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DETEKTOR TELDE FÜR THERMOLUMINESZENZDOSIMETRIE
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UND DEREN HERSTELLUNGSVERF AHREN Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet der Dosimetrie einer iobisierenden Strahlung und bezieht sich insbesondere
auf Detektoren für Thermolumineszenzdosimeter, die in der medizinischen Radiologie,
einer individuellen Strahlenschutzüberwachung und in auf dem Gebiet des Umweltschutzes
verwendeten Eiurichtungen zum Einsatz gelangen.
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Die Erfindung betrifft auch Herstellungsverfahren für derartige Detektoren.
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Es ist ein Detektor für ein Thermolumineszenzdosimeter auf der Basis
einer Ionenverbindung bekannt, der in Form eines freien Pulvers ausgeführt ist.
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Derartige Detektoren weisen aber eine starke Tribolumineszenz auf,
wodu@ch deren Empfindlichkeit erheblich reduziert wird. Darüber hinaus sind die
Detektoren in Form eines freien Pulvers für die Anwendung schlecht geeignet.
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Besser geeignet für die Anwendung ist ein Detektor, der in From eines
zusammengeklebten oder -gepreßten, in ein spezielles Gehäuse mit durchsichtigen
Wänden eingeschlossenen Pulvers ausgeführt ist.
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Die Tribolumineszenz liegt bei derartigen Detektoren etwas niedriger,
sie sind aber herstellungstechnisch komplizierter, und außerdem kann das Detektorgehäuse
selbst lumineszieren, wodurch ein Meßfehler verursacht wird.
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Schließlich ist ein Detektor für ein Thermolumineszenzdosimeter auf
der Basis einer Ionenverbindung bekannt, der in Form einer Pille aus Preßpulver
(s. z.B. die DD-PQ 42614) hergestellt ist.
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Dieser Detektor hat kein Gehäuse und ist folglich von den durch das
Gehäuse verursachten Meßfehlern frei. Jedoch liefert dieser Detektor aussagesichere
Ergebnisse nur bei einmaliger Benutzung, weil im Vorgang einer thermischen Behandlung
bei der Ablesung des Ergebnisses Mikrobeschädigungen der miteinander mechanisch
verbundene Pulverteilchen des Detektors erfolgen darstellenden StraktuIC Das Vorhandensein
der mechanischen Mikrobeschädigungen in der Struktur fuhrt zur Senkung der Empfindlichkeit
des Detektors.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor für Thermolumineszenzdosimetrie
zu schaffen, dessen Straktur temperaturbeständig während der thermischen Behandlung
bei der Informationsablesung ist und eine mehrfache Benutzung des Detektors zuläßt,
sowie ein einfaches und keinen großen Aufwand verlangendes Herstellungsverfahren
für solch einen Detektor zu entwickeln.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einen in Form
einer Pille herEestellten Detektor für Thermolumineszenzdesimetrie
auf
der Basis einer Ionenverbindung die Pille gemäß der Erfindung sich aus einer Vielzahl
von miteinander durch Molekularkräfte verbundenen einkristallinen Bl#cken zusammensetzt.
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Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit von Messungen mit Detektoren
ist es zweckmäßig, die Pille mit einer Oberflächengüte nicht unter 0,1 µm auszuführen.
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Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß im Herstellungsverfahren
für Thermolumineszenzdosiemetrie, darin bestehend, daß aus einer pulverförmigen
Ionenverbindung eine Pille formiert wird, die Formierung der Pille gemäß der Erfindung
durch Lagerung einer Ausgangsverbindung unter Vakuum oder in einer Inertatmosphäre
bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Ausgangsverbindung bis zu
deren völligem Aufschmelzen durchgeführt wird, worauf eine Abkühlung auf eine um
150 bis 200°C unter der Schmelztemperatur der Ausgangsverbindung liegende Temperatur
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 2 grd min erfolgt.
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Die abgekühlte Pille kann chemisch poliert werden.
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Falls der Detaktor auf der Basis von Lithiumfluorid ausgeführt ist,
hat das chemische Polieren in einer konzentrierten orthophosphorigen Säure mit anschließender
Spülung des detektors in destilliertem Wasser zu erfolgen.
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Der erfindungsgemäße Detektor für ein Thermolumineszenzdosimeter
ist für eine mehrmalige Ausnutzung geeignet, wird durch eine hoch Empfindlichkeit
gekennzeichnet, ist bequem im Umgang und einfach in der Herstellung.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Beschreibung deren konkreter
Realisierungsvarianten näher erläutert Der erfindungsgemäße Detektor für Thermoluminenzenzdosimetrie
stellt eine aus einer Vielzahl von miteinander durch Molekularkräfte verbundenen
einkristallinen Blöcken zusammengesetzte Pille auf der Basis einer Ionenverbindung
dar.
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Die Pille kann beliebige erwünschte Fonnen und Abmessungen aufweisen.
Als Ionenverbindung kommen KCl, LiNbO3, CA zur Al203 u.a. in Frage.
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Der vorliegende Detektor kann folgenderwei.se hergestellt werden.
Als Ausgangsstoff wird eine pulverförmige Ionenverbindulag verwendet. Das Pulver
wird in einen die Form der Pille aufweisenden Tiegel geschüttet uxld unter Vakuum
oder in einer Inertatmosphäre (Argon oder Helium) bei einer Temperatur um 30 bis
100°C höher als die Schmelztemperatur des Aus'gangsstoffes bis zum völligen Aufschmelzen
des letzteren im Laufe von 15 bis 45 min gelagert. Dann wird die Schmelze langsam
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 2 grd/min auf eine um 150 bis 2000C unterhalb
der Schmelztemperatur liegende Temperatur abgekühlt. Hierbei erfolgen die Umkristallisation
des Ausgangsstoffes und die Formierung einer die Struktur einer Vielzahl miteinander
durch Molekularkräfte verbundener einkristalliner Blöcke aufweisenden Pille nach
der Tiegelform.
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Bei einer anderen Variante hat der in Form einer Pille mit der oben
genannten Struktur ausgeführte Detektor eine Oberflächengüte für die Pille nicht
unter 0,1 t m.
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Solch eine Oberflächengüte der Pille kann durch eine mechanische
Bearbeitung erzielt werden, am zweckmäßigsten ist es aber, dies durch chemisches
Polieren sofort nach der Abkühlung der Pille im Fertigungsverfahren oder unmittelbar
vor dem Einsatz des Detektors zu verwirklichene Infolge des chemischen Polierens
bildet sich auf der Oberfläche der Pille keine gestörte Schicht mit einer verzerrten
Kristallstruktur aus1 wie dies nach einer mechanischen Bearbeitung der Fall ist.
Der Detektor mit solch einer Fläche besitzt praktisch kein Hintergrundsignal, da
er beständig gegen eine eine Chemolumineszenz bewirkende Chemosorption atmosphärischer
Dämpfe ebenso wi.e gegen eine ribo.-lumineszenz veranlassende mechanische Einflüsse
ist und wird durch eine erhöhte Reproduzierbarkeit gekennzeichnet.
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Bei der Herstellung des Detektors auf der Basis von Litthium/fluorid
ist das chemische Polieren in einer konzentrierten orthophosphorigen Säure unter
auschließender Spülung des Detektors in destiliertem Wasser zu verwirklichen.
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Zur Verdeutlichung des Bestens der vorliegenden Erfindung sind im
folgenden konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Detektoren beschrieben.
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Beispiel 1 Als Ausgangsstoff wurde ein Pulver von aktiviertesLi -tniumjluorid
mit einer Eorngröße von 0,18 bis 0,20 mm (Schmelz temperatur von 8620C) genommen,
in einen Graphittiegel mit 25 Vertiefungen von 4 mm Durchmesser und 2 mm Höhe eingesetzt
und im Vakuum bei einer Temperatur von 9500C im Laufe von 15
min
erhitzt. Hierbei schmolz der Ausgangsstoff restlos auf.
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Dann wurde die Schmelze mit einer Geschwindigkeit von 0,6 grd min
auf 700°C und weiter auf die Zimmertemperatur mit einer Geschwindigkeit von 10 grd/min
abgekühlt. Die erhalienen Pillen wurden als Detektor fur ein Thermolumineszenzdosimeter
ausgenutzt. Die Prüfungen des Dosimeters haben des sen gute dosimetrische Eigenschaften
- Fehlen einer Tribolumineszenz und Bequemlichkeit im Umgang - erwiesen.
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Beispiel 2 Es wurden Pillen hergestellt wie im Beispiel 1 beschrieben
genommen und einem chemischen Polieren in einer konzentrierten orthophosphorigen
Säure bei einer Temperatur von 13000 im Laufe von 1,5 bis 3 min unterzogen. Anschließend
wurden die Pillen -in heißem (80 bis 90°C) und dann in kaltem destillierten Wasser
gespült und an der Luft getrocknet.
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Die fertigen Detektoren wurden in einem Gammastrahlungsfeld mit einer
Dosis von 0,01 Rad bestrahlt und in einer Meßanlage für die Thermolumineszenzdetektoren
ausgeleuchtet. Nach 40 ähnlichen Messungen an einem Detektor wurde eine mittlere
quadratische Abweichung von Anzeigen des Detektors nicht über +4% erhalten.
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Bei Verwendung von nicht polierten, nach Beispiel 1 hergestellten
Detektoren, ergab sich eine Reproduzierbarkeit von #10%, was auf einen ihnen eigenen
kleineren Wert des Signal--Rauschverhältnisses zurückzuführen ist.
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Beispiel 3 Als Ausgaugsstoff wurde ein Pulver aus Lithiumniobat mit
einer Schmelztemperatur von 12G0°C, einer Korngröße von 0,1 bis 0,2 mm genommen,
in einen Platintiegel eingebracht und bei einer Temperatur von 1290°C bis zur restlosen
Aufschmelzung erwärmt. Danach wurde die Schmelze mit einer Geschwindigkeit unterhalb
von 50 grd/min auf Raumtemperatur gekühlt. Die erhaltenen.Pillen Wurden chemisch
in einem 1 Volumenteil Fluorwasserstoffsäure und 3 Volumenteile konzentrierte Salpetersäure
enthaltenden Lösungsmittel bei einer Temperatur von 50 bis 8000 im Laufe von 5 bis
8 min poliert, worauf die Pillen in destilliertem Wasser gespült und an der Luft
getrocknet wurden, Die fertigen Detektoren wurden mit einer Dosis Gammastrahlung
von 10-3 Rad bestrahlt. Die Reproduzierbarkeit der Messungen betrug #5%.
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Beispiel 4 Als Ausgangsstoff wurde ein Pulver aus Kaliumchlorid mit
einer Schmelztemperatur von 770°C und einer Korngröße von 0,10 bis 0,15 mm genommene
in einen ilatintiegel geschüttet und im Vakuum oder einer Inertatmosphäre bei einer
Temperatur von 810°C bis zur restlosen Schmelzung erhitzt. Dann wurde eine Abkühlung
zuerst mit einer Geschwindigkeit von 026 gad min auf eine Temperatur von 550°C,
ferner mit einer Geschwindigkeit nicht über 10 grd h auf Zimmertemperatur vorgenommen.
Die erhaltenen Pillen bzw. Detektoren wurden
chemisch in einer
Lösung von 0,5 Gew.% FeCh3 in 80- bis 85%-igem Äthylalkohol im Laufe von 3 bis 5
min poliert. Danach wurden die Pillen in 96%-igemÄthylalkohol gespült und in Luft
getrocknet.
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Bei einer mehrfachen Bestrahlung der Detektoren machte die Reproduzierbarkeit
#10% aus.
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Kurz umrissen betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Dosimetrie
einer ionisierenden Strahlung.
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Zweck der Erfindung ist es, die Empfindlichkeit und die Reproduzierbarkeit
von Messungen mit dem Detektor für Thermolumineszenzdosimetrie zu erhöhen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor für Thermolumineszenzdosimtrie
su schaffen, dessen Struktur temperaturbeständig während einer thermischen Behandlung
bei einer Informationsablesung ist und eine mehrfache Ausnutzung des Detektors zuläßt,
sowie ein einfaches und preiswertes Herstellungsverfahren für solch einen Detektor
zu entwickeln.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein in Form einer Pille
ausgeführter Detektor auf der Basis einer :n-Verbindung geschaffen wird. Die Pille
setzt sich aus einer Vielzahl von miteinander durch Molekularkräfte verbundenen
einkristallinen Blöcken zusammen.
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Das Wesen der Erfindung besteht auch darin, daß ein Herstellungsverfahren
für solch einen Detektor auf Grund einer Aufschnelzung unter Vakuum oder in einer
Inertatmosphäre einer pulverförmigen Ionenverbindung und deren anschließender langsamer
Abkühlung geschaffen wird.
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Der Detekter ist zur Ausnutzung in der Thermolumineszenzdosimetrie
vorgesehen, die in der medizinischen Radiclogie, einer individuellen Strahlenschutzüberwachung
u.ä.
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zum Einsatz gelangt.
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Als Ionenverbindung wird vorzugsweise ein Pulver von aktivicrtem
Lithiumfluorid verwendet.