DE1243791B - Thermoluminescence dosimeter - Google Patents
Thermoluminescence dosimeterInfo
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Description
Thermolumineszenzdosimeter 1. Einleitung Die Erfindung betrifft ein Thermolumineszenzdosimeter, das die Möglichkeit automatischer Temperaturkontrolle bei der Ablesung und wiederholter, bzw mehrfacher Ablesbarkeit bietet, insbesondere für Zwecke der Personen- und Katastrophendosimetrie.Thermoluminescent Dosimeters 1. Introduction The invention relates to a Thermoluminescence dosimeter with the possibility of automatic temperature control in the reading and repeated or multiple readability, in particular for personal and disaster dosimetry purposes.
Ein solches Dosimeter ist von großem praktischem Interesse, da es die Vorzüge einer in dem Dosimeter eingebauten automatischen Temperaturkontrolle mit mehrfacher Ablesbarkeit und Unverwechselbarkeit der einzelnen zu einem Satz gehörenden Dosimeterelemente vereinigt.Such a dosimeter is of great practical interest since it the benefits of an automatic temperature control built into the dosimeter with multiple readability and uniqueness of the individual to a sentence associated dosimeter elements combined.
Das Verfahren der Thermolumineszenzdosimetrie arbeitet nach folgendem Prinzip: In einem geeignet präparierten Leuchtstoff (Phosphor) werden unter Einwirkung ionisierender Strahlung Ladungsträger an Haftstellen metastabil gespeichert. Durch Energiezufuhr von außen (üblicherweise Erwärmung) werden die Ladungsträger aus den Haftstellen frei gemacht und rekombinieren unter Lichtemission (Thermolumineszenz). Das emittierte Lichtsignal wird mittels eines PhotomultipIiers gemessen. Als Maß für die absorbierte Strahlendosis dient im Regelfall die emittierte Lichtsumme, gelegentlich auch der Spitzenwert der Lichtemission. The method of thermoluminescence dosimetry works according to the following Principle: In a suitably prepared fluorescent material (phosphor) are exposed to the action ionizing radiation charge carriers metastable stored at traps. By Energy supply from outside (usually heating) are the charge carriers from the Traps released and recombine with light emission (thermoluminescence). The emitted light signal is measured by means of a photomultiplier. As a measure As a rule, the emitted light sum is used for the absorbed radiation dose, occasionally also the peak value of the light emission.
Die erreichbare Meßempfindlichkeit und -genauigkeit hängt wesentlich von dem erzielbaren Verhältnis Nutzsignal zu Störsignal ab sowie von der Reproduzierbarkeit sämtlicher das Meßergebnis beeintlussender Faktoren, nämlich Ausheiztemperatur, Nullsignal des Dosimeters, Unabhängigkeit der Anzeige von der Vorgeschichte des Dosimeter und weiter von Faktoren, die durch die Konstruktion des Auswertgeräts gegeben sind. The achievable measurement sensitivity and accuracy depends to a large extent on the achievable ratio of useful signal to interference signal and on reproducibility all factors influencing the measurement result, namely bakeout temperature, Zero signal of the dosimeter, independence of the display from the history of the Dosimeter and further from factors caused by the construction of the evaluation device given are.
Darüber hinaus ist für eine verläßliche Personendosimetrie die wiederholte Ablesbarkeit eines Dosimeters (oder eines Dosimetersatzes) zu Kontrollzwecken bei geringstmöglicher Verwechslungsgefahr und kleinstmöglichem Aufwand an Registraturarbeit von entscheidender Bedeutung. In addition, for reliable personal dosimetry, the repeated Readability of a dosimeter (or a dosimeter set) for control purposes lowest possible risk of confusion and lowest possible effort in filing work vital.
Als Störsignale fallen vor allem drei Faktoren ins Gewicht: A) Thermische Lichtemission aller bei der Ablesung erhitzten Teile. Bei den für die Ausheizung der bekannten Phosphore notwendigen Temperaten (etwa 3QObis4000 C) fällt bereits ein merklicher Bruchteil der thermischen Emission in den spektralen Empfihdlichkeitsbereich selbst vorwiegend blauempfindlicher Multiplier, der auch durch Zwischenschaltung von Farbffltem (insbesondere infolge des bekannten Mangels an solchen mit scharfer langwelliger Absorptionskante) gegenüber dem Nutzsignal nicht beliebig klein gemacht werden kann (»Rotglutsignal«). Three factors are of particular importance as interference signals: A) Thermal Light emission of all parts heated during reading. In the case of the bakeout the temperatures required for the known phosphors (about 30 to 4000 C) are already falling a noticeable fraction of the thermal emission in the spectral sensitivity range itself mainly blue-sensitive multiplier, which can also be interposed of color elements (especially due to the known lack of those with sharp long-wave absorption edge) is not made arbitrarily small compared to the useful signal can be (»red heat signal«).
Es ist daher erforderlich, die thermische Emission durch Begrenzung der Temperatur auf den geringstmöglichen zur Ausheizung des Phosphors erforderlichen Wert und genaue Kontrolle derselben so klein wie möglich zu halten. It is therefore necessary to limit the thermal emission by the temperature to the lowest possible to bake out the phosphorus To keep their value and precise control as small as possible.
B) Nullsignal: Der Phosphor speichert, ebenso wie auch viele andere Materialien, auch ohne BestrahIung eine durch Ausheizen freisetzbare Lumineszenzenergie, vorwiegend infolge atmosphärischer Einflüsse. Dieses Signal wird durch hermetischen Einschluß aller erhitzten Teile in einem durchsichtigen Gefäß unter Hochvakuum oder Schutzgas auf ein Minimum herabgedrückt. B) Zero signal: The phosphor stores, just like many others Materials, even without irradiation a luminescent energy that can be released by heating, mainly due to atmospheric influences. This signal is hermetic through Enclosure of all heated parts in a transparent vessel under high vacuum or Shielding gas pressed down to a minimum.
Q Verschmutzung von bei der Ablesung erhitzten Teilen durch (auch minimale) Spuren von organischen Substanzen erzeugt ebenfalls bei der Erhitzung durch Verbrennung ein Fehlersignal. Q Soiling of parts heated during reading by (also minimal) traces of organic substances are also produced when heated an error signal due to combustion.
Auch dieses wird durch Kapselung aller erhitzten Teile vermieden. This is also avoided by encapsulating all heated parts.
Eine weitere Fehlerquelle ist das Vorhandensein von Thermolumineszenzmaxima mit einer Temperaturlage oberhalb der normalerweise für die Ablesung benutzten Hauptmaxima bei allen bekannten Phosphor. Der Bruchteil, mit welchem diese höheren Maxima in das Meßergebnis eingehen, hängt stark von der Temperatur ab. Auch aus diesem Grund ist die Einhaltung einer definierten Maximaltemperatur bei der Ablesung von Wichtigkeit. Another source of error is the presence of thermoluminescence maxima with a temperature above the main maxima normally used for reading with all known phosphorus. The fraction with which these higher maxima in the measurement result depends heavily on the temperature. For this reason too It is important to maintain a defined maximum temperature when reading.
Da in derPraxis einerseits zu Kontrollzwecken eine wiederholte Ablesbarkeit der Dosimeter, andererseits wegen der unterschiedlichen relativen biologischen Wirksamkeit eine Unterscheidung der von verschiedenen Strahlenqualitäten herrührenden absorbierten Dosen notwendig ist, muß eine zu überwachende Person im allgemeinen mit einem aus mehreren Dosimetereinheiten bestehenden Dosimetersatz versehen sein. Geringstmögliche Verwechslungsgefahr der zu einem bzw. verschiedenen Dosimetersätzen gehörenden Dosimetereinheiten untereinander sowie kleinstmögliche Registraturarbeit (insbesondere bei Massenauswertungen) besteht dann, wenn die einzelnen, einer Person zugeordneten Dosimetereinheiten mechanisch untrennbar zu einem Dosimetersatz verbunden sind. As in practice on the one hand for control purposes a repeated readability the dosimeter, on the other hand, because of the different relative biological effectiveness a distinction between the absorbed resulting from different radiation qualities If doses are necessary, a person to be monitored generally has to deal with one several dosimeter units existing dosimeter set. Lowest possible Confusion of too one or different dosimeter sets associated dosimeter units with each other as well as the smallest possible registry work (especially in the case of mass evaluations) exists when the individual, one person assigned dosimeter units mechanically inseparable to form a dosimeter set are.
2. Stand der Technik Bisher sind folgende Konstruktionen von Thermolumineszenzdosimetern bzw. Ableseverfahren filr Zwecke der Personen- (und Katastrophen-)Dosimetrie bekannt: In »Nucleonics«, Bd. 186-1960, Nr. 3, S. 92 ff., sind plakettenförmige Dosimeter beschrieben, bei denen der Phosphor auf einem starren Träger aufgebracht ist. Die Ausheizung geschieht durch Auflegen der, Plakette auf einen dauernd geheizten Heizkörper geeigneter Temperatur. 2. State of the art So far, the following constructions of thermoluminescence dosimeters have been used or reading methods known for purposes of personal (and catastrophe) dosimetry: In "Nucleonics", Vol. 186-1960, No. 3, pp. 92 ff., There are plaque-shaped dosimeters described in which the phosphor is applied to a rigid support. the Heating is done by placing the sticker on a permanently heated radiator suitable temperature.
Bei dieser Ausführung ist wohl eine Temperaturkontrolle vorhanden, aber keine Rücksicht auf wiederholte Ablesbarkeit genommen, und die in den Abschnitten B) und C) der Einleitung behandelten Nullsignale sind nur ungenügend ausgeschaltet. Auch wird wegen der hohen erforderlichen Heizleistung eine umständliche und störanfällige Zwangskühlung des Multipliers notwendig. In this version there is probably a temperature control, but no consideration was given to repeated readability, and those in the sections B) and C) of the introduction treated zero signals are only inadequately switched off. Also, because of the high heating power required, a cumbersome and failure-prone one Forced cooling of the multiplier necessary.
In der französischen Patentschrift 1 299583 werden Dosimeter beschrieben, bei denen der Phosphor und die anderen, bei der Ablesung erhitzten Teile in einem Glasgefäß unter Hochvakuum oder Schutzgas hermetisch gekapselt sind. Die Ausheizung erfolgt durch direkte oder indirekte Stromheizung oder durch Induktionsheizung. In the French patent 1 299583 dosimeters are described, in which the phosphorus and the other parts heated during the reading in one Glass vessel are hermetically sealed under high vacuum or protective gas. The bakeout takes place by direct or indirect electricity heating or by induction heating.
Während bei diesen Ausführungen die Ursachen für Nullsignale weitgehend ausgeschaltet sind, ist hier keine oder zumindest keine ausreichende Temperaturkontrolle vorgesehen und die Möglichkeit wiederholter Ablesbarkeit nicht berücksichtigt In der USA.-Patentschrift 3 141 973 werden Dosimeter ähnlich wie unter A) und B) beschrieben, unter anderem auch die Anordnung von zwei herausnehmbaren Dosimeterelementen in einer Trägerplakette, bei der auch eine Auswertung der Elemente ohne Herausnehmen derselben aus der Plakette möglich ist Durch die Anordnung von zwei Dosimeterplaketten auf einem Träger ist wohl die Möglichkeit einer zweiten Ablesung eines Dosimetersatzes zur Kontrolle oder aber die Unterscheidung der Dosen von zwei verschiedenen Strahlenqualitäten gegeben, aber - insbesondere bei Massenauswertungen - wird die Handhabung eines solchen Dosimetersatzes umständlich und Verwechslungs-, bzw. Verlustgefahr gegenüber einem fest verbundenen Satz größer. While in these versions the causes for zero signals are largely are switched off, there is no or at least insufficient temperature control here provided and the possibility of repeated readability not taken into account In US Pat. No. 3,141,973, dosimeters are described similar to those under A) and B), including the arrangement of two removable dosimeter elements in a carrier badge, with which an evaluation of the elements without removing them the same from the badge is possible by arranging two dosimeter badges on a carrier there is probably the possibility of a second reading of a dosimeter set to control or to differentiate between the doses of two different radiation qualities given, but - especially in the case of mass evaluations - the handling becomes a Such a dosimeter set is cumbersome and there is a risk of confusion or loss a firmly connected sentence larger.
In »The Review of Scientific Instruments«, Bd. 34 1963, S. 863 bis 865, wird ein Verfahren zur wiederholten Ablesung eines Einzeldosimeters beschrieben, welches darauf beruht, daß durch Einhaltung einer entsprechend niedrigen Ablesetemperatur jeweils nur ein geringer Bruchteil der gespeicherten Lichtsumme ausgeheizt wird. Diese Methode ist infolge der geringen Meßempfindlichkeit und der aus genannter Veröffentlichung hervorgehenden großen Meßunsicherheit sowie wegen des erhöhten Aufwands für die Registrierung der Vorgeschichte jedes individuellen Dosimeter und die bei jeder neuen Ablesung anzubringenden Korrekturen für die Praxis nicht geeignet. In "The Review of Scientific Instruments", Vol. 34 1963, pp. 863 bis 865, a method for repeated reading of a single dosimeter is described, which is based on the fact that by maintaining a correspondingly low reading temperature only a small fraction of the stored light sum is baked out. This method is due to the low measurement sensitivity and the above mentioned Publication resulting large measurement uncertainty as well as because of the increased The effort involved in registering the history of each individual dosimeter and the corrections to be made with each new reading are not suitable for practice.
Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, ein Thermolumineszenzdosimeter zu schaffen, bei dem während der Auswertung die Temperatur selbsttätig auf einen höchstzulässigen Wert begrenzt wird. The invention is based on the object of a thermoluminescence dosimeter to create, in which the temperature automatically increases to one during the evaluation maximum permissible value is limited.
Die Aufgabe wird bei einem Thermolumineszenzdosimeter mit mindestens einem in einer hermetisch -abgeschlossenen, durchsichtigen Kammer angeordneten, einen durch Induktionsheizung erhitzbaren Träger für das Lumineszenzmaterial aufweisenden Dosimeterelement dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Träger des Lumineszenzmaterials ein ferromagnetisches Material enthält, das einen bei der einzustellenden Maximaltemperatur liegenden Curie--punkt dermagnetischen Permeabilität aufweist. The task is with a thermoluminescence dosimeter with at least one arranged in a hermetically sealed, transparent chamber, having a carrier for the luminescent material which can be heated by induction heating Dosimeter element achieved in that, according to the invention, the carrier of the luminescent material contains a ferromagnetic material that has one at the maximum temperature to be set lying Curie point of magnetic permeability.
3. Erläuterung des Erfindungsgegenstandes Das erfindungsgemäß ausgebildete Dosimeter besteht aus mindestens einem in einem durchsichtigen Gefäß (Dosimeterkammer) unter Hochvakuum oder Schutzgas hermetisch eingeschlossenen Dosimeter- -element, wobei der Träger des Phosphors ganz oder teilweise aus ferromagnetischem Material besteht. Das einzelne Dosimeterelement ist, je nach den technischen Erfordernissen, zylindrisch, ring-, scheiben-, kugel-oder halbkugelförmig gestaltet. Bei Anbringung mehrerer Dosimeterelemente (eines Dosimetersatzes) in einem Gefäß (einer Kammer) sind die einzelnen Dosimeterelemente entweder nebeneinander angebracht oder durch Hochfrequenzabschirmungen in und/oder an der Dosimeterkammer voneinander getrennt. Die Dosimeterelemente können durch Induktionsheizung aufgeheizt werden. 3. Explanation of the subject matter of the invention That formed according to the invention Dosimeter consists of at least one in a transparent vessel (dosimeter chamber) hermetically sealed dosimeter element under high vacuum or protective gas, the support of the phosphor being wholly or partly made of ferromagnetic material consists. The individual dosimeter element is, depending on the technical requirements, cylindrical, ring-shaped, disk-shaped, spherical or hemispherical in shape. When attached several dosimeter elements (of a dosimeter set) in one vessel (one chamber) the individual dosimeter elements are either attached next to each other or through High-frequency shields in and / or on the dosimeter chamber separated from one another. The dosimeter elements can be heated by induction heating.
Der Träger, auf den der Phosphor aufgesintert oder -geklebt ist, hat neben den für eine Temperaturkontrolle nötigen temperaturabhängigen magnetischen Eigenschaften (Curiepunkt) die für Induktionsheizung erforderliche elektrische Leitfähigkeit. Die Kombination der magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Trägers kann dadurch verbessert werden, daß er aus mehreren Schichten aufgebaut ist, deren Materialien die Anforderung an die magnetischen und elektrischen Eigenschaften getrennt oder gemeinsam erfüllen, oder dadurch, daß das ferromagnetische Material in einem Grundmaterial geeigneter Leitfähigkeit verteilt eingelagert ist. The carrier on which the phosphor is sintered or glued, in addition to the temperature-dependent magnetic ones required for temperature control Properties (Curie point) the electrical conductivity required for induction heating. The combination of the magnetic and electrical properties of the carrier can can be improved in that it is composed of several layers, their materials the requirement for the magnetic and electrical properties separately or meet together, or in that the ferromagnetic material in a base material suitable conductivity is distributed.
Das ferromagnetische Material wird so gewähIt, daß in der Nähe seines Curiepunktes ein günstiges Verhältnis von Schnelligkeit und Vollständigkeit der Ausheizung des Phosphors einerseits zum Rotglutsignal andererseits erreicht wird. The ferromagnetic material is chosen so that in the vicinity of his Curie point a favorable ratio of speed and completeness of the Bakeout of the phosphor on the one hand to the red heat signal on the other hand is achieved.
- Die zugeführte Heizleistung wird bei Annäherung an den Curiepunkt automatisch gedrosselt und damit die Endtemperatur eingeregelt, was auf dreierlei Weise geschehen kann: A) Es wird die magnetische Kopplung der Dosimetereinheit mit der Induktionsspule durch die beim Curiepunkt sinkende magnetische Permeabilität verringert und damit die induzierte Leistung vermindert. - The heating power supplied is when the Curie point is approached automatically throttled and thus the final temperature regulated, which means three things Ways can be done: A) There will be the magnetic coupling of the dosimeter unit with the induction coil due to the decreasing magnetic permeability at the Curie point and thus the induced power is reduced.
B) Es wird, bei Anwendung der Induktionsspule als abgestimmter Zwischenkreis, dieser Zwischenkreis durch die in der Umgebung des Curiepunkts eintretende Anderung der Induktivität der Spule gegenüber dem Hochfrequenzgenerator verstimmt und so die aufgenommene elektrische Heizleistung vermindert. B) If the induction coil is used as a coordinated intermediate circuit, this intermediate circuit due to the change occurring in the vicinity of the Curie point the inductance of the coil against the high frequency generator detuned and so the electrical heating power consumed is reduced.
C) Es wird, bei Einbeziehung des ferromagnetischen Trägers in die Rückkopplung des Hochfrequenzgenerators, die Oszillatoramplitude und damit die Heizleistung vermindert. C) It will, with the inclusion of the ferromagnetic carrier in the Feedback of the high-frequency generator, the oscillator amplitude and thus the heating power reduced.
Eine Beeinflussung (Miterwärmung) der dem jeweils aufgeheizten Dosimeterelement benachbarten Elemente durch Streufelder wird, wo nötig, durch Hochfrequenzabschirmungen unterdrückt. An influence (co-heating) of the respective heated dosimeter element adjacent elements caused by stray fields, where necessary, by high-frequency shielding suppressed.
Die Vorteile dieses Dosimeters gegenüber bekannten Konstruktionen sind folgende: 1) Durch Anordnung der Dosimeterelemente in einer hermetisch abgeschlossenen Kammer unter Hochvakuum oder Schutzgas werden gegenüber Dosimetern mit offenem Element die Ursachen für das Auftreten von Nullsignalen vermieden, da keine Berührung von bei der Ablesung erhitzten Teilen mit der Außenwelt möglich ist. The advantages of this dosimeter over known constructions are as follows: 1) By arranging the dosimeter elements in a hermetically sealed Compared to dosimeters with an open element, chambers under high vacuum or inert gas are used the causes for the occurrence of zero signals are avoided as there is no contact with when reading heated parts with the outside world is possible.
2) Die Erhitzung durch Induktionsheizung vermeidet, im Gegensatz zu direkter oder indirekter elektrischer Widerstandsheizung, die Anbringung von Stromdurchführungen in der Kammerwand, was insbesondere bei Unterbringung mehrerer Dosimeterelemente in einer Kammer zu erheblichem konstruktivem Aufwand führen sowie die Handhabbarkeit und Betriebssicherheit im praktischen rauhen Betrieb stark beeinträchtigen würde. 2) Avoids heating by induction heating, in contrast to direct or indirect electrical resistance heating, the attachment of Current feedthroughs in the chamber wall, which is particularly important when several Dosimeter elements in a chamber lead to considerable constructive effort as well severely impair the manageability and operational safety in practical rough operation would.
3) Die Anwendung von ferromagnetischem Material als Träger für den Phosphor ergibt eine einfache, betriebssichere und genaue Einstellung der Maximaltemperatur des Dosimeterelements und damit, bei richtiger Wahl des Curiepunkts, optimale Unterdrückung des »Rotglutsignals« sowie reproduzierbare Ausheizung des Phosphors. 3) The use of ferromagnetic material as a carrier for the Phosphorus results in a simple, reliable and precise setting of the maximum temperature of the dosimeter element and thus, with the correct choice of the Curie point, optimal suppression the »red heat signal« as well as reproducible heating of the phosphor.
4) Die Zusammenfassung mehrerer unabhängig voneinander ablesbarer Dosimeterelemente zu einem Dosimetersatz in- einer Kammer als mechanische Einheit zu Kontrollzwecken reduziert die Möglichkeit von Verwechslungen oder Verlusten auf ein Minimum unter gleichzeitiger Erhaltung der vollen Empfindlichkeit des einzelnen Dosimeterelements und größtmöglicher Vermmderung der Registraturarbeit. 4) The summary of several independently readable Dosimeter elements for a dosimeter set in a chamber as a mechanical unit for control purposes reduces the possibility of mix-ups or losses a minimum while maintaining the full sensitivity of the individual Dosimeter element and the greatest possible change in the filing work.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1964A0046825 DE1243791B (en) | 1964-08-11 | 1964-08-11 | Thermoluminescence dosimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1964A0046825 DE1243791B (en) | 1964-08-11 | 1964-08-11 | Thermoluminescence dosimeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1243791B true DE1243791B (en) | 1967-07-06 |
Family
ID=6935469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1964A0046825 Pending DE1243791B (en) | 1964-08-11 | 1964-08-11 | Thermoluminescence dosimeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1243791B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1299583A (en) * | 1960-06-22 | 1962-07-27 | Radiation dosimeters improvements | |
US3141973A (en) * | 1962-09-11 | 1964-07-21 | Metcom Inc | Thermoluminescent dosimeter |
-
1964
- 1964-08-11 DE DE1964A0046825 patent/DE1243791B/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1299583A (en) * | 1960-06-22 | 1962-07-27 | Radiation dosimeters improvements | |
US3141973A (en) * | 1962-09-11 | 1964-07-21 | Metcom Inc | Thermoluminescent dosimeter |
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