PL51871B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 22.VIII.1966 51871 KI. 21 g, 18/01 MKP H 04 \ «l "391% JBIBLlOT^Ki Urt«du Patentowego! kzt:z CsspsfgHsj iii 1 i i !!¦ u u u U III jgullUJ UU^IJU WP.II-PWa W 1 I", llialimul itMUlPmfllWM1 Wspóltwórcy wynalazku: dr Karl-Heinz Weber, Lothar Schwaar Wlasciciel patentu: VEB Vaku1ironik!* Dresao (Niq»atecka ReflubUka Demokratycsaa) ^m^nmm v if'WFihFw?»f Licznik Geigera-Mtillera do niezaleznego od energii pomiaru mocy dawki promieniowania rentgenowskiego i promieniowa* nia gamma Przedmiotem wynalazku jest licznik Geigera- -Mullera z dodatkowymi absorberami. Licznik ten jest przeznaczony do detekcji promieniowania i za¬ pewnia prawie niezalezny od energii pomiar mocy dawki promieniowania rentgenowskiego i promie* niowania gama w calym, spotkanym w praktyce zakresie energii.Stosowanie Liczników Geigera-Mullera, w po¬ równaniu do innych detektorów promieniowania jak komory jonizacyjne i liczniki scyntylacyjne, jest szczególnie korzystne gdy chodzi o konstrukr eje przenosnych przyrzadów dozymetrycznych p ma* lych wymiarach i duzej odpornosci na uszkodzenia mechaniczne. Miara mocy dawki tego rodzaju przy¬ rzadów jest albo gestosc impulsów, czyli srednia liczba impulsów przypadajaca na jednostka czasu, albo Kalkowany prad licznika. Okreslenie mocy dawki jest w zasadzie mozliwe 4o wykonania takze za pomoca licznika przez pomiar ilosci impulsów lub pomiar ilosci ladunku powstajacego na anodzie Herok*, Mierniki mocy dawki z licznikami QeigeraM$lle- f4 wytwarzane wedlug, znanych doiycfeezas kon- strwkeji obarczone sa powazna wada. Wartosci mo- *y dawki wskazywane przez te PFzyrza£y sa za* lózne nie tylko od mocy dawki, lecz zaloza takze w znacznym stopnia od energii czastek mierzonego promieniowania rentgenowskiego Itik promienie* wanta gamma. Dlatego toz znane mierniki wskaze ja czasfco rózne wartosci dla dawek o je^aakpwej 2 mocy. Poniewaz przy pomiarach dozymetrycznych, ze wzgledu na promieniowania rozproszenia, rzadko kiedy jest znana w praktyce energia albo rozpad energii, podlegajacego pomiarpwj promieniowania, 5 przeto mózliwpsci stpsowania znanycfr dyzomefirgw sa ogranjczpne ze wzgledu na ppwasne Wedy ja¬ kimi moga byc obiciajsone wynjki pomiaru,.Dozymetry wymagaja detektora, ktpregp czulosc dawki ep jest w mozliwie d»iym zak^sfe energjj 10 niezalezna, albo te* zalety tyjfco w nieznacznym stopniu od energii kwantpwej UL W przypadku Wcz* nika Geigera^MflWera naloty rozumiej poil ppjeicjem czniojBci dawki «d «tpaunek ge#tps# impulsów, wzglednie stosunek pr#to Ucptfta dp mppy 4*wkf, 15 zaleznie q& tego czy mierzona jest ggftpsc impuj*ów czy tai prad licznika. Pr**Weg czujp^ dawM w z#~ leznosci od energii wykazuje w przypadka »Wl*# Ceigera-^lle?a mak*imu» 4Ja mnjejazej energii oraz minimum dl* wiekszych »petgU, ao Przefcieg ckaraltferystyki *p - f fl» zalety o# §**' bosci scianki licznik* o* liozfcy porzadkowej ma¬ terialu scianki wzo^dnie materiaj^ kaloty, od JLpzby porzadkowej i c#ni«*k gazu wyptfnjajacego Ucznft oraz 04 wymiarów Mcznika, JeieW maferfe? scinki 25 h* **i 0»z wypelzajacy licznik skjada eia ? kilfe* skladników chemicznych, |o wa4tw znanych zasat} miarodajna jest ^teczna liczba porza^k^wa, WU liczba czynna w zjawisku bioelektrycznym 1 *wor rzenia sio, pa*. 30 Do korek** przeklegu charakterystyki w*Jp4cj 51871s 51871 '4 dawki w funkcji energii, to znaczy w celu uzyskania mozliwie plaskiego jej przebiegu, stosowane sa do¬ tychczas rózne srodki.Przy mniejszej energii kwantów, to znaczy, w ob¬ szarze energii Rentgena mozna uzyskac bardzo nie¬ wielka zaleznosc od energii przy zastosowaniu ma¬ terialu na scianki o dostatecznie malej skutecznej liczbie porzadkowej (mniejszej od 7,6) oraz przy zastosowaniu gazu wypelniajacego licznik o odpo¬ wiedniej skutecznej liczbie porzadkowej (8 do 12), jak równiez przy odpowiednim cisnieniu gazu oraz odpowiedniej grubosci scianki. Tak wykonane licz¬ niki wykazuja jednak znaczny wzrost czulosci wraz ze wzrostem energii.Mozliwa jest takze kompensacja zaleznosci od energii w tej czesci charakterystyki, w której czu¬ losc wzrasta w miare malenia energii. Uzyskuje sie to przez zastosowanie dodatkowego absorbera o od¬ powiednich ksztaltach. Przy zastosowaniu cienko¬ sciennego licznika czulosc dawki moze byc nie¬ znacznie powiekszona, w zakresie wiekszych energii, przez absorber wykonany z materialu o wysokiej liczbie porzadkowej. Przeprowadzenie pelnej korekcji w zakresie duzych energii nie jest mozliwe przy zastosowaniu absorberów.Wiadomo jest, ze liczniki o sciankach z materia¬ lów o duzej liczbie porzadkowej wykazuja dosta¬ tecznie mala zaleznosc od energii dla wiekszej energii kwantowej. Poniewaz jednak przy zastoso¬ waniu katod z metali ciezkich maksimum czulosci dawki przesuwa sie w znacznym stopniu w kierunku wiekszych energii przeto takie liczniki nie nadaja sie do uzytku w obszarze mniejszych energii.Znane kompromisowe rozwiazanie polega na za¬ stosowaniu licznika cienkosciennego z materialu ó skutecznej liczbie porzadkowej miedzy 24 i 30, na przyklad z miedzi, mosiadzu, nikPu, zelaza lub stali chromowej, otoczonego absorberem z materialu o wy¬ sokiej liczbie porzadkowej, np. z cyny i olowiu.Przez uzycie wspomnianych materialów uzyskuje sie w zakresie duzych energii plaski przebieg cha¬ rakterystyki, a za pomoca absorbera mozna uzyskac kompensacje charakterystycznego wzrostu czulosci w obszarze mniejszych energii Poniewaz kompen¬ sacja za pomoca dodatkowego absorbera mozliwa jest w zasadzie tylko dla takiej energii, przy której wystepuje maksimum przy nieskompensowanym licz¬ niku, oraz poniewaz w wyniku zastosowania wspom¬ nianych materialów polozenie tego maksimum prze¬ suwa sie znacznie w kierunku wiekszych energii (przy 90 do 100 keV), przeto wystarczajaca nieza¬ leznosc od energii uzyskuje sie przy takiej kombi¬ nacji dopiero powyzej 100 keV.Celem wynalazku jest rozciagniecie uzytecznego obszaru energii o stalej czulosci dawki, jeszcze da¬ lej w kierunku mniejszych energii Wedlug wynalaz¬ ku uzyskuje sie to w ten sposób, ze stosuje sie znany cienkoscienny licznik, którego sciana o gru¬ bosci powyzej 50 mg/cm* wykonana jest z materialu o skutecznej liczbie porzadkowej nie mniejszej niz 16 a nie wiekszej niz 20, przy czym licznik jest wy¬ pelniony gazem o bardzo malej skutecznej liczbie porzadkowej, pod malym cisnieniem, a jego sciana po wewnetrznej stronie pokryta jest czesciowo ma¬ terialem, którego liczba porzadkowa jest wieksza niz 20, przy czym caly licznik otoczony jest absor¬ berem o stalej lub zmieniajacej sie miejscowo gru¬ bosci warstwy, wykonanym z materialu o skutecznej liczbie porzadkowej wynoszacej co najmniej 24 6 a najwyzej 30, lub tez absorber ten sklada sie z kil* ku warstw, z których przynajmniej wewnetrzna, gra¬ niczaca z licznikiem sklada sie z materialu o sku¬ tecznej liczbie porzadkowej wynoszacej co najmniej 24 a najwyzej 30. 10 Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przebieg charakterystyki czulosci dawki eD w funkcji energii kwantowej E oraz wplyw znanych sposobów korekcji na te cha- 15 rakterystyke, fig. 2 — wplyw srodków wedlug wy¬ nalazku zastosowanych w cienkosciennym liczniku z materialu o wysokiej liczbie porzadkowej, wypel¬ nionym gazem o malym cisnieniu i malej liczbie po¬ rzadkowej, wylozonym wewnatrz materialem o wyz- 20 szej liczbie porzadkowej i specjalnej obudowie z absorberem, zas fig. 3 i 4 przedstawiaja schema¬ tycznie przyklady praktycznego wykonania.Krzywa 1 (fig. 1) przedstawia zaleznosc licznika od energii kwantowej. Widoczne jest maksimum 25 czulosci dawki przy mniejszej energii Ei oraz mini¬ mum przy wiekszej energii E2. Krzywe 2 i 3 uwi¬ doczniaja zastosowanie znanych srodków korekcyj¬ nych. Dodatkowy absorber przesuwa wzrastajaca czulosc przy malejacej energii miedzy energia Ei „ i E2. Krzywa 3 przedstawia inny przebieg obrazujacy zmniejszona zaleznosc od energii przy wiekszej ener¬ gii kwantowej dla materialu sciany o wyzszej liczbie porzadkowej.Na fig. 2 przedstawione sa kolejno wyniki oddzia- 85 lywania czesciowo znanych srodków, które w zesta¬ wieniu wedlug wynalazku zapewniaja pozadana nie¬ zaleznosc czulosci dawki od czestotliwosci, w szero¬ kim zakresie.Krzywa 4 (fig. 2) przedstawia czulosc dawki cien- 40 kosciennego licznika o scianie wykonanej z materia¬ lu o skutecznej liczbie porzadkowej zawartej pomie¬ dzy 16 i 20. Zastosowanie takich materialów przesu¬ wa maksimum w kierunku dostatecznie malych energii, a równoczesnie wzrost czulosci dla energii 46 powyzej minimum nie przebiega zbyt stromo.Krzywa 5 przedstawia wplyw napelnienia gazem.Przez dobór odpowiednio malego cisnienia jak rów¬ niez gazu o bardzo malej skutecznej liczbie porzad¬ kowej oraz przy niewielkich wymiarach licznika 50 mozna uzyskac zadane zmniejszenie czulosci dawki w zakresie wiekszych energii. Polozenie maksimum przesuwa sie wprawdzie równiez w kierunku wiek¬ szych energii, jednakze wplyw ten jest nieznaczny.Zupelnie inne oddzialywanie uzyskuje sie przy 65 czesciowym pokryciu wewnetrznej sciany licznika materialem o duzej skutecznej liczbie porzadkowej.Przebieg dla tego przypadku przedstawia krzywa 6.Równoczesne zastosowanie obu wspomnianych srod¬ ków powoduje splaszczenie krzywej zaleznosci od 60 energii w zakresie wiekszych energii. Oba srodki moga byc stosowane razem lub kazdy z osobna.Zlozone oddzialywanie absorbera wedlug wynalaz¬ ku przedstawione za pomoca krzywej 7 polega na zmniejszeniu czulosci dawki przy wiekszych ener- 65 giach spowodowanym absorpcja promieniowania5 51871 6 pierwotnego oraz na zmniejszeniu czulosci takze w obszarze wiekszych energii, przez zastosowanie cienkosciennego licznika o sciankach wykonanych z materialu o liczbie porzadkowej od 16 do 20 oraz przez uzycie absorbera o liczbie porzadkowej od 24 do 30 lub absorbera, którego wewnetrzna warstwa wykonana jest z materialu o takiej samej liczbie porzadkowej.Polaczenie tych srodków wedlug wynalazku po¬ zwala na uzyskanie zadanego zmniejszenia czulosci dawki dla wiekszych energii oraz stwarza kompen¬ sacje zaleznosci od energii w obszarze miedzy mini¬ mum i maksimum krzywej, przy czym przez dobór materialu sciany licznika o liczbie porzadkowej miedzy 16 i 20 polozenie maksimum, a tym samym i energii, przy której odbywa sie kompensacja za po¬ moca absorbera, przesuwa sie w kierunku mniej¬ szych energii, w porównaniu do znanych rozwiazan, w których stosowane sa materialy o wyzszej Kczbie porzadkowej.Jak to zostalo pokazane na fig. 3 wewnetrzna scia¬ na cienkosciennego licznika Geigera-Mullera 8 wy¬ konana z materialu o skutecznej liczbie porzadkowej miedzy 16 i 20 na przyklad ze szkla krzemianowego z odpowiednimi dodatkami wyposazona jest w pasek 10 z materialu o wyzszej liczbie porzadkowej, np. 24 do 30, który przebiega równolegle do osi licznika tak, ze pewna czesc Wewnetrznej sciany pokryta jest tym materialem. Wewnetrzna sciane mozna pokryc czesciowo równiez w inny sposób, np. za pomoca elementów pierscieniowych lub za pomoca elementu spiralnego, przy czym elementy te otaczaja wspól¬ osiowo anode 9 licznika, jak to widac na fig. 4.W tym przypadku spirala moze byc uzyta jednoczes¬ nie jako katoda.Licznik otoczony jest absorberem 11 z materialu, którego skuteczna liczba porzadkowa zawarta jest miedzy 24 a 30, np, z miedzi, mosiadzu lub stali, przy czym absorber pokrywa powierzchnie licznika calkowicie lub czesciowo jak to na przyklad poka¬ zane zostalo na fig. 3 i 4. Takie czesciowe pokrycie mozna uzyskac przez wykonanie w calkowitym ab¬ sorberze otworów 12, lub wyciec pierscieniowych albo wyciec przebiegajacych równolegle do osi licz¬ nika. Absorber U moze byc wykonany z jednego materialu o jednolitej grubosci tak jak na fig. 3, lub z kilku materialów 11 i 13 których grubosc warstwy zalezy od miejca tak jak na fig. 4, przy czym w tym ostatnim przypadku przynajmniej wewnetrzna war¬ stwa 11 graniczaca ze sciana licznika 8 wykonana jest z materialu o liczbie porzadkowej miedzy 24 i 30. Znane sa równiez takie wykonania absorbera, przy których jednoczesnie mozna poprawic zaleznosc dzialania licznika od kierunku. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe Licznik Geigera-Mullera do niezaleznego od energii pomiaru mocy dawki promieniowania rentgenow¬ skiego i promieniowania gamma zaopatrzony w do¬ datkowe absorbery przeznaczone do detekcji promie¬ niowania, którego dzialanie jest oparte na pomiarze sredniej liczby impulsów w jednostce czasu lub na pomiarze scalkowanego pradu licznika, znamienny tym, ze sciana (8) licznika o grubosci nieprzekracza- jacej 50 mg/cm* wykonana jest z materialu o sku¬ tecznej liczbie porzadkowej zawartej w przedziale od 16 do 20, a jego sciana po stronie wewnetrznej pokryta jest materialem o skutecznej liczbie porzad¬ kowej wiekszej od 20, przy czym licznik wypelniony jest gazem o bardzo malej skutecznej liczbie po¬ rzadkowej pod bardzo malym cisnieniem, jak równiez caly licznik otoczony jest calkowicie lub czesciowo warstwa absorbera (11, 13) o stalej lub lokalnie zmieniajacej sie grubosci, który to absorber wyko¬ nany jest z materialu o skutecznej liczbie porzad¬ kowej zawartej w granicach od 24 do 30, lub tez wykonany jest z kilku warstw, z których przynaj¬ mniej wewnetrzna, graniczaca z licznikiem jest wy¬ konana z materialu o skutecznej liczbie porzadkowej zawartej pomiedzy 24 i 30. 10 15 20 25 30 35KI. 21 g, 18/02 51871 Fia-i ty.

2. MKP H 05 g. 11 illlA YllfA V///AV//, Rj.5 lBLtO T?r.vC« ^O^iC; r9.« Zaklady Kartograficzne, Wroclaw, zam. 356, naklad 390 egz. PL