DE1193617B - Grossflaechenzaehler zum ausschliesslichen Messen von aus einer Probe emittierter weicher Quantenstrahlung - Google Patents

Description

• Großflächenzähler zum ausschließlichen Messen von aus einer Probe emittierter weicher Quantenstrahlung Beim Strahlenschutz taucht häufig das Problem auf, die von bestimmten Isotopen wie K-Strahlern oder Pu239 ausgesandte weiche Röntgenstrahlung zu messen. Hierfür werden in der Regel bekannte Proportionalzählrohre mit einer drahtförmigen Elektrode verwendet. Mit diesen bisher für die Messung weicher Strahlung eingesetzten Zählrohren waren aber »reine« Messungen nicht möglich, wenn neben der zu messenden weichen Strahlung noch andere, z. B. ß-strahlende Isotope im Prüfgut anwesend sind, da sich diese beiden Strahlenarten nicht voneinander trennen ließen. Weiterhin ließ sich mit den gebräuchlichen Proportionalzählrohren nicht die hier notwendige hohe Ansprechempfindlichkeit erreichen.
• Aufgabe der Erfindung ist demnach, eine Meßeinrichtung für weiche Strahlung zu schaffen, die eine »reine«, d. h. also von Fehlanzeigen durch andere anwesende strahlende Isotope freie Messung sicherstellt.
• Die Erfindung geht aus von einem Großflächenzähler zum ausschließlichen Messen von aus einer Probe emittierter weicher Quantenstrahlung, z. B. weicher Röntgen- oder y-Strahlung, dessen Meßzählraum durch praktisch parallel in vorbestimmtem Abstand angeordnete, als Elektroden wirkende Gitter oder Folien begrenzt ist und bei dem der Meßzählraum auf der von der Probe abgewandten Seite mit einem in Antikoinzidenz geschalteten Schutzzählraum versehen ist, wobei die Begrenzungsgitter oder -folien für jede auftretende Strahlung durchlässig sind. Hierbei befindet sich erfindungsgemäß auch zwischen Probe und Meßzählraum ein in Antikoinzidenz mit dem Meßzählraum geschalteter Schutzzählraum. Alle Strahlen müssen dann, um in den eigentlichen Meßzählraum zu gelangen, zuvor einen der umgebenden Schutzzählräume durchquert haben. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die von der weichen Quantenstrahlung erzeugten sekundären Betastrahlen im Gas nur eine Reichweite von einigen Millimetern besitzen. Während also die ß-Strahlung von ihrem Ursprung an ionisiert, geschieht dieses bei der weichere Quantenstrahlung erst dann, wenn das Röntgen- oder y-Quant einen Photo- oder Comptoneffekt hervorgerufen hat. Da die Schutzzähler zu dem Meßzähler in Antikoinzidenz geschaltet sind (Vollraumantikoinzidenz), wird kein ß-Teilchen, das -wie bereits erwähnt - vom Ort seiner Erzeugung an ionisiert, im Meßzähler gezählt, denn entweder bleibt es gleich im Schutzzähler stecken oder es durchquert Schutz- und Meßzähler und wird dabei durch Antikoinzidenz eliminiert. Solche ß-Teilchen können aus der Probe selbst, aus Sekundäreffekten der kosmischen Strahlung und aus radioaktiven Verunreinigungen des Wandmaterials des Zählers stammen. Damit ist also jeglicher Einfluß einer radioaktiven Wandverunreinigung, nicht nur vom Material selbst, sondern auch durch spätere Oberflächenkontamination, ausgeschaltet. Im Gegensatz zu diesen unerwünschten ß-Teilchen entstehen durch die weiche Röntgenstrahlung, die den Schutzzähler ohne Absorption durchquert hat, im Meßzähler Elektronen mit so geringer Reichweite, daß sie ihre ganze Energie selbst abgeben und dadurch allein zur Zählung gelangen.
• Durch die Verwendung der an sich bekannten Proportionalzähler mit Gitterelektroden erhält man nun eine Meßeinrichtung, welche die Nachteile der bekannten kleinen Zählrohre mit Drahtelektrode - zu kleiner Meßbereich und damit zu geringe Ansprechempfindlichkeit - nicht mehr aufweisen. Schließlich ergibt sich ein äußerst scharfes Meßbild, weil die Schutzzählräume auch alle im Meßzählraum nicht voll ionisierende Strahlung ausschalten.
• Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß Proportionalzählrohre mit mehreren Gittern als sogenannte Großflächendurchflußzähler für die Messung von cx- und ß-Strahlung bereits bekannt sind. Hierbei sind zwar um den Zählraum und die Probe herum in Antikoinzidenz geschaltete Schutzzählräume angeordnet, die einen lückenlosen Schild gegen von außen kommende Störstrahlung bieten, wobei die Wände dieser Schutzzählräume für cc- und ß-Strahlung und damit erst recht für weiche Strahlung undurchlässig ausgeführt sind. Jedoch wird in allen Fällen im Gegensatz zur Erfindung die aus der Probe oder dem Probenraum kommende Störstrahlung im Zähler mitgezählt, da die Probe sich unmittelbar am Meßzählraum befindet und erst auf einer oder auch beiden Seiten dieser Kombination Probe-Meßzählraum ein Schutzzählraum angeordnet ist.
• Gleichzeitig wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung ein weiterer sehr erwünschter Effekt für die Spektroskopie der weichen y-Strahlüng erreicht. In üblichen Zählern trifft ein - Teil der entstehenden Elektronen auf die Wand des Zählers, bevor alle Energie im Gasraum abgegeben wurde: Dadurch treten scheinbar niederenergetische Elektronen auf, die zu Fehlbestimmungen der Energie führen. Befindet sich aber an Stelle der Zählrohrwand ein Schutzzähler, so ionisieren solche "Randelektronen« in beiden Zählern gleichzeitig und gelangen durch die Autikoinzidenzschaltunggar nicht zur Zählung. Erst dadurch ist eine scharfe Energiebestimmung möglich.
• Die Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele beschränkt. So kann das Gerät auch zur störstrahlungsfreien Messung von weicher ß-Strahlung benutzt werden, allerdings nur dann, wenn diese weiche ß-Strahlung im Meßzählraum selbst entsteht. Man muß also in diesem Fall die zu messende Substanz, z. B. Tritium, etwa in Gasform in den Meßzählraum einbringen. Das hat den bisher mit keinem konventionellen Gerät erreichbaren großen Vorteil, daß auch eine Absorption von Tritium an der Zählerwand die Messung nicht beeinträchtigen kann.
• Ein einfaches Konstruktionsbeispiel sei an Hand der Zeichnung erläutert: In einem topfförmigen Proportionalzähler 1 mit Gaszuführung 11 sind in bekannter Weise mehrere auf verschiedenem Potential liegende Gitter 2 bis 7 derart angeordnet, daß sie einzelne übereinanderliegende Zählräume 8, 9,10 bilden, die durch die auf Nullpotential liegenden Gittert, 4, 6 .oder metallische oder metallisierte Folien von geringer Schichtdicke voneinander getrennt sind. Der mittlere Zählraum 9 dient als Meßzähliaum. Die angrenzenden Zählräume 8,10 sind dazu in Antikoinzidenz geschaltet, so daß im Gegensatz zu bisherigen Anordungen alle ß-Teilchen, die in den Meßzählraum 9 eintreten, vorher einen der angrenzenden Zählräume 8,10 durchqueren müssen und daher durch Antikoinzidenz eliminiert werden. Niederenergetische 7-Quanten lösen jedoch durch Photoeffekt jeweils nur in einem der drei Zählräume Elektronen aus, die eine so geringe Reichweite haben, daß sie - von einer sehr schmalen Grenzschicht abgesehen - nur in einem der drei Zählräume zur Wirkung kommen. Alle im Meßzähler 9 absorbierten y-Quanten werden daher gezählt, solange die von ihnen ausgelösten Elektronen im Zählgas eine Reichweite haben, die klein ist gegen die Ausdehnung des Zählraumes. Höherenergetische y-Quanten bewirken Elektronen mit größerer Reichweite, die durch mehrere Zähler hindurchtreten und deshalb ebenfalls durch Antikoinzidenz eliminiert werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Großflächenzähler zum ausschließlichen Messen von aus einer Probe emittierter weicher Quantenstrahlung, z. B. weicher Röntgen- oder Gammastrahlung, dessen Meßzählraum durch praktisch parallel in vorbestimmtem Abstand angeordnete, als Elektroden wirkende Gitter oder Folien begrenzt ist und bei dem der Meßzählraum auf der von derProbe abgewandten Seite mit einem in Antikoinzidenz geschalteten Schutzzählraum versehen ist, wobei die Begrenzungsgitter oder -folien für jede auftretende Strahlung durchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Probe und Meßzählraum (9) ein in Antikoinzidenz mit dem Meßzählraum (9) geschalteter Schutzzählraum (8) befindet.
2. 2. Großflächenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zählräume in einem Gehäuse angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 379; französische Patentschrift Nr. 1224 624; »Kerntechnik«, Bd. 2, 1960, Nr. 10, S. 324.