PL106348B1 - Glowica radioizotopowa do pomiaru prozni - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest glowica radioizo¬ topowa do pomiaru prózni, ze zródlem promienio- wainia beta, przeznaczona do pomiairu cisnien, :nizszych od cisnienia atmosferycznego, w szczegól¬ nosci w procesach prózniowych.

Pomiar cisnien w procesach prózniowych moze odbywac sie przy uzyciu glowic jonowych. Pole¬ ga on na jonizacji gazu znajdujacego sie w glowi¬ cy i /na pomiarze pradu powstalych jonów. Prad ten proporcjonalny jest do koncentracji gazów, a zatem proporcjonalny do cisnienia: Ij = SHk.N-T= S gdzie: Ij — prad jonowy, S — czulosc glowicy, k — stala Boltzmana, N — koncentracja gaizów, T — temperatura gazów, p — cisnienae gazów.

Glowica radioizotopowa równiez nalezy do grupy glowic jonowych. Jonizacja 'czasteczek gazów w tej glowicy zachodzi pod wplywem pro¬ mieniowania wysylanego przez izotopy promie¬ niotwórcze. Moga byc do tego celu uzyte izotopy emitujace czastki alfa lub beta. Czulosc glowicy S jest w tym przypadku zalezna od konstrukcji glowicy, od rodizaju zastosowanego materialu promieniotwórczego oraz od aktywnosci zródla promieniowainia.

Znane jest rozwiazanie glowicy radioizotopowej, zarejestrowane w U.S. Patent Office jako ALPHATRONR. Glowica ta posiada komore joni- 2 zacyjina w ksztalcie cylindlra, na dnie którego znajduje sie zródlo promieniowania. Zródlo pro* mieniowamia alfa wykonane jest w postaci folii metalowej z naniesionymi zwiazkami radu 228Ra i przykryte cienka warstwa zlota lub niklu. Z przeciwleglego dna cylindra wychodzi kolektor jonów w ksztalcie czterech rozbieznych drutów, dochodzacych w poblizsze zródla. Cala konstrukcja zanuknieta jest w próznioszczelnej metalowej oslo¬ nie, chroniacej przed rozpraszaniem promieniowa¬ nia na zewnatrz glowicy. Atom, radu 226Ra emituje czastke alfa o energii 4,79 MeV oraz promieniowa¬ nie gamima o energii 0,1:87 MeV, przemieniajac sie w radom ^Rn — radioaktywny gaz. Czastka alfa zderza sie z czasteczkami gazu, powodujac ich jonizacje. ¦¦¦-,.

Powstale jony zbierane sa przez kolektor. Wada tego rozwiazania jest obecnosc czastek alfa o duzej energii, szkodliwych dla zdrowia ludzkie¬ go oraz, równiez szkodliwego dla zdrowia., pro- mieniowainia gamma. Ponadto produkt reakcji jest gazem radioaktywnym, co stwarza dodatkowe za¬ grozenie dla zdrowia personelu obslugujacego urzadzenie. Zatem takie rozwiazanie glowicy wy- maga stosowania specjalnych srodków ostroznosci i zabezpieczen, jak specjalne pochlaniacze wiazace radioaktywny rodon, stala kontrola dozymetrycz¬ na personelu i kontrola skazenia radioaktywnemu urzadzenia wyposazonego w taka glowice oraz po- ™ mieszczenia, gdzie ono pracuje. 20106 048 3 Znane jest równiez rozwiazanie glowicy radio¬ izotopowej przedstawione przez G. F. Yander- schmidta i J. C. Simona w artykule: „A New tRa4ioluogicalVacuumGaage". W tej glowicy znaj¬ duje sie zródlo radioaktywne w postaci folii ty¬ tanowej nasyconej trytem, umieszczone wewnatrz cylindrycznej puszki stanowiacej komore joni¬ zacyjna. Zródlo ^umocowane jest na niewielkiej, walcowej[ podstajwie, wokól której znajduje sie pierscieniowy kolektor jonów., Calosc zamknieta jest w obudowie próznioszczelnej, stanowiacej oslone przed promieniowaniem. Czulosc glowicy o takiej konstrukcji jest niewielka, co zmusza do stosowania zródel o duzej aktywnosci. Uzytkowa¬ nie zródel radioaktywnych trytowych o aktywno¬ sci wiekszej niz 10 mCi wymaga specjalnego zezwolenia zespolu ochrony radiologicznej oraz przeprowadzenia specjalnej kontroli dozymetrycz¬ nej, a co za tym idzie, ogranicza zakres stosowa¬ nia glowicy.

Glowica radioizotopowa do pomiaru prózni wedlug wynalazku, wykonana jest w postaci cylindrycznej puszki, stanowiacej komore joni¬ zacyjna, na dnie której znajduje sie zródlo radio¬ aktywne emitujace czastki beta. Zródlo promie¬ niowania wykonane jest w postaci naniesionej warstwy tytanu lub cyrkonu, nasyconej trytem.

Moze byc równiez uzyte zródlo w postaci warstwy nilklu ••Ni. Na osi zródla promieniowania na samyn> dtnie puszki znajduje sie otwór, naprzeciw którego na zewnatrz puszki poza obszarem, w któ¬ rym powstaja jony, znajduje sie kolektor jonów osloniejty rekawem^ tak geometrycznie ustawiony, ze zródlo promieniowania i kolektor jonów nie widza sie wzajemnie.

Ksztalt kolektora i rekawa jest talk dobrany, by czulosc glowicy byla jak najwieksza. Zródlo pro¬ mieniowania emituje czastki beta, które jonizuja czasteczki gazów. Powstale jony sa ekstrahowane z obszaru jonizacji — komory jonizacyjnej — po¬ przez otwór w dnie, do obszaru kolekcji jonów — rekawa z kolektorem. W celu ulatwienia ekstrak¬ cji jonów puszka jest spoiaryzowana wzgledem rekawa i kolektora odpowiednim napieciem. Cala glowica zamknieta jest w próznioszezelnej obudo¬ wie, zabezpieczajacej przed przenikaniem promie¬ niowana do aparatury i na zewnatrz.

Inna wersja glowicy radioizotopowej wedlug wynalazku, 'polega na zastosowaniu w opisanej glowicy radioizotopowej pola magnetycznego' osio¬ wego wzgledem glowicy. Pole to moze byc wy¬ tworzone przez pierscieniowy magnes nalozony na glowice lub na przyklad przez uzwojenie elektro¬ magnetyczne i uksztaltowane przez nadbieguinniki o odpowiednim ksztalcie. Obecnosc pola magne¬ tycznego powoduje wydluzenie (Jrogi czasteczek beta^jporuszajacych sie w glowicy, a wiec zwie¬ kszenie ilosci wytwarzanych jonów. Dzieki temu wzrasta czulosc glowicy. Zjawisko to jest istotne zwlaszcza w zakresie bardzo niskich cisnien.

Pozwala ono na przedluzenie zakresu pomiarowe¬ go glowicy na te cisnienia.

Glowica radioizotopowa do pomiaru prózni wedlug wynalazku jest glowica do powszechnego 19 stosowania specjalnych zabezpieczen i posiada od¬ powiednio duza czulosc. * Glowica wedlug wynalazku charakteryzuje sie szeregiem zalet, z których najistotniejsze jest, ze zrodlo radioaktywne trytowe *H lub niklowe •8Ni, emituje promieniowanie beta o niskiej energii (aH-Emax = 18,3 keV, E*r = 5^ "keV oraz 68Ni-Emax = 67 keV), nieszkodliwe*-dla zdrowia, gidyz nie przenika ono nawet "przez naskórek ciala ludzkiego. Material radioaktywny oraz produkty porozpadowe sa trwale zwiazane z podlozem. Nie rozchodza sie w aparaturze i nie przenikaja przez obudowe, zatem nie powoduja skazen radioaktyw¬ nych.

Dzieki niskiej energii czasteczek beta, skutecz¬ nosc jonizacji gazów jest duza, co pozwala uzyskac stosunkowo duze czulosci glowicy. Zastosowanie ekstrakcji jonów z komory jonizacyjnej rozdziela obszar jonizacji i obszar kolekcji jonów, co pozwala dodatkowo zwiekszyc czulosc glowicy.- Zastosowanie w odmianie glowicy radioizoto¬ powej wedlug wynalazku pola magnetycznego zwieksza czulosc glowicy dla bardzo niskich cisnien, umozliwiajac pomiar w tym zakresie. W rezultacie glowica wedlug wynalazku posiada duza czulosc przy malej aktywnosci zródla, nie przekraczajacej 10 mCi, pozwalajac na pomiar cisnien w szerokim zakresie. | Wynalazek zostanie omówiony w przykladzie wykonania na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia polwidok i pólprzekrój podluzny radioizotopowej glowicy, a fig. 2 — polwidok i pólprzekrój podluzny glowicy radioizotopowej z polem magnetycznym.

Glowica wedlug wynalazku posiada cylindrycz¬ na komore jonizacyjna 1, na dnie której umie¬ szczone jest zródlo radioaktywne 2. W tym samym dnie na osi zródla 2 znajduje sie otwór 3 umozli¬ wiajacy wydostawanie sie jonów z obszaru joniza¬ cji utworzonego przez rekaw 4 i kolektor jonów 5.

W celu ulatwienia ekstrakcji jonów komora jonizacyjna l jest spolaryzowana wzgledem obu¬ dowy 6, a napiecie polaryzacji doprowadzone jest przez przepust 7. Próznioszczeina obudowa 6 po¬ siada plytke z przepustami 8, w której sa osadzo¬ ne przepust 7 doprowadzajacy napiecie polaryza¬ cji oraz przepust kolektora 9 umozliwiajacy do¬ prowadzenie pradu jonowego do ukladu pomiaro¬ wego. Próznioszcizeina obudowa 6 wyposazona jest równiez w kolnierz 10 umozliwiajacy polaczenie calej glowicy z aparatura prózniowa. Obudowa 6* wraz ze sciankami komory jonizacyjnej 1 stanowi oslone zródla promieniowania 2, zabezpieczajaca przed rozchódzenieni sie promieniowania do apa¬ ratury i na zewnatrz.

W opisanej glowicy wedlug wynalazku emito¬ wane przez zródlo promieniowania 2 czastki beta zderzaja sie z czasteczkami gazów istniejacych w glowicy, powodujac ich jonizacje. Wytworzone- jony sa wyciagane z obszaru jonizacji poprzez od¬ powiednio uksztaltowane pole elektryczne i przez otwór 3 przedostaja sie do obszaru kolekcji jonów, gdzie wychwytywane sa przez kolektor 5.

W glowicy radioizotopowej z polem magnetycz- uzytku, bezpieczna dla zdrowia, niewymagajaca « nym wedlug wynalazku, na glowice nalozony jest 40 50 55 60106 348 magnes 11 w ksztalcie pierscienia, wytwarzajacy pole magnetyczne równolegle do osi glowicy, od¬ powiednio uksztaltowane przez zwore 12, plytke z przepustami 8, (kolnierz 10 i wkladke 13, które stanowia nadbiegunniki magnesu. Zwora 12, plytka z* przepustami 8, kolnienz 10 oraz wklad¬ ka 13 wykonalne sa w tej wersji glowicy z ma¬ terialu magnetycznego. Uksztaltowane za ich po¬ moca pole magnetyczne powoduje zawirowanie czastek beta — poruszajacych sie z duza predkos¬ cia elektronów — ziwekszajac ich droge, a przez to zwiekszajac ilosc wytworzonych jonów.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe #

1. Glowica radioizotopowa do pomiaru prózni, w ksztalcie cylindrycznej puszki stanowiacej komore jonizacyjna, na dnie której znajduje sie zródlo radioaktywne emitujace czastki beta, umieszczona w próznioszczelnej obudowie, znamienna tym, ze w puszcze (A na osi zródla promieniowania (2) znajduje sie otwór (3), naprzeciw którego na zewnetrz puszki (1) poza obszarem, w którym powstaja jony, znajduje sie kolektor jonów (5) tak geometrycznie ustawiony, ze zródlo promieniowa¬ nia (2) i kolektor jonów (5) nie widza sie wzajem¬ nie, jednoczesnie w celu ulatwienia ekstrakcji jonów komora jonizacyjna (1) jest spolaryzowana wzgledem próznioszczelnej obudowy <6), przy czym lt 15 obudowa (6) wraz ze sciankami komory jonizacyj¬ nej (1) stanowia oslone dla zródla promieniowania (2), zabezpieczajaca przed rozchodzeniem sie pro¬ mieniowania.

2. Glowica radioizotopowa do pomiaru prózni, w ksztalcie cylindrycznej puszki stanowiacej komore jonizacyjna, na dnie której znajduje sie zródlo radioaktywne emitujace czastki beta, umieszczona w próznioszczelnej obudowie, znamienna tym, ze w puszce (1) na osi promieniowania zródfla (2) znajduje sie otwór (3), naprzeciw którego na zewnatrz puszki (1) poza obszarem, w którym powstaja jony, znajduje sie kolektor jonów (5) tak geometrycznie ustawiony,, ze zródlo promie¬ niowania (2) i kolektor jonów nie widza sie wzajemnie, jednoczesnie w celu ulatwienia ekstrakcji jonów komora jonizacyjna (1) jest spo¬ laryzowana wzgledem próznioszczelnej obudowy (6), przy czym obudowa (6) wraz ze sciankami komo¬ ry jonizacyjnej (1) stanowia oslone dda zródla pro¬ mieniowania (2), zabezpieczajaca przed rozchodze¬ niem sie promieniowania, natomiast na obudowe (6) nalozony jest magnes (11) w ksztalcie pierscie¬ nia, który wraz z odpowiednio uksztaltowana zwora (12), prcepu&tami (8), kolnierzem (10) oraz wkladka (13), jest wykonany z materialu magne¬ tycznego, tworzy element, wytwarzajacy i ksztal¬ tujacy pole magnetyczne w glowicy najkorzystniej osiowe, w celu zwiekszenia ilosci wytwarzanych jonów. fifft