DD288732A7 - NEUTRON-personal dosimeter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Personendosimeter zur Messung der durch Neutronenstrahlung im menschlichen Koerper hervorgerufenen biologischen Dosis. Ziel der Erfindung ist es, ein robustes und zuverlaessiges Dosimeter zu schaffen, das in einem moeglichst einfachen Geraet unter taktischen Bedingungen ausgewertet werden kann, wobei die Aufgabe darin besteht, die biologische Dosis unabhaengig vom Energiespektrum der Neutronen zu messen. Die Aufgabe wird durch ein Kombinationsdosimeter geloest, das aus einem im wesentlichen nur fuer Gammastrahlung empfindlichen und aus einem nur fuer schnelle Neutronen empfindlichen Detektor besteht, wobei die Fluenzempfindlichkeit des neutronenempfindlichen Detektors, definiert als Meszsignal je Einheit der Neutronenfluenz, im Energiebereich der Neutronen von 0,01 MeV bis 15 MeV mindestens um einen Faktor 10 mit der Energie zunimmt.The invention relates to a personal dosimeter for measuring the caused by neutron radiation in the human body biological dose. The aim of the invention is to provide a robust and reliable dosimeter that can be evaluated in the simplest possible device under tactical conditions, the task being to measure the biological dose independently of the energy spectrum of the neutrons. The object is achieved by a combination dosimeter consisting of a detector which is sensitive only to gamma radiation and which is sensitive only to fast neutrons, the fluence sensitivity of the neutron-sensitive detector, defined as measurement signal per unit of neutron fluence, in the energy range of the neutrons of 0, 01 MeV to 15 MeV increases at least by a factor of 10 with the energy.
Description
Die Erfindung betrifft ein Personendosimeter zur Messung der durch Neutronenstrahlung im menschlichen Körper hervorgerufenen biologischen Dosis, die ein Maß für eine akute somatische Schädigung des Körpers darstellt.The invention relates to a personal dosimeter for measuring the caused by neutron radiation in the human body biological dose, which is a measure of acute somatic damage to the body.
Das Personendosimeter soll insbesondere zur Messung derjenigen biologischen Dosis, die unter taktischen Bedingungen durch die Neutronen einer Kernwaffendetonation im menschlichen Körper hervorgerufen wird, dienen.The personal dosimeter is intended in particular for measuring that biological dose which is produced under tactical conditions by the neutrons of a nuclear weapon detonation in the human body.
Der ausgedehnte Energiebereich der Neutronenstrahlung einer Kernwaffendetonation, der in Abhängigkeit vom Typ der Kernwaffendetonation, vom Abstand zur Kernwaffendetonation und in Abhängigkeit von Material und Dicke evtl. wirksamer Abschirmungen starken Veränderungen unterworfen ist, erschwert die Dosimetrie der Neutronen von Kernwaffendetonationen.The extended energy range of the neutron radiation of a nuclear weapon detonation, which is subject to strong changes depending on the type of nuclear weapon detonation, the distance to the nuclear weapon detonation and depending on material and thickness of any effective shielding, complicates the neutron dosimetry of nuclear weapon detonations.
Bei der Einwirkung von Neutronen auf den menschlichen Körper ist neben der direkten Schädigung des Gewebes durch die Neutronen außerdem die durch Neutroneneinfang entstehende sekundäre Gammastrahlung zu berücksichtigen, die ebenfalls im Körper schädigend wirkt.When neutrons are applied to the human body, in addition to the direct damage to the tissue by the neutrons, the secondary gamma radiation resulting from neutron capture must also be taken into account, which likewise has a damaging effect on the body.
Für die Messung von Neutronen-Personendosen sind verschiedene Neutronendosimeter bekannt.Various neutron dosimeters are known for the measurement of neutron person doses.
So werden beispielsweise in Neutronen-Havariedosimetern Aktivierungsdetektoren (Resonanz- und/oder Schwellwertaktivierungssonden), Festkörperspurdetektoren (mit und'oder ohne Spaltmaterialkonverter) oder Kernspurfilme verwendet.Thus, for example, in neutron failure dosimeters, activation detectors (resonant and / or threshold activation probes), solid-state track detectors (with and or without fission material converters), or core-tracking films are used.
Als wesentlicher Nachteil dieser Dosimeter muß das Auswerteverfahren angesehen werden. Festkörperspurdetektoren sind erst nach einem chemischen Ätzvorgang in heißer Lauge, Filme erst nach der Entwicklung auswertbar. Dabei stellt die Auswertung eine teils visuelle Spurzählung dar.As a major disadvantage of these dosimeters, the evaluation must be considered. Solid state track detectors are only after a chemical etching in hot liquor, films evaluated only after development. The evaluation represents a partly visual track count.
Ein weiterer Nachteil dieser Detektoren ist c':i Proportionalität ihrer Anzeige zur Neutronenfluenz und nicht zur biologischen Dosis. Aus dem Meßeffekt der genannten Detektoren wird die Neutronenfluenz, bei Verwendung mehrerer verschiedener Resonanz- und Schwellwertaktivierungstfetektoren das Neutronenspektrum bestimmt. Aus diesen Angaben wird durch Verwendung geeigneter Dosis-Fluonz-Faktoren die biologische Dosis durch Multiplikation bzw. Summation über verschiedene Energiebereiche berechnet. Unvollständige Kenntnis des Neutronenspektrums hat zwangsläufig Fehler bei der Dosisbestimmung zur Folge.Another disadvantage of these detectors is c ': i proportionality of their display for neutron fluence and not for biological dose. From the measuring effect of said detectors, the neutron fluence, using several different resonance and Schwellwertaktivierungstfetektoren the neutron spectrum is determined. From these data, the biological dose is calculated by multiplying or summing over different energy ranges by using suitable dose-fluonz factors. Incomplete knowledge of the neutron spectrum inevitably leads to errors in dose determination.
Bekannt als Neutronendosimeter sind weiterhin spezielle Siliziumdioden, bei denen die Änderung der Flußspannung der Neutronendosis schneller Neutronen proportional ist.Also known as neutron dosimeters are special silicon diodes in which the change in the forward voltage is proportional to the neutron dose of fast neutrons.
Nachteilig sowohl bei Siliziumdioden als auch bei Kernspurfilmen und Festkörperspurdetektoren ist die Tatsache, daß diese Detektoren nur für schnelle Neutronen empfindlich sind.A disadvantage of both silicon diodes and core-tracking films and solid-state track detectors is the fact that these detectors are sensitive only to fast neutrons.
Thermische und insbesondere intermediäre Neutronen, die einen deutlichen Beitrag zur biologischen Dosis liefern, werden von ihnen nicht registriert, so daß je nach dem Anteil z. B. intermediärer Neutronen am Neutronenspektrum Fehler bei der Dosisbestimmung die Folge sind.Thermal and especially intermediate neutrons, which provide a significant contribution to the biological dose, are not registered by them, so that depending on the proportion z. B. intermediate neutrons on the neutron spectrum errors in the dose determination are the result.
Andere Neutronendosimeter nutzen dio Tatsache aus, daß eine Anzahl Substanzen hohe Wirkungsquerschnitte für thermische Neutronen besitzen, z. B. 6Li, 10B, Ag, seltene Erden, Cd. Unter Verwendung dieser Stoffe lassen sich einfach auswertbare Dosimeter, 7 B. Thermolumineszenz- oder Radiophotolumineszonzdosimeter herstellen, die eine hohe Empfindlichkeit für thermische N .utronen besitzen.Other neutron dosimeters exploit the fact that a number of substances have high thermal neutron cross sections, e.g. 6 Li, 10 B, Ag, rare earths, Cd. Using these materials, easily evaluable dosimeters, 7 B. thermoluminescence or Radiophotolumineszzzosozimeter can produce that have a high sensitivity for thermal N.
Da thermische Neutronen nur zu olnom geringen Teil im Enorgiespektrum der Neutronen einer Kornwaffondetonation onthalton sind und auch nur einen neringon Beitrag zur biologischen Dosis im Verhältnis zu schnellen Noutronon lioforn, ist oin für thermische Neutronen t npfindliches Dosimeter nur bedingt für die taktische Dosimetrio geeignet. Etwas verbessert wird die Anwendbarkeit dieser Dosimntor durch Vorwendung als Albedodoslmeter. Ein Albedodosimoter nutzt die streuende und Insbesondere dio moderierende Wirkung dos Körpers dos Dosimotorträgors aus, durch die auch boi schnollon Neutronen ein geringer Teil thermische Streuneutronon entstehen, die das Albododosimeter anregen. Nachteilig ist auch hier eine starke Abhängigkeit des Meßeffekts vom einfallenden Neutronen-Enorgiospektrum.Since thermal neutrons are only partially present in the energy spectrum of the neutrons of a grain waffond tone onthalton and also only a neringon contribution to the biological dose in relation to fast Noutronon lioforn, oin for thermal neutrons t npfindliches dosimeter is only conditionally suitable for the tactical Dosimetrio. Somewhat improved is the applicability of this dosimntor by prevention as albedodoslmeters. An albedo dosimoter makes use of the scattering and, in particular, the moderating effect of the body of the dosimotor carrier, by means of which boi schnollon neutrons also produce a small proportion of thermal stray neutrons, which excite the albododosimeter. A disadvantage here too is a strong dependence of the measuring effect of the incident neutron Enorgiospektrum.
Ziel der Erfindung Ist es, ein robustes und zuvorlässiges Personondoslmoter zu schaffen, das In einem möglichst einfachen und gleichzeitig robuston und zuverlässigen Gerät ausgewertet wird. Darüber hinaus besteht die Forderung noch einom möglichst kleinen Meßfehler unter den verschiedensten Bostrahlungsbedingungen.OBJECT OF THE INVENTION It is to provide a robust and negligible personal eosmoter, which is evaluated in a simple and at the same time robust and reliable device. In addition, the requirement still exists for the smallest possible measuring error under the most diverse irradiation conditions.
ausgewertet werden kann und das dio durch die Neutronenstrahlung einer Kernwaffendetonation hervorgerufene biologischecan be evaluated and the dio caused by the neutron radiation of a nuclear weapon detonation biological
biologischen Dosis, zur Erzielung einer geringen Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Neutronenenergie für die Messungder biologischen Neutronendosis in einom ausgedehnten Energiobereich, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß einbiological dose, to obtain a low dependence of the sensitivity of the neutron energy for the measurement of the biological neutron dose in a wide range of energy, achieved in that the invention
!(ombinationsdosimeters wird aus den Meßsignalen Μγ des gammaempfindlichen und Mn des neutronenompfindlichen(Combination dosimeter is calculated from the measurement signals Μγ of the gamma-sensitive and M n of the neutron-sensitive
gemeinsamen Gehäuse und/oder auf einem gemeinsamen Siliziumblock angeordnet sein.common housing and / or be arranged on a common silicon block.
geringe Empfindlichkeit gegen thermische Neutronen aufweist, indem es nur geringste Mengen von 6Li, 10B, Cd, Ag oder seltenehas low sensitivity to thermal neutrons by using only minimal amounts of 6 Li, 10 B, Cd, Ag or rare
mit eintr Siliziumdiode mit großer Basisbreite in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.be arranged with a silicon diode with a large base width in a common housing.
zu ca. 90% von der sekundären γ-Einfangstrahlung hervorgerufen wird, die bei der Wechselwirkung dor Neutronen mit demabout 90% of the secondary γ-Einfangstrahlung caused in the interaction of the neutrons with the
dort von einem nur γ-empfindlichen Dosimeter registriert werden. Die biologische Dosis schneller Neutronen wird dagegen nurzu einem geringen Teil von der sekundären Gammastrahlung hervorgerufen. Sie muß deshalb von einem für schnelle Neutronenempfindlichen Detektor registriert werden. Wie Untersuchungen ergeben haben, ist es für eine Messung dor biologischer. Dosis,dio unabhängig von der Energie der Neutronen durchgeführt worden soll, notwendig, daß der Energiegang derbe registered there by a only γ-sensitive dosimeter. The biological dose of fast neutrons, on the other hand, is caused only to a small extent by the secondary gamma radiation. It must therefore be registered by a detector sensitive to fast neutrons. Research has shown that it is biological for a measurement. Dose, which should be carried out independently of the energy of the neutrons, necessary that the energy of the
noch ausreichend ist, wenn die Empfindlichkeit des Detektors für schnelle Neutronen im Energieboreich von 0,01 MeV bis 15 MeVum einen Faktor 10 mit der Energie zunimmt.is still sufficient, if the sensitivity of the detector for fast neutrons in the energy spectrum of 0.01 MeV to 15 MeVum a factor of 10 increases with energy.
intermediärer Neutronen und eines für schnelle Neutronen empfindlichen Detektors für die Registrierung der biologischen Dosisschneller Neutronen wird eine gute Anpassung des Energieganges der Detektorempfindlichkeit an den Energiegang derbiologischen Dosis erreicht, die die Voraussetzung für eino von dor Energieverteilung der Neutronen unabhängigeIntermediate neutrons and a detector sensitive to fast neutrons for the registration of biological dose-fast neutrons, a good adaptation of the energy path of the detector sensitivity to the energy path of the biological dose is achieved, which is the prerequisite for one of the energy distribution of the neutrons independent
biologischen Dosis kann durch passende Wahl der Gewichtsfaktoren an und βγ erreicht werden, die für die jeweils verwendeteder möglichen Kombinationen durch Messung bei verschiedenen Neutronenenergien durchgeführt werden kann.biological dose can be achieved by appropriate choice of the weight factors a n and βγ, which can be carried out for each of the possible combinations by measuring at different neutron energies.
die getrennte Berücksichtigung des für die sekundäre γ-Strahlung einerseits und für schnelle Neutronen andererseitsunterschiedlichen biologischen Fadings möglich ist.the separate consideration of the different for the secondary γ radiation on the one hand and for fast neutrons on the other hand biological fading is possible.
gesamten biologischen Dosis von Neutronen und Gammastrahlung gemischter Felder, wie sie z.B. die Sofortkernstrahlung vontotal biological dose of neutrons and gamma radiation of mixed fields, e.g. the instantaneous nuclear radiation of
zusätzlich zu fordern, daß seine Gamma-Dosisempfindlichkeit unabhängig von der Quantenenergie sein muß.in addition to claiming that its gamma dose sensitivity must be independent of quantum energy.
Eine besonders günstige Ausführungsform des Komblnatlonsdoslmeters stellt eine Siliziumdiode mit großer Baslbbrelte In Verbindung mit einem MOS· oder MIS-Feldeffokttransistor dar. Beide Halbleitorstrukturen können gogebenenfalls auf einem gemeinsamen Siliziumblock angeordnet sein. Besonders geeignet Ist diese Ausführungsform wegen des einfachen Auswerteverfahrens, das für beide Detektoren in einer einfachen Spannungsmessung besteht. Vorteilhaft ist hierbei die Möglichkeit, die Gewichtsfaktoren der Meßwerte durch passende Wahl des Spannungsmeßbereiches bzw. durch goeigneto Spannungsteiler im Ausweitegerät zu realisieren, so daß die Anzeige dos Auswertegerätes direkt in Einheiten der biologischen Dosis kalibriert werden kann.A particularly favorable embodiment of the compact dslmeter is a silicon diode with large basbres in conjunction with a MOS or MIS field-effect transistor. Both semiconductor structures can be arranged on a common silicon block if desired. This embodiment is particularly suitable because of the simple evaluation method that exists for both detectors in a simple voltage measurement. The advantage here is the ability to realize the weighting factors of the measured values by suitable choice of Spannungsmeßbereiches or by goeigneto voltage divider in Ausweitegerät, so that the display dos evaluator can be calibrated directly in units of biological dose.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Siliziumdiode mit großer Baslsbroite als Detektor für schnelle Neutronen mit oinem Thermolumineszenz- oder Radiophotolumineszenz-Detektor als Gammadetektor kombiniert. Dabei werden beido Detektoren in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das mit geeigneten Mitteln versehen Ist, um es mit dem Auswertegerät in den notwendigen optischen und elektrischen Kontakt zu bringen.In another embodiment, a large baseband silicon diode is combined as a fast neutron detector with a thermoluminescent or radioluminescent detector as a gamma detector. Beido detectors are housed in a common housing, which is provided with suitable means to bring it with the evaluation device in the necessary optical and electrical contact.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22632180A DD288732A7 (en) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | NEUTRON-personal dosimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD22632180A DD288732A7 (en) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | NEUTRON-personal dosimeter |
Publications (1)
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DD288732A7 true DD288732A7 (en) | 1991-04-11 |
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ID=5528095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD22632180A DD288732A7 (en) | 1980-12-23 | 1980-12-23 | NEUTRON-personal dosimeter |
Country Status (1)
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DD (1) | DD288732A7 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7465937B2 (en) | 2003-06-27 | 2008-12-16 | Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH | Dosimeter for the detection of high-energy neutron radiation |
-
1980
- 1980-12-23 DD DD22632180A patent/DD288732A7/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7465937B2 (en) | 2003-06-27 | 2008-12-16 | Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH | Dosimeter for the detection of high-energy neutron radiation |
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