DE1539911A1

DE1539911A1 - Dosimeter

Info

Publication number: DE1539911A1
Application number: DE19661539911
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Electrospace Corp
Current assignee: Electrospace Corp
Priority date: 1965-07-16
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1969-09-04
Also published as: GB1115809A; US3426197A

Description

PATENTANWÄLTE JJ ° *£ " ^{E N} J>

DR.-ING.H.F.NCKH MOLLERSTR. 31 DIPL-ING. H BOHR 1539911 2iJuni!966 DIPL-ING. S. STAEGER Beschreibung Hr. 6669

zum Patentgesuch

der Firma ELECTROSPACE CORPORATION, Glen Cove, New York /

V.St.A. betreffend

DOSIMETER

PRIORITÄT: 16. Juli 1965 - VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zur Messung der gesamten Strahlungsdoai.a aus Gammastrahlung, Röntgenstrahlung und schneller Neutronenstrahlung, Insbesondere betrifft die Erfindung ein Dosimeter mit einem durch Silber aktivierten Phosphatglas und einer auf Neutronen ansprechenden Siliciumdiode.

Bekannte Dosimeter, welche von Personen angesteckt werden können, umfassen photographische Filmkennzeichen und aufladbare Zungenanzeiger, welche in ihrer Form allgemein einem Füllfederhalter entsprechen.. Die Filmdosimeter erfordern eine Entwicklung, Fixierung und nachfolgende Überprüfung auf Lichtdurchlässigkeit, bevor die Strahlungsdoeis bestimmt werden kann.

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Die aufladbaren Zungßndosimeter weisen einen beschrankten Aufnahmebereich für Strahlungsdosen auf. Keines dieser Dosimeter ist in der Lage» schnelle Neutronenstrahlung zu messen.

33er Erfindungsgegenstand erfordert keine Arbeitavorgänge in einem flüssigen Entwickler noch einen -vorangehenden Aufladvorgang, sondern kann in wenigen Sekunden in einer Ablegeeinrichtung abgelesen werden, welche Strahlungswerte an awei voltmeterartigen Geräten anzeigt. Das Dosimeter kann einen ausgedehnten Werteberelch von zumindest 10 000 : 1 erfassen.

Ein Hauptmerkmal des erfindungsgemäsaen Dosimeters im Vergleich zu den einsn Film enthaltenden Dosimetern, den aufladbaren Dosimetern und einigen Arten von lumineszierenden Dosimetern liegt darin, dass die Dosis der Gammastrahlung schneller Neutronen zerströungefrei mit Hilfe einer Ableseeinrichtung ermittelt werden kann. Dies bedeutet, dass die gesammelte Anzeige der Gammastrahlung und schneller Neutronen nicht während der Ablesung ausgelöscht wird, sondern vielmehr erhalten bleibt. Die Einheiten können wiederum übereinander angeordnet sein, während die während aller Belichtungen aufgenommenen Strahlungsdosen stetig gesammelt werden.

Obgleich der Erfindungsgegenstand sehr klein ist und wie eine Ansteckplakette getragen werden kann, enthält er auch eine Siliciumdiode, welche aus auf schnelle Neutronenstrahlung ansprechenden Stoffen besteht. Wenn das Dosimeter in der Ableseeinrichtung angeordnet ist, wird der Wert der Neutronendoaie angezeigt. 909836/0647

BAD ORSG'NAL

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Dosimeters, welches die Nachteile bekannter Dosimeter \^rermeidet.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Anzeigeeinrichtung für Grammas tr ahlung und schnelle Heu-Fronenstrahlung in einem einzigen kleinen Instrument.

Weiterer Zweck der Erfindung ist eine Steigerung des Aufnahmebereichs von Dosiiaetern.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Dosimeters, welches zugangssicher ist und nicht geöffnet werden kann, ohne dass eine solcherart durchgeführte Manipulation offenbar wird.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Dosimeters, welches selbsttätig eine Strahlungsmengenermittlung durchführt. Dies bedeutet öffnung des Dosimete3?s, nachfolgende selbsttätige Ablesung und nachfolgende Schliessung des Gerätes, ohne dass die Hände einer Bedienungsperson beispielsweise mit eine Verunreinigung bewirkenden Gegenständen, mit Hegen, Feuchtigkeit oder anderen Dämpfen in Berührung gelangen müssen.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Dosimeters mit im wesentlichen gleichförmigem Ansprechvermögen Über einen weiten Messbereich.

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Der Erfindungsgegenstand umfasst im wesentlichen eine zylindrische Metalleonde, welche ein in einer Pilterabschirmung eingeschlossenes radio-photolymineszierendes Glas hält, im ein gleichförmiges Ansprechen über einen weiten MesBbereich zu erhalten. Das Glas ist in einer dünnwandigen ummantelung eingeschlossen, welche Durchtritte zur Aktivierung des Glases mit ultravioletter Strahlung und zur Messung der resultierenden Lumineszenz enthält. Eine Silioiumdiode ist ebenfalls innerhalb der Sonde zur Messung schneller Neutronen angebracht. Anschlüsse für die Diode sind ausserhalb eines inneren Gehäuses angeordnet, so dass sie an eine Konstantotromquelle in einer Ableseeinrichtung anschliessbar sind.

Die Doslüfteranordnung iat an einem Sockel mit einem Schlüsseldurchtritt befestigt, welcher in ein Aufnahmegehäuse einer Ableseeinrichtung passt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Dosimeters, welches an einer Plakette angebracht ist, in perspektivischer und auaeinandergezogener Darstellung,

Pig. 2 das Dosimeter nach Pig. 1 in Seitenansicht sowie in vergrösserter und teilweise aufgebrochener Darstellung,

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BAD ORIG'NAL

fig. 2A einen !Peilausschnitt eines in dem Dosimeter nach. Pig. 1und 2 enthaltenen Blei- und Bronzefilters in Draufsicht sowie in weiter vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 den inneren Aufbau des Dosimeters nach Fig. 1 und 2 in weiter vergrösserter längsschnittdar3teilung,

Fig, t das Dosimeter nach Fig 3 in Ansicht von der vorderen Stirnaeite her,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5 - 5 von Fig. 3,

Fig. 6 eine in dein Dosimeter nach Fig. 1 - 5 enthaltene innere Aluminiumabsohirmung»

Fig. 7 einen Teil der in dem Dosimeter nach Fig. 1-6 enthaltenen Bleiabschiramng in Form einer Beilagscheibe,

Fig. 8 einen auf das Ende des Dosimeters nach Fig.1 -aufschiebbaren Ring zur Schaffung eines zugangssicheren Verschlusselementes in Draufsicht*

Das In Fig» 1 gezeigte Dor.imater umfasst eine äu3öere sylindriaokuj (/HiIUaIItCi-I⁴IIgIO, v/elohe an einer Plakette Ί1 mittels einer Schelle "i2 befestigt, ist. Di« Darstellung ist hierbei

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ohne ein irgendwelche Manipulationen anzeigendes Band dargestellt, um längsschlitze 13 zu veranschaulichen, welche in das Gehäuse 10 eingeschnitten sind, um dessen Endabschnitt zusammendrückbar zu machen. Eine Scheibe H mit einem Führungsdurchtritt 15 stellt sicher, dass das Dosimeter innerhalb einer Ableseeinrichtung lediglich in einer bestimmten Stellung angeordnet werden kann. In Pig. 2 ist ein Band 16 veranschaulicht, welches über die an dem Endabschnitt des Gehäuses 10 vorgesehenen Schlitze 13 geschoben und in seiner Lage durch eine Sicke gehalten wird. Der gesickte Teil des Bandes ist mit zwei V-förmigen Verzahnungen 17 (siehe auch Fig. 8) versehen, welche abbrechen, wenn das Band entfernt wird. Das Band zeigt somit an, ob an dem Dosimeter von unbefugter Seite, also nicht von einem autorisierten Techniker, welcher die Dosis misst, hantiert wurde. Bine sphärische BIe!abschirmung in dem Gehäuse 10 besteht sum Zwecke einer leichteren Herstellung aus sswei Hälften» Eine Sonde 20 ist in Axialausrichtung mit dem Gehäuse 10 dureh einen Federring 21 mit einem sylindrlachen Teil 22 gehalten.

Pig» 2A zeigt den genauen Aufbau der Blei- und Bronzeabsehir- wang 20. Eine Bronzescheibe ist so ausgestanzt, dass sie gleiefamässig ia Abstand befindliche Stifte bildet, und iat in elite Bleiselieibe eingepresst. Diese susammengesetate AbseliiMung iat ia dia Form einer Halbkugel gebracht. Ss ergeben sich hierbei eino dünne Ummantelung 19 aus Bremse an d©2? Aussenfläch© ä®m Filters und eine Mehrzahl ssyliadrischer . Einsätze 19A iss ä&n Bl@idurchtritten.

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BAD ORIGINAL

Der Zweck der Abschirmung besteht in der Verminderung der Empfindlichkeitsspitze» welche bei auf Gammastrahlung ansprechendem Glas auftreten, und in einer besseren Anpassung des Anspreohens auf Energie an die Wirkung der Dosierung auf menschlicher Kleidung· Das auf Gammastrahlung ansprechende verwendete Glas (mit Silber aktiviertes Phosphatglas) weist eine Empfindlichkeitsspitze für Gammastrahlen von etwa 80 χ 1o\v auf. Diese Spitze wird durch die Verwendung des Bleite abgeflacht. Blei zeigt indessen eine plötzliche Änderung des Absorptionskoeffizienten bei etwa 88 χ 10 eV, wo das Bleiatom seine K-Absorptionskante aufweist. Die teilweise Verwendung von Bronze gleicht diese Empfindlichkeitsänderung aus und erzeugt eine flache Charakteristik, welche bei verminderter Energie stark fällt.

Gemäss Fig. 3 stellt ein zylindrischer Sockel 23 das Haupthalteelement für die auf Strahlung ansprechenden Bauelemente dar. Dieser Sockel besteht aus Aluminium und passt in den offenen Endabschnitt der Ummantelung 10 unter den Schlitzen 13« Ein O-Eing 24 verläuft rund um das innere Ende des Sockels zwecks Herstellung einer wasserdichten Verbindung. Dieser Sookel ist an der Sonde 20 mittels eines Silberetiftes 25 befestigt.

Ein zylindrisches Stück aus radio-photolumineszentem Glas 26, beispielsweise ein mit Silber aktiviertes Phosphatglas, ist an einem Ende der Sonde 20 zur Absorption von Gamma- und Röntgenstrahlen angebracht. Das Glasstück 26 passt in den

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Endabschnitt und schlägt gegen einen umgebördelten Rand 27 an. Das Glas wird durch ein Polyäthylen-Abstandselement 28 in seiner Lage gehalten. Sine Bleiabschirmung 30 ist im Anschluss an das Abstandselement 28 angebracht und bildet eine Fortsetzung der sphärischen Abschirmung 18. Das Glas 26, das Abstandselement 28 sowie die Bleibeilagscheibe 30 sind alle durch eine Stahlfeder 32 elastisch gegen den Plansch 27 vorgespannt. Das andere Ende der Feder befindet sich in Berührung mit dem Boden eines ausgeschnittenen Teiles 53 in einer Plastikhalterung 34.

Die Plastikhalterung 34 besteht vorzugsweise aus Teflon, jedoch können auch andere stabile Plastikstoffe verwendet werden. Die Halterung ist in zwei Teilen hergestellt, wobei die Trennebene sich in Ausrichtung mit der Achse der auf Neutronen ansprechenden Diode 35 und deren zwei Anschlüssen 36, 37 befindet* Die Plastikhälften werden durch einen Stift 25 und die Sonde 30 in ihrer Lage gehalten. Die Feder 32 hält die beiden Hälften der Halterung 34 in Berührung miteinander.

Gemäßs Fig. 6 weist die Sonde 20 zwei ausgeschnittene Abschnitte 38, 40 sowie zwei Fenster 41, 42 auf. Die ausgeschnittenen Teile 38, 40 sind entfernt, so dass Diodenanschlüsse 36, 37 gegenüber allen anderen metallischen Elementen isoliert werden können. Das Fenster 41 dient zum Durchtritt von ultraviolettem Licht« welches zur Erregung des Glases verwendet wird, nachdem dieses Gamma- und Röntgenstrahlen ausgesetzt wurde. Das Fenster 42 an dem Ende der Sonde 20 dient zur Emission von lumineszenter

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sichtbarer Strahlung, welche von einem photoelektrischen Wandler aufgenommen und einem Anzeigeinstrument zugeführt werden kann. Es ist wesentlich, dass diese beiden Fenster annähernd rechtwinklig zueinander stehen, so dass irgendwelche andere sichtbare Strahlung, welche das ultraviolette Licht begleitet, nicht durch das Fenster 42 auf den photoempfindlichen Wandler reflektiert wird.

Das Dosimeter wird über eine bestimmte Zeit getragen und dann auf Strahlungseinfall überprüft. Das Band 16 wird zuerst durch Aufbrechen an den Zahnungen 17 entfernt. Das Dosimeter ohne Band wird in die Ableseeinrichtung eingesteckt und ron dieser geöffnet, um eine Verschmutzung bei der Handhabung zu vermeiden. Die Sonde und deren Dosimeterbestandteile werden aus dem Gehäuse 10 als gesamte Einheit gemäss Pig. 3 herausgezogen. Die Sonde wird danach in der Ableseeinrichtung angebracht und durch das exzentrische Loch 15 ausgerichtet. Während sich das Instrument in der Ableseeinrichtung befindet, wird ultraviolettes Licht durch das Fenster 41 auf den Glaszylinder 26 gestrahlt. Das erzeugte Lumineszenzlicht wird durch das Fenster 42 angefühlt; danach wird die Gammastrahlung an einem geeigneten Messinstrument angezeigt. Gleichzeitig sind die Anschlüsse 36, 37 der Diode 35 mit einem Messkreis verbunden, welcher eine Kontaktstromquelle von etwa 75 mA und ein an den Anschlüssen liegendes Voltmeter umfasst. Der unter diesen Umständen angezeigte Spannungswert ist proportional der Strahlung schneller neutronen, welche der Diode zugeführt wurden.

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Gemäss Fig. 2 ist eine Abschirmung 43 für langsame Neutronen aus Lithiumfluorid vorgesehen, welches entweder gesintert ist und eine keramische Ummantelung bildet oder in anderer Weise mit einem Bindemittel, beispielsweise Polyäthylenpulver oder dergleichen, geformt ist» Die Wirkung der Ummantelung liegt in der Absorption langsamer Neutronen, welche sonst, wenn Bio in dem empfindlichen Element absorbiert würden, Komponenüenkerntelichen des Glases aktivieren würden, deren Abnahmestrahlung, sei es Beta- oder weiche Gammastrahlung eine Belichtung erzeugen und eine falsche Ablesung hervorrufen würde. Dae Maos der Abdämpfung sollte nicht über den Wert ausgedehnt werden, welcher die Dosis angeben würde, die von einer Person durch Aufnahme von Gammastrahlung an ihrem Körper empfangen wird. Eine derartige Gammastrahlung würde lediglich in geringerem Mass in dem Dosimeter selbst registriert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Dosimeter zur Messung von Gamma- und schneller Neutronenstrahlung, gekennzeichnet durch eine äussere zylindrische Ummantelung (10), welche an einem Ende geschlossen und am gegenüberliegenden Ende geöffnet ist, einen innerhalb des offenen Endes des Gehäuses (10) aufgenommenen Sockel (23), eine an einem Ende des Sockels (23) befestigte zylindrische Sonde (20), welche in das Gehäuse (10) ragt, ein von der Sonde (20) gehaltenes photolumineszentes Glas (26), eine von der Sonde (20) im Abstand von dem Glas (26) gehaltene Siliciumdiode (35), auesen an der Diode (35) angebrachte Anschlüsse (36, 37), welche über die Sonde (20) hinausragen, eine Bleiabschirmung (18) innerhalb des Gehäuses (10), welche um das photolumineszente Glas (26) verläuft, um dessen lumineszentes Ansprechvermögen auf Strahlung schwankender Energiewerte auszugleichen, ein erstes in der Sonde (20) vorgesehenes Fenster (41) zur Einstrahlung von ultraviolettem Licht und ein zweites Fenster (42) neben dem Glas (26) zur Emission sichtbarer Iuminszierenden Lichtes.

2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Ummantelung (10) und die Sonde (20) aus Aluminium bestehen und dass Dichtelemente (24) zwischen der Ummantelung (10) und dem Sockel (23) vorgesehen sind.

3. Dosimeter nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (23) koaxial in der Ummantelung

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(10) verläuft» dass das radio-photolumineezente Glas (26) durch das freie Ende der Sonde (20) gehalten ist und dass ein Plastikkera (34) innerhalb der Sonde (20) vorgesehen ist, welcher die Diode (35) innerhalb der Sonde (20) hält.

4. Dosimeter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleiabschirmung (18) perforiert 1st.

5. Dosimeter nach einem der Anspruch© 1-4, gekennzeichnet durch einen Federring (21) mit isaeil aussen verlaufenden Federelementen und einem zylindrischen Abschnitt (22) zur Aufnahme der Sonde (20) und Halterung derselben koaxial innerhalb der Ummantelung (10).

6. Dosimeter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere ummantelung (10) an den Sockel (23) durch ein aufbrechbares Band (16) befestigt ist.

7. Dosimeter nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekenneeichnet, dass die Perforationen der Abschirmung (18) mit einem kupferhaltigen Retail (19) gefttllt sind.

8. Dosimeter nach Anspruch 7, dadurch gekennBelohnet, dass die Abschirmung (18) in wesentlichen sphärisch ist und die Perforationen im wesentlichen gleichen Abstand aufweisen sowie radial verlaufen. *""

9· Dosimeter nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass das erste Penstor (41) an der Seite und das zweite Penster (42) an der Stirnseite der Sonde (20) angebracht sind.

10. Dosimeter nach einem der Ansprüche 7, 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (18) mit einem kupferartigen Metall beschichtet ist.

11. Dosimeter nach einem der Ansprüche 7, 8, 10, dadurch gekennzeichnet, dass das kupferhaltige Metall Bronze ist.

Pur Pirma EJGECIROSPACB CORPORATION:

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