Verfahren zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen, bei dem die Intensität der Alpha-Strahlen und der Beta Strahlen ermittelt wird.
Die Radioaktivität von Gassolen stammt teilweise von den natürlichen radioaktiven Gasen Radon und Thoron und ihren Tochterprodukten, die am Gassol festhaften, und teilweise von Verseuchungen des betreffenden Gases. Die natürlichen radioaktiven Gase verursachen bei der Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen einen Hintergrund, der anfänglich die Wirkung der gefährlichsten Verseuchung weit übersteigt. Letztere lässt sich deshalb nicht sofort und infolgedessen nicht rechtzeitig feststellen. Wünscht man die von der Verseuchungen stammende Radioaktivität zu ermitteln, so ist es erforderlich, diese von der von den natürlichen radioaktiven Gasen stammenden zu unterscheiden.
Um die Radioaktivität eines Gassol zu ermitteln, trennt man es von dem Gas, z. B. durch Filtrierung, elektrostatischen Niederschlag usw. Der Rückstand eines natürlich radioaktiven Gases sendet Alpha- und Beta-Strahlen aus und es stellt sich ziemlich bald ein Gleichgewicht ein, wobei das Verhältnis der Intensitäten von Beta- und Alpha-Strahlen konstant wird.
Beim Radon beträgt das Verhältnis zwischen Beta Strahlen und Alpha-Strahlen im Rückstand des Gassols etwa 1,4, beim Thoron 1,9. In Luft beträgt der Thorongehalt meist 4 bis 100/0, des Radongehaltes. Es ist nun also möglich, bei der Bestimmung der Radioaktivität eines von Verseuchungen stammenden Aerosols der von den Tochterprodukten des Radons stammenden Radioaktivität Rechnung zu tragen.
Weicht das Verhältnis zwischen Beta-Strahlen und Alpha-Strahlen von 1,4 ab, so sind von Verseuchungen stammende Strahlen vorhanden. Es reicht in vielen Fällen aus, ausschliesslich die Tochterprodukte des Radons zu berücksichtigen, weil ja der Thorongehalt in Luft weit geringer ist; ausserdem beträgt die mittlere Halbwertszeit der Tochterprodukte des Radons eine halbe Stunde, die des Thorons zehn Stunden. Auch aus diesem Grunde ist die erste Stunde während und nach der Anhäufung des Aerosols die vom Thoron stammende Radioaktivität gering.
Ermittelt man die Radioaktivität des Rückstandes eines Aerosols einige Stunden nach der Anhäufung, so ist die vom Thoron und seinen Tochterprodukten stammende Radioaktivität nicht weiter vernachlässigbar in bezug auf die des Radons. Dies trifft ebenfalls zu, wenn unter Umständen der Thorongehalt der Luft über normal ist.
Um diese Umstände zu berücksichtigen, zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch aus, dass die Alpha- und Beta-Strahlen vor der Anzeige durch Absorptionsmittel hindurchgeführt werden, deren Gesamtabsorptionsvermögen für jede Strahlenart derart sind, dass das Verhältnis zwischen detektierten Beta-Teilchen und detektierten Alpha-Teilchen für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Einrichtung zur Ermittelung der Intensität von Alpha-Strahlen und mit einer Einrichtung zur Ermittelung der Intensität von Beta-Strahlen. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung mit Absorptionsmitteln ausgestattet ist, durch welche die Strahlen vor der Anzeige hindurchgehen müssen und deren Gesamtabsorptionsvermögen für jede Strahlenart derart gewählt sind, dass das Verhältnis zwischen den detektierten Beta-Teilchen und den detektierten Alpha-Teilchen für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht.
Die von 212Pb (ThB) stammenden Beta-Strahlen werden sich besonders leicht absorbieren, und zwar viel leichter als irgendeine von den Tochterprodukten des Radons stammende Beta-Strahlung, was es ermöglicht, die Anzahl von detektierten Teilchen dieser Strahlung derart zu verringern, dass die Verhältniszahl der detektierten Beta-Teilchen und der detektierten Alpha-Teilchen für die Thoronreihe derjenigen für die Radonreihe entspricht.
Insbesondere sind bei der Vorrichtung nach der Erfindung als Absorptionsmittel eine oder mehrere Folien vorhanden, deren Absorptionsvermögen den Absorptionsvermögen der übrigen Absorptionsmittel angepasst sind. Diese übrigen Absorptionsmittel sind z. B. das Glimmerfenster der Zählröhre, die Luft und das Filtrierpapier.
Die Erfindung wird näher erläutert anhand einer Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung der Radioaktivität von Gassolen schematisch im Schnitt dargestellt ist. Durch einen Schlauch 1 wird das zu prüfende Gas in das Eintrittsrohr 2 gepumpt, wonach es durch das Filtrier- papier 3 hindurchgeht. Das Gas verlässt die Vorrichtung durch das Ausgangsrohr 4 und einen zweiten Schlauch 5. Das Filtrierpapier 3 liegt auf dem Träger 6, der zwischen den Eintrittsrohr 2 und dem Ausgangsrohr 4 mit Löchern 7 versehen ist, durch welche das Gas passieren kann. Hierbei lagert sich auf dem Filtrierpapier der Niederschlag 8 ab.
Im Eintrittsrohr 2 oberhalb der Stelle, wo sich der Niederschlag 8 ablagert, ist ein Alpha-Zähler angeordnet, der aus einer Photomultiplikatorröhre 9 mit einem aus Akrylharz bestehenden Lichtleiter 10 besteht, auf dem sich eine dünne Lumineszenzschicht von mit Silber aktivierten ZnS-Kristallen befindet. Diese Schicht ist nicht mit einer Lichtblende bedeckt und der Abstand zwischen der Schicht und dem Niederschlag beträgt nur einige Millimeter, was die günstigste Zählwirkung verbürgt. Das Eintrittsrohr 2 ist mit einem Gummiring 11 versehen und es ist in senkrechter Richtung im Halter 12 bewegbar. Die Federn 13 und 14 drücken das Eintrittsrohr 2 auf den Träger 6, so dass eine gas- und lichtdichte Abdichtung entsteht. Unterhalb des Trägers 6 ist im Ausgangsrohr 4 ein Beta-Zähler, und zwar eine Geiger-Zählröhre 15 mit einem Fenster an einem Ende angeordnet.
Zwischen dem Niederschlag 8 und dem Fenster 16 der Geiger-Zählröhre 15 befindet sich eine Papierfolie 17. Um die Radioaktivität des Niederschlages zu ermitteln, wenn die Aktivität des natürlichen Hintergrundes nach einiger Zeit vernachlässigbar geworden ist, ist ein zweiter Satz Detektoren vorgesehen.
Die Photomultiplikatorröhre 18 mit einer Lumineszenzschicht und dem Lichtleiter 19 ermöglicht die Bestimmung der Alpha-Aktivität. Unterhalb des Trägers 6 ist im Rohr 39 eine Geiger-Zählröhre 40 mit einem Fenster an einem Ende angeordnet. Zwischen dem Niederschlag 43 und dem Fenster 41 der Geiger-Zählröhre 40 befindet sich eine Papierfolie 42.
Ein Gummiring 20 verbürgt eine lichtdichte Abdichtung zwischen dem Träger 6 und dem Rohr 21.
Zu diesem Zweck ist das Rohr 21 in senkrechter Richtung im Halter 22 bewegbar; es wird von den Federn 23 und 24 auf den Träger 6 gedrückt. Weil der Halter 22 längs zwei Stäben 44, der Halter 45 längs zwei Stäben 25 geschoben werden kann, kann die Messung an verschiedenen Stellen erfolgen, nämlich, wo im Träger 6 Löcher 26 vorgesehen sind.
Soll das Filtrierpapier 3 verstellt werden, wird zunächst das Gas nicht weiter gepumpt und die Hochspannung der Photomultiplikatorröhren ausgeschaltet, dann wird der Stab 27 nach rechts bewegt, so dass die Nasen 28 und 29 über die Festpunkte 30 und 31 gleiten, und sich die Halterungen 32, 33 und infolgedessen die Rohre 2 und 21 heben. Das Filtrier- papier wird dann über einen bestimmten Abstand mittels der Gummirolle 34 bewegt und von der Rolle 35 auf die Rolle 36 aufgewickelt. Dann wird der Stab 27 nach links bewegt und die Rohre 2 und 21 wieder heruntergelassen. Anschliessend werden die Hochspannung für die Photomultiplikatorröhren und die Pumpe wieder eingeschaltet. Die zwei Stäbe 44 und die zwei Stäbe 25 sind fest mit den Platten 37 und 38 verbunden, die zusammen einen festen Rahmen bilden.
Die Beförderung des Papiers und die weiteren erforderlichen Bewegungen der Vorrichtung erfolgen mittels eines Motors. Ein Verhältnis zwischen detektierten Beta-Teilchen und detektierten Alpha-Teilchen, das für die Tochterprodukte des Radons demjenigen für die Tochterprodukte des Thorons entspricht, entsteht z. B. bei der Verwendung eines Filtrierpapiers 3 mit einer die Strahlung um 50 /o schwächenden, sog. Halbwertschicht von 6 mg/cm2, einer Papierfolie 17 (42) mit einer Halbwertschicht von 8 mg/cm2 und einem Glimmerfenster 16 (41) mit einer Halbwertschicht von 3 mg/cm2.