SE423157B - Forfarande och anordning for detektering av alfa-emetterande emnen - Google Patents

Description

8004273-2 l0 7 15 20 25 30 ss_ “Control of Radon and Daughters in Uranium Mines and Calculations on Biologic Effects", publicerad l957 av U.S. Department of Health, Education and Welfare (Public Health Service Publication Nr 494).

Senare tids undersökningar för att komplettera uppgifter i nämnda skrift har_lett till slutsatsen att en observerad, övernormal före- -komst av lungcancer bland uranmalmarbetare kan vara orsakad av alfa- strålning från radon och radondöttrar i luft som inandats. sRadon och radondöttrar förekommer i inandningsluften i exempelvis en gruva i ett förhållande som beror förutom på de relationer som gäller för de radioaktiva sönderfallen även på luftomsättningen och på möj- ligheterna för radondöttrarna att samlas på väggar och fasta föremål i rummet. Vidare är radondöttrarna från radiologisk synpunkt mång- dubbelt farligare än radongasen emedan de ej såsom ädelgasen radon omedelbart följer med utandningsluften igen efter en inandning.

Orsaken till detta är att radondöttrarna till skillnad från radon har en förmåga att fästa pâ damm- och stoftpartiklar, vilka lätt fastnar i.de finaste delarna av människans lungor och luftrör.

Sedan länge har olika slag av elektronisk utrustning använts för att registrera alfapartiklar. Dylik utrustning är dyrbar, skrymmande, kräver vanligen tränade operatörer och kan erfordra speciell prov- tagningsteknik. Fotografisk film har även använts för att detektera radon på grund av att filmens ljuskänsliga emulsion har förmåga att registrera alfapartiklar från radon och dotterprodukter. Dylik film lnlmåste emellertid vara förpackad i ljustäta behållare och måste behandlas med användning av mörkrumsteknik. Fotografisk film är där- för olämplig och relativt dyrbar att använda. Av den anledningen har det på senare tid även föreslagits förfaranden och apparater där förekomsten och koncentrationen av radon och radondöttrar bestäms ' genom detektering av emitterande alfapartiklar med vissa typer av kärnspårdetektorer. Denna partikelregistreringsmetod utnyttjar ett homogent_material som har den egenskapen att ett skadespår bildas när en laddad partikel t.ex en alfapartikel passerar genom materialet.

Materialet kan vara ett kristallint fast ämne såsom glimmer eller 10 15 20 25 30 35 8004275-2 ett icke-kristallint ämne såsom oorganiskt glas eller polymerplast.

Om detektormaterialet bestrålas med laddade partiklar, alstras små skadespâr i materialet genom lokal ändring av materialstrukturen utmed partiklarnas banor. Skadespâren kan förstoras och göras synliga medelst ett reagens, som angriper det ändrade materialet (som bildar skadespåret) snabbare än det angriper det oförändrade materialet kring spåret.

Cellulosanitrat är ett speciellt användbart material för selektiv registrering av alfapartiklar och är billigt samt lätt tillgängligt.

Etsning för att förstora skadespàren åstadkommas snabbt och enkelt under dagsljusförhållanden med användning av ett vanligt reagens, såsom 6-normal natriumhydroxid.

Dessa metoder har sedermera förfinats för att möjliggöra en noggran- nare registrering av erhållen stråldos. Genom SE,B, 336688 är det således känt att använda en tunn täckfilm som är fäst vid och belägen över ett parti av spârdetektorn. Täckfilmen har till syfte att hindra alfapartiklar med en energi av omkring 5,5 Mev eller mindre så att dylika partiklar icke bildar skadespår. En sådan täckfilm släpper endast igenom alfapartiklar från radondöttrarna polonium-218 och polonium-214, vilket innebär att den täckta detektorn endast mäter radondotterhalten.

Alfapartiklarnas räckvidd i luft är relativt liten. Exempelvis har alfapartiklar från polonium-2l4 en energi av 7,68 MeV och en räck- vidd i luft av omkring 6,5 cm. Om en kärnspårdetektor för alfapar- tiklar anbringas på större avstånd än denna räckvidd från alfa- strålande fasta kroppar, såsom en malmkropp, kommer alfapartikel- registreringar att bero på närvaron av alfasträlande radioaktiva kärnor som genom konvektion eller diffusion genom luften kommit till detektorn från en avlägsen källa. Radons halveringstid är till- räcklig för att medgiva transport över ett väsentligt avstånd, innan radioaktiviteten upphört, och radon är den enda alfastràlande gas, som normalt finnes i nämnvärda kvantiteter i grannskapet av uranmalmkroppar. Alfaspår på ett isolerat spârregistreringsmaterial e 8004273-2 10 15 20 25 30 '35 .kommer sålunda endast att bildas av radon eller dess alfastrålande dotterprodukter och materialet skulle således kunna vara användbart såsom en radondetektor och dosimeter.

En allvarlig nackdel vid användning av kärnspârregistrerande detek- 'torer, såsom cellulosanitrat i persondosimetrar för registrering av radon och radondöttrar är emellertid att dosimetern vare sig detekè torn är otäckt eller täckt med en absorbator kan visa sig ge felak- 'tiga uppgifter om den dos som bäraren erhållit. Detta problem kan gemellertid enligt det arbete som ligger till grund för föreliggande I uppfinning elegant och enkelt elimineras om uppladdning med statisk elektricitet förhindras.

.Uppfinningen hänför sig till ett förfarande för att detektera alfa- emitterande ämnen, såsom radon och/eller radondöttrar i en atmosfär D samt till en anordning för detektering av nämnda alfa-emitterande element med ett alfapartikelregistrerande material, eventuellt täckt av en absorbator. Det kännetecknande för uppfinningen framgår av* efterföljande patentkrav. D Det faller inom uppfinningens ram att detektorn med det alfapartikel- registrerande materialet har ett elektriskt ledande material anordnat på eller omedelbart utanför den yta som är avsedd för registrering.

' Det elektriskt ledande materialet kan därvid lämpligen vara ett skikt på denna yta som åtminstone partiellt täcker ytan. Detta skikt kan påläggas som ett tunt metallskikt exempelvis genom kända elektroke- e miska metalliseringsförfaranden.

Det faller även inom uppfinningens_ram att framför detektorn ha en absorbator som i sin helhet är elektriskt ledande eller endast delvis elektriskt ledande. I det senare fallet kan absorbatorn bestå av flera delar, eller skikt där i varje fall det yttersta skiktet är tillverkat av ett elektriskt ledande material.

Syftet med det elektriskt ledande skiktet är att hindra uppkomsten av i lokala elektrostatiska laddningar på detektorn. Sådana laddningar l0 15 20 25 30 35 2004273-2 åstadkommer starka elektriska fält utanför detektorn och åstadkommer därigenom störningar i halten av radondöttrar i luften framför detek- torn och i absorptionen av radondöttrar på detektorytan. Detta sker så snart förhållandena i den atmosfär där mätning utförs är gynnsamma för uppkomst av elektrostatiska laddningar på elektriskt oledande absorbator-eller cellulosanitrat-plastskikt. Detektorn kalibreras i miljö med känd radondotterhalt.

Dosimetern med däri anordnat registreringsmaterial för alfaspâr och ett elektriskt ledande tunt skikt anbringas i en gruva eller annat utrymme där atmosfären skall övervakas varvid anordningen i form av en dosimeter kan bäras av t ex en gruvarbetare. Efter en lämplig ex- poneringsperiod, etsas materialet så att alfaspåren förstoras och göres synliga, varefter spåren räknas för erhållande av ett mått på förekomsten och koncentrationen av radon och dess alfastrålande dot- terprodukter. Hela proceduren utföres under dagsljusförhållanden och med användning av billiga och lätt tillgängliga material så att känslig detektering av radon möjliggöres.

Uppfinningen beskrives i det följande med hänvisning till bifogade ritning.

Figur l visar en mätare för radon och/eller radondöttrar där detek- torn är en film av cellulosanitratplast (l). Cellulosanitratfilmen är belagd med ett elektriskt ledande skikt (2). Det elektriskt le- dande skiktet (2) kan utgöras av ett tunt skikt av metall som sprayats på cellulosanitratfilmens yta (Fig la). Det kan även utgöras av en jämntjock skiva av metall eller något annat elektriskt ledande material eller oledande material i kombination med ledande material, exempelvis plast med ett elektriskt ledande ytskikt som ej skadar plastytan vare sig mekaniskt eller kemiskt (Fig lb).

Mätaren för radon och/eller radondöttrar i figur 2 har en detektor som består av en film av cellulosanitratplast (l) täckt av ett jämn- tjockt elektriskt ledande skikt (2). Cellulosanitratdetektorn sitter på en metallskiva (3) som är större än cellulosanitratdetektorn. 10 15 20 25 _30 35 sgaoo427a-2 Metallskivan (3) och skiktet (2) står i elektriskt-ledande förbind- else med varandra. a Radondottermätaren i figur 3 har en detektor av cellulosanitratplast .(1) täckt av ett jämntjockt elektriskt ledande skikt (2) som dess- utom har en tjocklek som tillåter radondotterregistrering men omöj- liggör registrering av radon-222. Detektorn sitter på en icke visad metallskiva. Mellan detektorn och omgivningen finns en skillnad i elektrisk potential åstadkommen av ett batteri (5) eller ett spän- iningsaggregat. Potentialskillnaden ökar sannolikheten för infångning .av radondöttrar på den yttre detektorytan och ökar därmed den sta- tistiska noggrannheten i mätningen, Detektorn kalibreras i miljö med känd han av raaonaöftrar. i r i Figur 4 visar en mätare för radondöttrar där detektorn är en film av cellulosanitratplast (l) belagd med en absorbator (4) samt ett i elektriskt ledande skikt (2). Absorbatorn (4) skall täcka cellulo- sanitratplasten (l) och ha egenskapen att radondöttrar som är fria eller häftade till dammkorn skall fastna på dess ytteryta. Cellulosa- nitratdetektorn kan placeras på en metallskiva som företrädesvis är större än detektorn; Radon som är en ädelgas fastnar ej på ytan av I det elektriskt ledande skiktet. Absorbatorns tjocklek skall vara _sådan att alfapartiklar från sönderfall av radon-222 i luften när- mast absorbatorytan aldrig skall kunna registreras. Absorbatorns tjocklek skall också vara sådan att alfapartiklar från radondöttrar 'som sitter på-yttre absorbatorytan eller befinner sig i en liten luftvolym framför absorbatorytan skall kunna registeras i cellulo- sanitratfilmen om de rör sig in i absorbatorn i en liten rymdvinkel kring normalens till plastytan riktning. Dessa villkor kan uppfyllas samtidigt därför att alfapartiklar från radon-222 har lägre energi och kortare räckvidd i materia än vad alfapartiklar från radon- döttrarna har. Kalibrering av radondottermätaren sker i känd strâl-~ ningsmiljö.

Claims (8)

1. l0 l5 20 25 30 35 8004273-2 PATENTKRAV l. Förfarande för detektering av alfa-emitterande ämnen, såsom radon och/eller dotterprodukter av radon, genom kärnspår-registrering på en detektor, k ä n n e t e c k n a t av att på detektorn even- ltuellt ansamlad elektrostatisk laddning avledes under pågående re- gistrering.

2. Anordning för detektering av alfa-emitterande ämnen, såsom radon och/eller dotterprodukter av radon, genom kärnspår-registrering på en detektor, k ä n n e t e c k n a d av att på eller i omedelbar anslutning till detektorn vid den yta, som är avsedd att för re- gistrering mottaga alfapartiklar, är anordnat ett elektriskt ledande material, som åtminstone partiellt täcker nämnda yta, och som under pågående registrering har sådan potential att elektrostatisk laddning avledes.

3. , Anordning enligt krav 2 för selektiv detektering av dotterpro- dukter av radon genom kärnspår-registrering på en plastfilmdetektor, på vilken plastfilm åtminstone en absorbator är anordnad för absorp- tion av alfapartiklar med lågt energiinnehåll, k ä n n e t e c k n a d av att absorbatorn är anordnad mellan plastfilmen och det elektriskt ledande materialet.

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att absor- batorn åtminstone delvis är elektriskt ledande.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att det elektriskt ledande skiktet är anordnat direkt på den yta av absor- batorn som för registrering på detektorn mottager alfastrålning.

6. Anordning enligt något av kraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d av att det elektriskt ledande materialet har en väsentligen konstant elektrisk potential. l.

7. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e t e c k n a d 8004273-2 av att det elektriskt ledande materialet är anslutet till jord.

8. Anordning enligt krav 6, k ä¶n n e t e c k n a d av att det ' elektriskt ledande materialet är anslutet till en elektrisk spän- n 5 ningskälla.