erste bzw. mehrere zweite Wellenlängen sein können. Beispielsweise können die mehreren ersten und/oder mehreren zweiten Wellenlängen eine Auswahl von Wellenlängen sein. Es versteht sich, dass mehrere Sensoren 110 einer Sensorvorrichtung 100 mit einer Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden können. Beispielsweise kann ein erster Sensor 110 mit einer ersten Reduzierungseinheit 120 und ein zweiter Sensor 110 mit einer zweiten Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Beispielsweise können sich die erste Reduzierungseinheit 120 und die zweite Reduzierungseinheit 120 voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die erste und die zweite Reduzierungseinheit 120 gleich sein.
Die Sensoren 110 können eingerichtete sein, eine Messdosis zu ermitteln, wobei ein Schwellwert der Dosis bzw. eine charakteristische Grenzdosis 172 über der zu erwartenden Bestrahlungsdosis liegt. Die Sensoren 110 können ein phosphoreszierendes organisches Material aufweisen. Da die Messdosis unterhalb der charakteristischen Grenzdosis 172 liegt, kann in dem organischen Material noch keine Phosphoreszenz aktiviert sein. Durch die aufgetroffene Strahlung kann der Messstreifen als voraktiviert bezeichnet werden. Die Sensoren 110 können eingerichtet sein eine Dosis zu akkumulieren, die unterhalb der charakteristischen Grenzdosis 172 liegt. Das Ermitteln der akkumulierten Dosis, der sogenannten Messdosis, mittels einer Auslesevorrichtung kann als Auslesen bezeichnet werden. Um die Messdosis zu bestimmen, können die Sensoren 110 der Sensorvorrichtung 100 mit einer zusätzlichen Dosis bestrahlt werden, bis die charakteristische Grenzdosis 172 erreicht wird. Diese zusätzliche Dosis wird im Folgenden als Zusatzdosis bezeichnet. Aus der Zusatzdosis und der charakteristischen Grenzdosis 172 kann die Messdosis bestimmt werden.
Fig.3A zeigt eine Auslesevorrichtung für eine Sensorvorrichtung 100 mit einem Sensor 110, wobei die Auslesevorrichtung eine Zusatzstrahlungsquelle 210 aufweist. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann eingerichtet sein, die Sensorvorrichtung 100 mit einer Strahlung 220 zu bestrahlen. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann eingerichtet sein, den Sensor 110 mit einer Strahlung 220 zu bestrahlen. Die von der Zusatzstrahlungsquelle 210 ausgesendete Strahlung 220 kann ein bekanntes bzw. vorbestimmtes Wellenlängenspektrum aufweisen. Die Zusatzstrahlungsquelle 210 kann beispielsweise eine Leuchtdiode (LED, z.B., eine UV-LED), ein Laser oder eine Gasentladungslampe (z.B. eine Quecksilberdampflampe) sein. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, dass der Sensor 110 von der Zusatzstrahlungsquelle 210 bestrahlt wird, bis eine Gesamtdosis (d.h. die auf dem Sensor akkumulierte Dosis bestehend aus der Messdosis und der Zusatzdosis) eine charakteristische Grenzdosis 172 erreicht, und das organische Material des Sensors 110 die charakteristische Lichtemission erzeugt. Die Lichtemission des organischen Materials kann beispielsweise mittels eines Detektors 310 detektiert werden.
Die Zusatzdosis kann von der Auslesevorrichtung ausgegeben werden. Die Messdosis kann beispielsweise als eine Differenz der charakteristischen Grenzdosis 172 und der Zusatzdosis berechnet werden. Beispielsweise kann die Differenz mit einem Korrekturfaktor oder Korrekturterm korrigiert werden. Der Korrekturfaktor oder Korrekturterm kann von einem Wellenlängenspektrum der Messumgebung und/oder der Zusatzstrahlungsquelle abhängig sein. Beispielsweise kann die wellenlängenabhängige Empfindlichkeit des Sensors 110 mit dem Wellenlängenspektrum der Messumgebung und/oder der Zusatzstrahlungsquelle verrechnet werden und in die Berechnung des Korrekturfaktors einbezogen werden. Der Korrekturfaktor oder Korrekturterm kann von einem Alter des Sensors 110 und/oder einer Anzahl der Messungen, in denen der Sensor bereits verwendet wurde, abhängig sein. Beispielsweise kann der Korrekturfaktor oder Korrekturterm von einer verwendeten Reduzierungseinheit 120 abhängen. Beispielsweise kann der Korrekturterm eine Reduzierung der einfallenden Intensität durch die Reduzierungseinheit 120 korrigieren.
Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, dass die charakteristische Grenzdosis 172 eingegeben und werden kann. Die Auslesevorrichtung kann einen Speicher aufweisen. Auf dem Speicher können beispielsweise Grenzdosen gespeichert sein und/oder gespeichert werden. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, eine charakteristische Grenzdosis 172 von dem Speicher zu laden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 automatisch anhand einer Identifikationsvorrichtung eines Sensors 110 ausgewählt und geladen werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 manuell durch einen Benutzer ausgewählt und geladen werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 durch Bestimmung der Zusatzdosis eines nicht voraktivierten Sensors 110 bestimmt werden. Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein, die Messdosis automatisch zu ermitteln. Beispielsweise kann die Messdosis auf Basis einer eingegebenen oder geladenen charakteristischen Grenzdosis 172 und der Zusatzdosis ermittelt werden. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung die Zusatzdosis und/oder die Messdosis ausgeben. Es versteht sich, dass mit Ausgeben sowohl ein sichtbares Ausgeben (z.B. auf einer Anzeige), als auch ein Speichern auf einem Speichermedium gemeint ist.
Die Auslesevorrichtung kann eingerichtet sein ein serielles Auslesen von mehreren Sensorvorrichtungen 100 und/oder mehreren Sensoren 110 nacheinander durchzuführen. Für jede Sensorvorrichtung 100 und/oder jeden Sensor 110 kann beispielsweise eine jeweilige charakteristische Grenzdosis 172 geladen bzw. eingegeben werden. Für jede Sensorvorrichtung 100 und/oder jeden Sensor 110 kann eine jeweilige Messdosis ermittelt und ausgegeben werden.
Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung zum Auslesen von mehreren Sensorvorrichtungen 100 eingerichtet sein. Beispielsweise kann eine Auslesevorrichtung zum Auslesen von einer Sensorvorrichtung 100, die mehrere Sensoren 110 aufweist, eingerichtet sein. Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 der einen Sensorvorrichtung 100 gleichzeitig ausgelesen werden.
Beispielsweise können die mehreren Sensoren 110 der einen Sensorvorrichtung 100 verwendet werden, um Referenzmessungen durchzuführen. Es versteht sich, dass natürlich auch verschiedene Sensoren
110 von verschiedenen Sensorvorrichtungen 100 verwendet werden können, um Referenzmessungen durchzuführen.
Die Figuren 4A und 4B zeigen jeweils einen Schritt einer Referenzmessung. Für die Referenzmessung kann beispielsweise eine Sensorvorrichtung 100 mit einem ersten Sensor 110 und einem zweiten Sensor
111 verwendet werden. Der erste Sensor 110 und zweite Sensor 111 können auf einem gleichen Messstreifen aufgebracht sein. Dadurch können die Sensoren beispielsweise einen ähnlichen Zustand (z.B. Alter, Degradation, Anzahl Messungen, gleiche Lager- bzw. Messumgebung etc.) aufweisen. Der erste Sensor 110 und der zweite Sensor 111 können das gleiche organische Material aufweisen. Eine erste charakteristische Grenzdosis 172 des ersten Sensors 110 und eine zweite charakteristische Grenzdosis 172 des zweiten Sensors 111 können gleich sein. Die Sensorvorrichtung 100 kann eine Reduzierungseinheit 120 aufweisen. Der zweite Sensor 111 kann während der Messung einer zu ermittelnden Strahlungsdosis, d.h. der Messdosis, durch die Reduzierungseinheit 120 abgedeckt werden. Dadurch kann die Intensität, der auf den zweiten Sensor 111 einfallen Strahlung, reduziert werden. Eine zweite Messdosis des zweiten Sensors 111 kann dadurch geringer sein als eine erste Messdosis des ersten Sensors 110.
Die Reduzierungseinheit 120 kann die Intensität der zu detektierenden Strahlung für den Sensor 111 um einen Reduzierungsfaktor reduzieren. Der Reduzierungsfaktor kann zwischen 0 und 1 bzw. 0% und 100% liegen. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit 120 die Intensität der zu detektierenden Strahlung auf null reduzieren, d.h. der Reduzierungsfaktor beträgt 1 bzw. 100%. Die erste Messdosis und die zweite Messdosis können sich um den Reduzierungsfaktor voneinander unterscheiden.
Fig.4A zeigt einen ersten Zeitpunkt, an dem die erste Messdosis und eine erste Zusatzdosis zusammen die charakteristische Grenzdosis 172 des ersten Sensors 110 erreichen und das organische Material des ersten Sensors 110 eine erste charakteristische Lichtemission erzeugen kann. Die erste Zusatzdosis kann ausgegeben werden. Eine emittierte Strahlung 130 des ersten Sensors kann von einem Detektor 310 detektiert werden. Beispielsweise kann durch die Detektion der ersten charakteristischen Lichtemission die Ausgabe der ersten Zusatzdosis ausgelöst werden.
Fig.4B zeigt einen zweiten Zeitpunkt, an dem die zweite Messdosis und eine zweite Zusatzdosis zusammen die charakteristische Grenzdosis 172 des zweiten Sensors 111 erreichen und das organische Material des zweiten Sensors 111 eine zweite charakteristische Lichtemission erzeugen kann. Die zweite Zusatzdosis kann ausgegeben werden. Eine emittierte Strahlung 130 des zweiten Sensors kann von dem Detektor 310 detektiert werden. Beispielsweise kann durch die Detektion der zweiten charakteristischen Lichtemission die Ausgabe der zweiten Zusatzdosis ausgelöst werden.
Aus der zweiten Zusatzdosis, der ersten Zusatzdosis und dem Reduzierungsfaktor kann somit die erste Messdosis ermittelt werden. Im Folgenden Rechenbeispiel ist die Ermittlung der ersten Messdosis beispielhaft beschrieben unter Verwendung: des Reduzierungsfaktors n (0<n<=1), der ersten Messdosis x1, der zweiten Messdosis x2, der ersten Zusatzdosis y1, der zweiten Zusatzdosis y2, der ersten charakteristischen Grenzdosis z1 und der zweiten charakteristischen Grenzdosis z2. Die jeweiligen Grenzdosen ergeben sich aus der Summe der jeweiligen Messdosen und der jeweiligen Zusatzdosen: z1 =x1 +y1 und z2=x2+y2. Die zweite Messdosis x2 kann sich um den Reduzierungsfaktor n von der ersten Messdosis: x2=(1-n)*x1 unterscheiden. Die erste Zusatzdosis y1 kann um eine Differenzdosis y‘ kleiner sein als die zweite Zusatzdosis y2: y‘=y2-y1. Die Grenzdosen z1, z2 des ersten und zweiten Sensors können gleich sein: z1=z2. Die erste Messdosis x1 kann sich dann aus der Differenzdosis y‘ und dem Reduzierungsfaktor n ergeben: x1 = y‘/n.
Beispielsweise kann bei n=1 die Differenzdosis y‘ der ersten Messdosis entsprechen. Beispielsweise kann das oben beschriebene Verfahren verwendet werden, um einen Reduzierungsfaktor n einer Reduzierungseinheit zu bestimmen, z.B. wenn die erste Messdosis bekannt ist. Beispielsweise kann durch eine Bestrahlung mit ein oder mehreren vorbestimmten Wellenlängen auch ein Wellenlängenspezifischer bzw. Wellenlängen-abhängiger Reduzierungsfaktor n bestimmt werden.
Es versteht sich, dass mit einer ähnlichen Rechnung wie der gezeigten Beispielrechnung auch eine Anpassung an verschiedene Emissionsspektren durchgeführt werden kann.
Eine Sensorvorrichtung 100 kann eingerichtet sein, aufbereitet zu werden. Ein Sensor 110 kann eingerichtet sein, aufbereitet zu werden. Unter Aufbereiten kann ein Zurücksetzen der gesamten, auf dem Sensor 110 akkumulierten Dosis verstanden werden. Unter Aufbereiten kann Setzen der gesamten Akkumulierten Dosis auf null bzw. auf einen vorbestimmten bekannten Wert verstanden werden. Durch das Aufbereiten kann ein einmal verwendeter Sensor 110 erneut verwendet werden. Beispielsweise kann ein aufbereiteter Sensor 110 eine andere bekannte charakteristische Grenzdosis 172 aufweisen als ein nicht aufbereiteter Sensor. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 mit einer Anzahl von durchgeführten Aufbereitungen Zusammenhängen.
Die Sensorvorrichtung 110 kann eine Identifizierungsvorrichtung aufweisen. Beispielsweise können die Sensorvorrichtung und/oder der Sensor 110 gekennzeichnet sein. Die Identifizierungsvorrichtung kann eine optische Markierung sein, z.B. ein Strichcode, und/oder ein QR-Code, und/oder eine Zeichenkombination, und/oder eine Farbkombination etc. Die Identifizierungsvorrichtung kann eine elektronische Markierung sein, die auf einem Speichermedium gespeichert ist, z.B. ein RFID-Code, und/oder eine digitale Signatur, und/oder eine NFC-Kennung, und/oder eine sonstige elektronische Identifikation. Die Identifizierungsvorrichtung kann beispielsweise ein Speichermedium aufweisen, z.B. eine Druckfläche für eine optische Markierung und/oder ein elektronisch lesbares Speichermedium. Die Identifizierungsvorrichtung einer Sensorvorrichtung 100 kann die Identifizierungsvorrichtung und/oder
den Sensor 110 eindeutig identifizieren. Die Identifizierungsvorrichtung kann die charakteristische Grenzdosis 172 des Sensors 110 repräsentieren. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis 172 auf dem Speichermedium gespeichert sein (z.B. aufgedruckt oder elektronisch gespeichert sein). Beispielsweise kann die Anzahl der Messungen und/oder das Herstellungsdatum des Sensors 110 auf dem Speichermedium gespeichert sein. Beispielsweise können Informationen über die Anzahl von Aufbereitungen der Sensorvorrichtung 100 und/oder des Sensors 110 auf dem Speichermedium gespeichert werden.
Die Auslesevorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Identifizierungsvorrichtung zu erkennen. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, die Informationen, die in der Identifizierungsvorrichtung gespeichert sind zu laden und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise kann ein jeweiliger Messwert auf einem Speicher der Identifizierungsvorrichtung gespeichert werden (z.B. elektronisch oder aufgedruckt).
Ein Sensor kann eine Sensorfläche aufweisen. Beispielsweise kann als Sensorfläche eine Fläche bezeichnet werden, in der der Sensor das organische Material aufweist. Beispielsweise kann ein großflächiger Sensor ein Sensor mit einer Sensorfläche von mehr als 1 cm2 (z.B. mehr als 2 cm2, 5 cm2, 10 cm2 oder mehr als 15 cm2 sein). Die Auslesevorrichtung beispielsweise kann dazu eingerichtet sein, ein oder mehrere Sensoren 110 (beispielsweise ein oder mehrere großflächigen Sensoren 110) ortsaufgelöst auszulesen. Beispielsweise kann eine Sensorfläche aus mehreren Teilflächen bestehen (z.B. aus 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr als 10 Teilflächen). Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung dazu eingerichtet sein, einen erste Teilfläche der mehreren Teilflächen der Sensorfläche auszulesen. Beispielsweise kann während des Auslesens der ersten Teilfläche zumindest eine zweite Teilfläche der mehreren Teilflächen nicht ausgelesen werden. Beispielsweise kann die zweite Teilfläche abgedeckt sein. Beispielsweise kann die zweite Teilfläche in einem folgenden Schritt ausgelesen werden. Beispielsweise kann ein Auslesen einer vorbestimmten Teilfläche des Sensors als ortsaufgelöst bzw. als ortsaufgelöstes Auslesen bezeichnet werden. Dabei kann beispielsweise ein Photodiodenarray oder eine Kamera als Detektor 310 zum Auslesen verwendet werden.
In Fig.5 ist ein mögliches Anwendungsbeispiel der zuvor beschriebenen Sensorvorrichtung 100 dargestellt. Ein Sensor 110 kann ein phosphoreszierendes organisches Material aufweisen. In einem ersten Schritt kann der Sensor 110 bereitgestellt werden. Der Sensor 110 kann eine erste bekannte akkumulierte Dosis aufweisen, die im Folgenden als Nulldosis Do bezeichnet werden kann. Die Nulldosis Do kann beispielsweise durch einen weiteren Sensor 110 ermittelt werden der nicht bestrahlt wird aber ähnlich wie der Sensor gehandhabt (gelagert etc.) wurde. Die Nulldosis Do kann später abgezogen werden. Die Nulldosis Do kann beispielsweise durch eine Lagerung, Umgebungseinflüsse, einen Aufbereitungsprozess und/oder andere Gründe auf dem Sensor 110 akkumuliert sein. Im Folgenden wird die Nulldosis Do der der Verständlichkeit halber gleich null angesehen. Es versteht sich, dass wenn die Nulldosis größer als null ist, die Nulldosis in jedem Schritt mit beachtet werden müsste z.B. wie eine
zweite bekannte Messdosis. Beispielsweise kann die Messdosis ermittelt werden aus der Grenzdosis verringert um die Zusatzdosis und die Nulldosis Do. Alternativ kann die Grenzdosis auf die Nulldosis Do normiert sein. Beispielsweise kann die auf die Nulldosis Do normierte Grenzdosis durch Auslesen eines unbestrahlten Sensors 110 ermittelt werden.
In einem zweiten Schritt kann der Sensor 110 von einer Strahlungsquelle 400 bestrahlt werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 400 eine Lampe sein. Beispielsweise kann die Bestrahlung durch die Strahlungsquelle 400 auf einem Fließband stattfinden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 400 zum Trocknen bzw. Aushärten von Farben, Kunststoffen, Harzen, Keramiken oder anderen Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle auch zur Desinfektion von Oberflächen, Flüssigkeiten, Verpackungen oder anderen Gegenständen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle auch in medizinischen und/oder kosmetischen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können auch natürlichen Strahlungsquellen wie beispielsweise die Sonne verwendet werden. Durch die Strahlungsquelle 400 kann eine Bestrahlungsdosis, eine sogenannte Messdosis DM auf dem Sensor akkumuliert werden. Der Messstreifen kann beispielsweise derart ausgewählt werden, dass ein Schwellwert zum Auslösen einer charakteristischen Lichtemission, d.h. eine charakteristische Grenzdosis 172 des organischen Materials, über der zu erwartenden Bestrahlungsdosis DM liegt. Dadurch wird nach der eigentlichen Strahlungsmessung, d.h. nachdem das organische Material des Sensors 110 die Dosis DM akkumuliert hat, noch keine Phosphoreszenz aktiviert. Durch die aufgetroffene bzw. akkumulierte Strahlung kann der Messstreifen jedoch als voraktiviert bezeichnet werden.
In einem dritten Schritt, der auch als Ausleseschritt bezeichnet werden kann, kann die Sensorvorrichtung 100 zusammen mit dem Sensor 110 in eine Auslesevorrichtung (auch als ein Auslesegerät bezeichnet) eingebracht werden. Das Auslesegerät kann eingerichtet sein den Sensor zu beleuchten, bis die charakteristische Grenzdosis 172 erreicht ist. Beispielsweise kann das Auslesegerät die Sensorvorrichtung und/oder den Sensor 110 mit einer bekannten Bestrahlungsstärke (z.B. in mW/cm2) so lange beleuchten, bis eine Phosphoreszenz erscheint. Das Erscheinen der Phosphoreszenz kann beispielsweise durch eine Detektion einer charakteristischen Lichtemission ermittelt werden. Beispielsweise kann mittels der für die Beleuchtung benötigte Zeit eine Zusatzdosis AD (z.B. in mJ/cm2) berechnet werden, die zum Erreichen der charakteristischen Grenzdosis 172 benötigt wurde. Beispielsweise kann die Zusatzdosis AD eine Dosis sein, die zum Aktivieren der Phosphoreszenz nötig ist.
Fig.6 zeigt eine beispielhafte Lichtemissionscharakteristik des Sensors 110 von Fig.5. Auf der horizontalen Achse 142 ist eine Expositionsdosis (z.B. in mJ/cm2) dargestellt, d.h. eine vom Sensor 110 akkumulierte Dosis. Auf der vertikalen Achse 141 ist eine Phosphoreszenz dargestellt, d.h. eine Intensität der Emission der Strahlung vom organischen Material des Sensors 110. In einem Messdosis-Bereich 161 kann der erste Schritt aus Fig.5 dargestellt sein: die Bestrahlung mit der Messdosis DM durch die Strahlungsquelle 400. In einem Zusatzdosis-Bereich 162 kann die Bestrahlung mit der Zusatzdosis AD
durch die Auslesevorrichtung dargestellt sein. Innerhalb des Zusatzdosis-Bereichs 162 kann die auf dem Sensor akkumulierte Dosis eine untere Grenzdosis 171 erreichen. Wenn die akkumulierte Dosis des Sensors 110 die untere Grenzdosis 171 erreicht, kann die Intensität 131 der Lichtemission ansteigen. Wird die akkumulierte Dosis weiter erhöht, kann eine charakteristische Lichtemission bei der charakteristischen Grenzdosis 172 beobachtet werden. Beispielsweise kann das organische Material des Sensors 110 beginnen zu Phosphoreszieren, wenn es eine Dosis gleich der charakteristischen Grenzdosis 172 akkumuliert hat. Wenn das organische Material des Sensors 110 eine obere Grenzdosis 173 akkumuliert hat, kann die Intensität der Lichtemission im Wesentlichen maximal sein.
Beispielsweise kann über den bekannten Dosisgrenzwert 172 (auch als Bestrahlungsschwellwert bezeichnet), der nötig ist, um die Phosphoreszenz eines unbenutzten Sensors zu aktivieren, die im ersten Messschritt eingestrahlte Dosis DM errechnet werden. Hierbei kann der mögliche Messbereich nach oben durch den Bestrahlungsschwellwert des Sensors begrenzt sein. Ausgehend von der Bestrahlungsdosis können beispielsweise weitere Parameter berechnet werden, wie beispielsweise eine Strahlstärke, eine Bestrahlungsstärke, eine spezifische Ausstrahlung und/oder eine Strahlungsenergie.
In Fig.7 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Messwertes einer zu untersuchenden Strahlung beschrieben. Im ersten Schritt kann ein Sensor mit einer zu untersuchenden (z.B. zu messenden) Strahlung voraktiviert werden (S110). Beispielsweise kann eine zu ermittelnde Dosis auf einem Sensor appliziert werden. Beispielsweise kann die Phosphoreszenz eines organischen Materials eines Sensors voraktiviert werden. Im zweiten Schritt kann der Sensor mit einer bekannten Bestrahlungsstärke bestrahlt werden, bis eine charakteristische Grenzdosis erreicht ist und/oder der Sensor vollständig aktiviert ist (S120). Beispielsweise kann der Sensor bestrahlt werden, bis die Phosphoreszenz des organischen Materials des Sensors vollständig aktiviert ist. Beispielsweise kann der Sensor in einem Auslesegerät bestrahlt werden. Im dritten Schritt kann der Messwert der zu untersuchenden Strahlung berechnet werden (S130). Beispielsweise kann der Messwert über eine Differenz berechnet werden. Beispielsweise kann die Differenz aus der im zweiten Schritt verwendeten Dosis und der charakteristischen Grenzdosis berechnet werden. Beispielsweise kann die charakteristische Grenzdosis eine Dosis sein, die nötig ist zum Aktivieren einer Phosphoreszenz in einem frischen Messstreifen.
Im Folgenden werden einige Beispiele beschrieben, die sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Sensor zum Ermitteln einer Strahlungsdosis, der Sensor kann aufweisen: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweisen kann, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt werden kann, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor ferner derart eingerichtet sein kann, dass eine Differenz der charakteristische Grenzstrahlungsdosis und einer
in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermittelnde Strahlungsdosis repräsentieren kann. Beispielsweise kann die in dem Material akkumulierte Strahlungsdosis eine Messdosis bzw. eine zu ermittelnde Dosis sein. Die in dem Material akkumulierte Dosis kann auch als durch den Sensor gespeicherte Dosis bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Sensor auf einem Messstreifen angeordnet sein.
Beispiel 2 ist ein Sensor gemäß Beispiel 1, wobei das organische Material derart eingerichtet sein kann, dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich geringer als eine erste Intensität emittieren kann, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die geringer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis, und dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich größer als eine zweite Intensität emittieren kann, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis. Beispielsweise kann die zweite Intensität größer als die erste Intensität sein. Die Intensität der emittierten Strahlung kann sich auf eine Intensität von Strahlung mit ein oder mehrere Wellenlängen beziehen. Beispielsweise kann bei Strahlung mit mehreren Wellenlängen die Intensität der Strahlung eine Summe oder ein Mittelwert von Intensitäten von ein oder mehreren ausgewählten Strahlungsanteilen mit jeweils einer ausgewählten Wellenlänge bzw. einem ausgewählten Wellenlängenbereich sein. Beispielsweise kann die Intensität auf alle Strahlungsanteile bezogen sein.
Beispiel 3 ist ein Sensor gemäß Beispiel 2, wobei die charakteristische Grenzstrahlungsdosis innerhalb eines Grenzdosisbereichs liegen kann, wobei der Grenzdosisbereich eine untere Grenzdosis und eine obere Grenzdosis aufweisen kann, und wobei die Intensität, der von dem organischen Material emittierten Strahlung, von einer ersten Intensität bei einer unteren Grenzdosis auf eine zweite Intensität bei einer oberen Grenzdosis ansteigen kann. Die obere Grenzdosis kann größer als die untere Grenzdosis sein. Der Anstieg der Intensität kann abhängig von der Gesamten in dem organischen Material des Sensors akkumulierten Strahlungsdosis sein.
Beispiel 4 ist ein Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die charakteristische Lichtemission eine Vervielfachung der Emission, beispielsweise der Intensität der emittierten Strahlung, sein kann. Beispielsweise kann sich die Emission um mehr als den Faktor 1,2 erhöhen (z.B. um mehr als den Faktor 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 oder um mehr als den Faktor 15). Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission ein Anstieg (z.B. als sprunghafter Anstieg) in einer Lichtemissionscharakteristik des organischen Materials sein.
Beispiel 5 ist ein Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei die akkumulierte Strahlungsdosis aus einem der folgenden Bereiche akkumuliert werden kann: UV-Strahlungsbereich, und/oder Bereich des sichtbaren Lichts, und/oder IR-Strahlungsbereich. Beispielsweise kann die akkumulierte Strahlungsdosis aus ein oder mehreren Teilbereichen der genannten Bereiche akkumuliert werden. Beispielsweise kann
die akkumulierte Strahlungsdosis durch ein oder mehrere Wellenlängen aus den genannten Bereichen akkumuliert werden.
Beispiel 6 ist eine Sensorvorrichtung aufweisend einen ersten Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 5. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung einen zweiten Sensor gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 aufweisen. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor gemäß einem voneinander unterschiedlichen Beispiel ausgestaltet werden. Beispielsweise können der erste und zweite Sensor gemäß dem gleichen Beispiel ausgestaltet werden. Beispielsweise kann der erste Sensor eine erste charakteristische Grenzdosis und der zweite Sensor eine zweite charakteristische Grenzdosis aufweisen. Beispielsweise kann sich die erste charakteristische Grenzdosis von der zweiten charakteristischen Grenzdosis um mehr als 10% unterscheiden, z.B. um mehr als 20%, 50%, 100%, oder um mehr als 200%). Beispielsweise kann sich die erste charakteristische Grenzdosis von der zweiten charakteristischen Grenzdosis nicht unterscheiden, d.h. um weniger als 10% unterscheiden, z.B. um weniger als 5%, 1%, 0,01%, oder um weniger als 0,01%). Beispielsweise kann der erste Sensor in einer ersten Messregion und der zweite Sensor ein einer zweiten Messregion angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Sensor unabhängig vom zweiten Sensor sein. Beispielsweise kann der erste Sensor mit dem zweiten Sensor funktional gekoppelt sein, z.B. können diese dann nur gleichzeitig bestrahlt werden zum redundanten Messen oder zum Durchführen einer Differenz-Messung. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung mehr als die beiden Sensoren aufweisen. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 25, 100 oder mehr als 100 Sensoren aufweisen, wobei jeder der Sensoren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 (z.B. unabhängig von den anderen Sensoren) ausgestaltet sein kann.
In einigen Aspekten können mehrere baugleiche Sensoren in der Sensorvorrichtung (anschaulich auf einem Messtreifen) integriert sein. Diese können dann das gleiche Bestrahlungsverhalten (bzw. Messverhalten) und Emissionsverhalten (bzw. Ausleseverhalten) etc. aufweisen.
Beispiel 7 ist eine Sensorvorrichtung aufweisend gemäß Beispiel 6, wobei die Sensorvorrichtung optional ferner eine Reduzierungseinheit aufweisen kann. Die Reduzierungseinheit kann zum Reduzieren einer Intensität der auf das organische Material einfallenden Strahlung eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit die einfallende Intensität um mehr als 10% reduzieren (z.B. um mehr als 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%). Beispielsweise kann die Reduzierungseinheit die einfallende Intensität um 100% reduzieren. Beispielsweise kann die die Reduzierungseinheit die Intensität einer ersten vorbestimmten Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen stärker als die Intensität einer zweiten Auswahl von ein oder mehreren Wellenlängen reduzieren. Beispielsweise kann der zweite Sensor von der Reduzierungseinheit abgedeckt sein. Beispielsweise kann der zweite Sensor dadurch eine reduzierte Strahlendosis akkumulieren.
Beispiel 8 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 6 oder 7, wobei die Sensorvorrichtung optional ferner eine Identifizierungsvorrichtung aufweisen kann. Beispielsweise kann die
Identifizierungsvorrichtung eine Kennung in Form eines RFID-Codes, NFC-Codes, Strichcodes, einer aufgedruckten Zeichenfolge, eines Farbcodes o.ä. aufweisen.
Beispiel 9 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 8, wobei die Sensorvorrichtung einen Speicher aufweisen kann. Beispielsweise kann auf dem Speicher eine Kennung der Sensorvorrichtung, des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors gespeichert sein. Beispielsweise kann auf dem Speicher eine charakteristische Grenzdosis gespeichert sein. Beispielsweise kann auf dem Speicher ein Alter der Sensorvorrichtung und/oder des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors gespeichert sein. Beispielsweise kann die Identifizierungsvorrichtung den Speicher oder einen zusätzlichen Speicher aufweisen.
Beispiel 10 ist eine Auslesevorrichtung zum Auslesen einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 9, wobei das organische Material eines ersten Sensors der Sensorvorrichtung eine akkumulierte Dosis, eine sogenannte Messdosis, aufweisen kann. Die Auslesevorrichtung kann aufweisen: eine Zusatzstrahlungsquelle zum Bestrahlen des Sensors mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die in dem organischen Material eingebrachte Messdosis repräsentieren kann, und eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
Beispiel 11 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 10, wobei durch die Zusatzdosis die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des ersten und/oder des zweiten Sensors ausgelöst werden kann. Beispielsweise kann die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des ersten und/oder des zweiten Sensors ausgelöst werden, wenn eine Gesamtdosis aus der Messdosis und der Zusatzdosis die charakteristische Grenzdosis erreichen.
Beispiel 12 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 10 oder 11, wobei die Zusatzstrahlungsquelle Strahlung mit einem vorbestimmten Wellenlängenspektrum und/oder mit einer vorbestimmten Intensität emittieren kann.
Beispiel 13 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 12, optional ferner aufweisend einen Strahlungsdetektor zum Detektieren von Lichtemissionen des ersten und/oder des zweiten Sensors. Beispielsweise kann der Strahlungsdetektor eingerichtet sein zum Detektieren der der charakteristischen Lichtemission. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung eingerichtet sein, das Auslesen der Sensorvorrichtung zu beenden, sobald der Strahlungsdetektor die charakteristische Lichtemission detektiert.
Beispiel 14 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 13, optional ferner dazu eingerichtet sein die Messdosis des ersten und/oder des zweiten Sensors bzw. die auf dem ersten und/oder dem zweiten Sensor akkumulierte Dosis zu ermitteln. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung optional ferner eine Eingabeeinheit zum Eingeben von einer theoretischen und/oder
gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis aufweisen. Beispielsweise kann die Eingabeeinheit eine manuelle Eingabeeinheit sein, wie z.B. eine Tastatur, eine druckempfindliche Anzeige, ein Stellrad, oder etwas ähnliches sein, das geeignet ist, um einen Wert einzugeben. Beispielsweise kann die Eingabeeinheit eine automatisierte Eingabeeinheit sein, die die theoretische und/oder die gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis anhand der Sensorvorrichtung, und/oder des ersten Sensors, und/oder des zweiten Sensors automatisch erkennen und eingeben kann. Beispielsweise kann die theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis anhand einer Identifizierungsvorrichtung der Sensorvorrichtung erkannt und/oder eingegeben und/oder geladen werden.
Beispiel 15 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 14, wobei die Auslesevorrichtung ferner eine Datenverwaltungseinheit aufweisen kann. Die Datenverwaltungseinheit kann eingerichtet sein zum Speichern von Daten und zum Laden von Daten. Beispielsweise können die Daten ein oder mehrere der folgenden Daten aufweisen oder sein: ein oder mehrere theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosen, und/oder ein oder mehrere Kennungen des Sensors, und/oder ein oder mehrere Korrekturgrößen (vorbestimmte Spektren, Reduzierungsfaktoren etc.), und/oder ein oder mehrere vorbestimmte Zusatzdosen. Beispielsweise kann zu einem bestimmten Messverfahren (z.B. einer Qualitätsüberprüfung) eine bestimmte Zusatzdosis zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren einer Wellenlängenabhängigkeit der Sensitivität des ersten und/oder zweiten Sensors sein. Beispielsweise kann es einen ersten Wellenlängenbereich geben, in dem der erste und/oder der zweite Sensor mehr Dosis aufnimmt (z.B. speichert) als in einem zweiten Wellenlängenbereich. Die Wellenlängenabhängigkeit kann sich auf das Wellenlängenspektrum der zu messenden Strahlungsquelle und/oder das Wellenlängenspektrum der Zusatzstrahlungsquelle beziehen. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren einer Intensität der Zusatzstrahlungsquelle sein. Beispielsweise kann eine Intensität der Zusatzstrahlungsquelle mit der Zeit zunehmen oder abnehmen. Beispielsweise kann eine Korrekturgröße eine Größe zum Korrigieren eines Alters der Sensorvorrichtung, und/oder des ersten Sensors, und/oder des zweiten Sensors sein. Beispielsweise kann die Sensitivität des ersten und/oder des zweiten Sensors mit der Zeit abnehmen oder zunehmen. Beispielsweise kann die für einen Sensor die theoretische und/oder gemessene charakteristische Grenzstrahlungsdosis mit der Zeit abnehmen und/oder zunehmen.
Beispiel 16 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 15, wobei die
Auslesevorrichtung optional ferner dazu eingerichtet sein kann, die auf dem ersten und/oder dem zweiten Sensor akkumulierte Strahlungsdosis bzw. die Messdosis aus der Zusatzdosis und der theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis zu ermitteln.
Beispiel 17 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 15, wobei die
Auslesevorrichtung optional ferner eingerichtet sein kann, die Messdosis des ersten und/oder des zweiten
Sensors aus der Zusatzdosis, der theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen zu ermitteln.
Beispiel 18 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 17, wobei die
Auslesevorrichtung eingerichtet sein kann: eine erste Messdosis des ersten Sensors und eine zweite Messdosis des zweiten Sensors auszulesen. Beispielsweise kann die Auslesevorrichtung ferner dazu eingerichtet sein, eine erste Zusatzdosis, die der ersten Messdosis zugeordnet ist, und eine zweite Zusatzdosis, die der zweiten Messdosis zugeordnet ist, auszugeben. Beispielsweise kann die erste bzw. die zweite Zusatzdosis die jeweilige akkumulierte Strahlungsdosis repräsentieren. Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor parallel oder zumindest teilweise parallel ausgelesen werden (z.B. in verschiedenen Kammern). Beispielsweise können der erste und der zweite Sensor seriell (d.h. nacheinander) ausgelesen werden (z.B. indem alle Sensoren bis auf einen auszulesenden Sensor abgedeckt sind).
Beispiel 19 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 14 bis 17, wobei die
Auslesevorrichtung optional ferner eingerichtet sein kann, die erste Messdosis des ersten Sensors aus der ersten Zusatzdosis des ersten Sensors und der zweiten Zusatzdosis des zweiten Sensors zu ermitteln.
Beispiel 20 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 19, wobei die Auslesevorrichtung optional ferner dazu eingerichtet sein kann, die erste Messdosis aus der ersten Zusatzdosis, der zweiten Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen zu ermitteln.
Beispiel 21 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 14 bis 19, die optional ferner eine Ermittlungseinheit aufweist, die eingerichtet sein kann, die jeweilige Ermittlung und/oder Berechnungen durchzuführen. Beispielsweise kann die Ermittlungseinheit einen Prozessor aufweisen. Beispielsweise kann die Ermittlungseinheit eine elektronische Rechenvorrichtung sein.
Beispiel 22 ist ein Verfahren zum Ermitteln von einer in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 akkumulierten Strahlungsdosis bzw. Messdosis. Das Verfahren kann aufweisen: Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben der Zusatzdosis, die die Messdosis des organischen Materials des Sensors repräsentieren kann.
Beispiel 23 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 21, optional ferner aufweisend Ermitteln der Messdosis des Sensors aus einer theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der Zusatzdosis.
Beispiel 24 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 22, optional ferner aufweisend Ermitteln der Messdosis des Sensors aus einer theoretischen und/oder gemessenen charakteristischen Grenzstrahlungsdosis, der Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen.
Beispiel 25 ist ein Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis mittels einer Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 6 bis 9. Beispielsweise kann in dem ersten Sensor eine erste Messdosis und in dem zweiten Sensor eine zweite Messdosis akkumuliert werden. Das Verfahren kann aufweisen: Abdecken des zweiten Sensors während der Messung derart, dass eine Intensität der auf den zweiten Sensor einfallenden Strahlung (d.h. einer zu messenden Strahlung) um mehr als 10% reduziert wird, z.B. um mehr als 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, oder um mehr als 99%. Beispielsweise kann die Intensität um 100% reduziert werden. Anschaulich kann der zweite Sensor während der Messung nur eine geringere Dosis als der erste Sensor akkumulieren. Das Verfahren kann ferner aufweisen: Applizieren der zu ermittelnden Dosis auf die Sensorvorrichtung (d.h. auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor, der abgedeckt ist), Applizieren einer ersten Zusatzdosis auf den ersten Sensor, bis das organische Material des ersten Sensors die charakteristische Lichtemission des ersten Sensors erzeugt, Applizieren einer zweiten Zusatzdosis auf den zweiten Sensor, bis das organische Material des zweiten Sensors die charakteristische Lichtemission des zweiten Sensors erzeugt, und Ermitteln der auf dem ersten Sensor akkumulierten Strahlungsdosis mittels zweiten Zusatzdosis und der ersten Zusatzdosis. Beispielsweise kann vor dem Applizieren der zweiten Zusatzdosis die Abdeckung des zweiten Sensors entfernt werden.
Beispiel 26 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Bestrahlung, bei dem ein phosphoreszierender Sensor auf einem Messstreifen eingesetzt werden kann. Der Schwellwert des Sensors kann übereinem Wert der zu erwartenden Bestrahlung liegen. Dies kann zur Folge haben, dass nach der eigentlichen Strahlungsmessung noch keine Phosphoreszenz aktiviert wird. Durch die aufgetroffene Strahlung kann der Messstreifen jedoch voraktiviert sein. Im anschließenden Ausleseschritt kann der Messstreifen in ein Auslesegerät gebracht werden, das ihn mit einer bekannten Bestrahlungsstärke (z.B. in mW/cm2) so lange nachbeleuchtet, bis eine Phosphoreszenz erscheint. Über die dafür benötigte Zeit kann die Bestrahlung (z.B. eine Dosis in mJ/cm2) berechnet werden, die noch zur Aktivierung nötig war. Über den bekannten Bestrahlungsschwellwert, der nötig ist, um die Phosphoreszenz eines frischen Messstreifens zu aktivieren, kann die im ersten Messschritt eingestrahlte Bestrahlung (z.B. die Dosis) errechnet werden. Hierbei kann der mögliche Messbereich nach oben durch den Schwellwert des Sensors auf dem Messstreifen begrenzt sein. Ausgehend von der Bestrahlung können sich über weitere, einstellbare Parameter eine Strahlstärke, eine Bestrahlungsstärke, eine spezifische Ausstrahlung und eine Strahlungsenergie berechnen lassen.
Beispiel 27 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Messwertes einer Strahlung, das Verfahren kann beispielsweise aufweisen: Voraktivieren einer Phosphoreszenz eines Sensors auf einem Messstreifen mit der zu messenden Strahlung. Vollständiges Aktivieren der Phosphoreszenz in einem Auslesegerät
mit einer bekannten Bestrahlungsstärke. Berechnen des gesuchten Messwertes über eine Differenz der im zweiten Schritt eingesetzten Bestrahlung und der nötigen Bestrahlung, um in einem frischen Messstreifen die Phosphoreszenz zu aktivieren.
Beispiel 28 ist eine Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors, wobei der Sensor aufweist: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine gesamte Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei das organische Material des Sensors eine akkumulierte Messdosis aufweist, und wobei der Sensor derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der akkumulierten Messdosis die akkumulierte Messdosis repräsentiert, die Auslesevorrichtung aufweisend: eine Zusatzstrahlungsquelle zum Bestrahlen des Sensors mit einer Zusatzdosis, wobei durch die Zusatzdosis die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des Sensors ausgelöst wird, wenn eine Gesamtdosis aus der akkumulierten Messdosis und der Zusatzdosis die charakteristische Grenzstrahlungsdosis erreichen; und wobei die Zusatzdosis eine Dosis von der auf dem Sensor akkumulierten Messdosis bis zum Erreichen der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis repräsentiert; und eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe eines Werts der die Zusatzdosis repräsentiert.
Beispiel 29 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 28, wobei die Zusatzstrahlungsquelle Strahlung mit einem vorbestimmten Wellenlängenspektrum und/oder mit einer vorbestimmten Intensität emittiert.
Beispiel 30 ist eine Auslesevorrichtung gemäß Beispiel 28 oder 29, optional ferner aufweisend einen Strahlungsdetektor zum Detektieren von Lichtemissionen des Sensors.
Beispiel 31 ist eine Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 28 bis 30, ferner optional aufweisend eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der akkumulierten Messdosis.
Es versteht sich, dass die Merkmale der Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 10 bis 21 in analoger Weise auf die Auslesevorrichtung gemäß einem der Beispiele 28 bis 31 übertragen werden können.
Beispiel 32 ist ein Verfahren zum Ermitteln von einer Messdosis, die in einem organischen Material eines Sensors akkumuliert ist, wobei der Sensor aufweist: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine gesamte Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen
Grenzstrahlungsdosis und der akkumulierten Messdosis die akkumulierte Messdosis repräsentiert, das Verfahren aufweisend: Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und Ausgeben eines Werts der die Zusatzdosis repräsentiert, die die akkumulierte Messdosis des Sensors repräsentiert.
Beispiel 33 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 32, ferner optional aufweisend: Ermitteln der akkumulierten Messdosis des Sensors aus der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der Zusatzdosis.
Beispiel 34 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 33, ferner aufweisend, Ermitteln der akkumulierten Messdosis aus einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis, der Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen.
Beispiel 35 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 32 bis 34, wobei das organische Material des Sensors derart eingerichtet ist, dass das organische Material Strahlung mit einer Intensität in einem Intensitätsbereich geringer als eine erste Intensität emittiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die geringer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis, und dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich größer als eine zweite Intensität emittiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis, und wobei die erste Intensität kleiner ist als die zweite Intensität.
Beispiel 36 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 35 , wobei die charakteristische Grenzstrahlungsdosis innerhalb eines Grenzdosisbereichs liegt, wobei der Grenzdosisbereich eine untere Grenzdosis und eine obere Grenzdosis aufweist, und wobei eine Intensität, der von dem organischen Material emittierten Strahlung, von einer ersten Intensität bei einer unteren Grenzdosis auf eine zweite Intensität bei einer oberen Grenzdosis ansteigt, wobei die obere Grenzdosis größer ist als die untere Grenzdosis, und wobei der Anstieg der Intensität von der insgesamt akkumulierten Strahlungsdosis des Sensors abhängig ist.
Beispiel 37 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 32 bis 36, wobei die charakteristische Lichtemission eine Vervielfachung einer Intensität der emittierten Strahlung um mehr als den Faktor 1,2 ist.
Beispiel 38 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 32 bis 37, wobei die akkumulierte Messdosis mittels einer der folgenden Strahlungen gebildet werden kann: Röntgenstrahlung, und/oder Gammastrahlung, und/oder EUV-Strahlung, und/oder UV-Strahlung, und/oder sichtbares Licht, und/oder IR-Strahlung.
Es versteht sich, dass die Merkmale die in Bezug auf die Beispiele 22 bis 27 beschrieben wurden, in analoger Weise auf die Verfahren der Beispiele 32 bis 38 übertragen werden können.
Beispiel 39 ist ein Verwenden eines Sensors zum Ermitteln einer auf dem Sensor akkumulierten Messdosis, die geringer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis, wobei der Sensor ein organisches Material aufweist, und wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine gesamte Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis.
Claims
1. Sensor (110) zum Ermiteln einer Strahlungsdosis, der Sensor (110) aufweisend: ein organisches Material, wobei das organische Material eine strahlungsdosisabhängige Lichtemissionscharakteristik aufweist, derart dass eine charakteristische Lichtemission von dem organischen Material erzeugt wird, sobald das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als eine charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), wobei der Sensor (110) ferner derart eingerichtet ist, dass eine Differenz der charakteristischen Grenzstrahlungsdosis (172) und einer in dem Material akkumulierten Strahlungsdosis eine zu ermitelnde Strahlungsdosis repräsentiert.
2. Sensor (110) gemäß Anspruch 1, wobei das organische Material derart eingerichtet ist, dass das organische Material Strahlung mit einer Intensität (130) in einem Intensitätsbereich geringer als eine erste Intensität (161) emitiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die geringer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), dass das organische Material Strahlung in einem Intensitätsbereich größer als eine zweite Intensität (162) emitiert, wenn das organische Material eine Strahlungsdosis akkumuliert hat, die größer ist als die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172), und wobei die erste Intensität (161) kleiner ist als die zweite Intensität (162).
3. Sensor (110) gemäß Anspruch 2, wobei die charakteristische Grenzstrahlungsdosis (172) innerhalb eines Grenzdosisbereichs (152) liegt, wobei der Grenzdosisbereich (152) eine untere Grenzdosis (171) und eine obere Grenzdosis (173) aufweist, und wobei eine Intensität (130), der von dem organischen Material emitierten Strahlung 130, von einer ersten Intensität bei einer unteren Grenzdosis 171 auf eine zweite Intensität (162) bei einer oberen Grenzdosis (173) ansteigt, wobei die obere Grenzdosis (173) größer ist als die untere Grenzdosis (171), und wobei der Anstieg der Intensität (130) von der Gesamten akkumulierten Strahlungsdosis des Sensors (110) abhängig ist.
4. Sensor (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die charakteristische Lichtemission eine Vervielfachung einer Intensität (130) der emitierten Strahlung um mehr als den Faktor 1,2 ist.
5. Sensor (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die akkumulierte Strahlungsdosis mittels einer der folgenden Strahlungen gebildet werden kann: Röntgenstrahlung, und/oder Gammastrahlung, und/oder EUV-Strahlung, und/oder UV-Strahlung, und/oder sichtbares Licht, und/oder IR-Strahlung.
6. Sensorvorrichtung (100) zum Ermitteln einer Strahlungsdosis aufweisend, einen ersten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, einen zweiten Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Sensorvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 ferner aufweisend, eine Reduzierungseinheit, zum Reduzieren einer Intensität von einer auf das organische Material des ersten und/oder zweiten Sensors einfallenden Strahlung um mehr als 10%, wobei die Reduzierungseinheit die Intensität insbesondere um mehr als 50% reduzieren kann, wobei die Reduzierungseinheit die Intensität insbesondere um 100% reduzieren kann.
8. Auslesevorrichtung zum Auslesen eines Sensors (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das organische Material des Sensors (110) eine Messdosis aufweist, die Auslesevorrichtung aufweisend: eine Zusatzstrahlungsquelle (210) zum Bestrahlen des Sensors (110) mit einer Zusatzdosis, wobei die Zusatzdosis die auf dem Sensor (110) akkumulierte Strahlungsdosis repräsentiert, eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Zusatzdosis.
9. Auslesevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei durch die Zusatzdosis die charakteristische Lichtemission des organischen Materials des Sensors (110) ausgelöst wird, wenn eine Gesamtdosis aus der Messdosis und der Zusatzdosis die charakteristische Grenzdosis erreichen.
10. Auslesevorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Zusatzstrahlungsquelle (210) Strahlung mit einem vorbestimmten Wellenlängenspektrum und/oder mit einer vorbestimmten Intensität emittiert.
11. Auslesevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend einen Strahlungsdetektor (310) zum Detektieren von Lichtemissionen des Sensors (110).
12. Auslesevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 , ferner aufweisend eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Messdosis.
13. Verfahren zum Ermitteln von einer Strahlungsdosis, die in einem organischen Material eines Sensors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 als eine Messdosis akkumuliert ist, das Verfahren aufweisend:
Applizieren einer Zusatzdosis, bis das organische Material des Sensors die charakteristische Lichtemission erzeugt, und
Ausgeben der Zusatzdosis, die die akkumulierte Strahlungsdosis des Sensors repräsentiert.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend,
Ermitteln der akkumulierten Strahlungsdosis des Sensors aus einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis und der Zusatzdosis.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, ferner aufweisend
Ermitteln der Messdosis aus einer charakteristischen Grenzstrahlungsdosis, der Zusatzdosis und ein oder mehreren Korrekturgrößen.
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