DE3221469C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von α- und β-Strahlen, die von einer Probe ausgehen, mittels eines Strahlungsdetektors, der in einer gasdichten Meßkammer ange­ ordnet ist, die Platz für die Aufnahme der Probe bietet und die mit einer Vorkammer verbunden ist, die als Schleuse für den An- und Abtransport der Probe dient.

Eine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ist aus dem Aufsatz "Eine Glovebox für säulenchromatographische Untersuchungen an Actiniden", veröffentlicht in Kerntechnik, 12. Jahrg., 1970, Nr. 2, Seiten 81 bis 84, bekannt. Dort wird eine Handschuhbox aus Kunststoff zur Untersuchung radioaktiver Präparate beschrieben. Das zu untersuchende Präparat ist über Verbindungsschleusen in die Handschuhbox einzubringen. Auf dem gleichen Weg gelangen die untersuchten Proben wieder nach draußen. Die Schleuse besteht aus einer Vorkammer, die mit der Handschuhbox verbunden ist. Die Vorkammer ist sowohl zur Hand­ schuhbox hin als auch nach außen verschließbar. Im Inneren der bekannten Handschuhbox befindet sich ein Strahlungsdetektor für α- und für β-Strahlen.

Die bekannte Einrichtung dient dazu, Proben mit relativ hoher Aktivität zu untersuchen. Deshalb wird in der Handschuhbox stets ein Unterdruck aufrechterhalten. Bei einem Leck ergibt sich dann eine Strömung nach innen, die ein Austreten radio­ aktiver Stoffe verhindert.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zu entwickeln, das geeignet ist α- und b-Strahlen geringer Intensität, die von einer Probe ausgehen, mit einem Strahlungs­ detektor sicher zu messen. Solche Messungen sind insbesondere bei Materialien zur Herstellung von elektronischen Halbleiter­ bauelementen wichtig, weil dort schon geringe Strahlungsinten­ sitäten zu Defekten führen können. Bei elektronischen Speicher­ bausteinen z. B. können die Informationen gelöscht werden.

Die zu messenden Intensitäten sind so gering, daß die Meßergeb­ nisse durch die natürliche Radioaktivität der Umgebung ver­ fälscht werden können. Die bekannte Einrichtung ist zwar ge­ eignet, von außen direkt einfallende Stahlung abzuschirmen, an die Probe gebundene, beispielsweise absorbierte und adsorbierte Aktivität gelangt jedoch mit der Probe in die Handschuhbox und führt dort zur Verfälschung des Meßergebnisses.

Die gestellte Aufgabe, ein Verfahren zur Messung von α- und β-Strahlen geringer Intensität zu entwickeln, wird erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Messung von α- und β- Strahlen geringer Intensität die Probe vor der eigentlichen Messung zunächst in der Vorkammer belassen wird, bis ihre durch die natürliche Radioaktivität der Umgebung bedingte Ak­ tivität abgefallen ist.

In der abgeschirmten Vorkammer werden die Proben mindestens solange belassen, bis die zuvor absorbierte oder adsorbierte Umweltaktivität abgefallen ist. In der Vorkammer wird außerdem die Aufnahme neuer Aktivität unterbunden.

Insbesondere wird die Probe in der Vorkammer für einen Zeit­ raum belassen, der dem Zehnfachen der Halbwertszeit von Radon 222, des aus der Uranzerfallsreihe stammt, entspricht.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß nur die von der Probe selbst stammende α- und β-Strahlung, die von Nuk­ liden mit hoher Halbwertszeit ausgeht, gemessen wird. Störende Einflüsse durch die Radioaktivität der Umwelt sind beim erfin­ dungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen. Folglich erzielt man den Vorteil, daß selbst von der Probe ausgehende a- und β-Strah­ lung sehr geringer Intensität ohne Störung von außen sicher zu messen ist.

Die Meßkammer und die Vorkammer oder zumindest eine der beiden Kammern wird beispielsweise mit einem aktivitätsfreien Gas ge­ spült. Damit werden die Abklingzeiten der natürlichen Radio­ aktivität verkürzt und die Probe kann eher in die Meßkammer eingebracht werden. Zur Verkürzung der Abklingzeit trägt außer­ dem bei, wenn für den Aufbau der Meßkammer einschließlich der Vorkammer und der Meßeinrichtung nur Materialien verwendet werden, die in bezug auf natürliche Radioaktivität extrem akti­ vitätsarm sind. Als Beispiel sei genannt, daß Plexiglas an­ stelle von Aluminium bevorzugt zu verwenden ist. Besonders eigenstrahlungsarm ist auch hochreines Silizium sowie Ger­ manium.

In der Meßkammer wird beispielsweise ein höherer Druck als in der Umgebung aufrechterhalten. Da erfindungsgemäß geringe In­ tensitäten gemessen werden, die niedriger sind als die natür­ liche Umweltaktivität, wird dadurch der Vorteil erzielt, daß bei einem Leck der Apparatur Luft aus der Umgebung nicht sofort eindringen kann, was zu einer Erhöhung der Aktivität in derMeß­ kammer führen würde.

Ein mit der Meßkammer beispielsweise verbundener elastischer Sack dient als Druckausgleichsbehälter.

Die Spülgase, die im allgemeinen aus natürlicher Luft ge­ wonnen werden, können in Druckflaschen, z. B. auch als flüssiger Stickstoff, zur Verfügung stehen. Dabei wird man vor dem Ein­ satz solcher Spülgase ebenfalls die genannte Abklingzeit ab­ warten. Auch die in den Strahlungsdetektoren in Form eines Zählrohres vorhandenen Zählgase sowie die dort verwendeten Materialien sind den vorstehenden Ausführungen entsprechend aktivitätsarm auszubilden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Aktivität von Proben meßbar, die α- und β-Strahlen mit nur geringer Intensität abgeben. Das Verfahren arbeitet zuverlässig, selbst, falls die Probenaktivität geringer als die natürliche Umwelt­ aktivität ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden beschrieben ist.

Die neue Einrichtung zur Messung von α- und β-Strahlung ge­ ringer Intensität umfaßt eine gasdichte Meßkammer 1 in Form eines Quaders, die vorzugsweise vollständig aus Plexiglas her­ gestellt ist. Die Abmessungen betragen z. B. 80 cm × 40 cm × 40 cm. In der einen Seitenwand 2 sind zwei Durchgriffsöffnungen 3 und 4 vorgesehen, an denen in bekannter Weise Gummihandschuhe 5 und 6 gasdicht angebracht sind, mit denen gasdicht im Inneren der Meßkammer 1 hantiert werden kann.

An der benachbarten Seitenwand 8 ist eine Vorkammer 9 angebracht, die vorzugsweise ebenfalls aus Plexiglas besteht. Die Vorkammer 9 bildet eine Schleuse. Zu diesem Zweck ist sie an der Vorderseite mit einer Tür 10 ver­ sehen. Eine weitere Tür 11 führt in die Meßkammer 1. Die Verschlüsse der Türen 10 und 11 sind bei 13 und 14 ange­ deutet.

In der Meßkammer 1 ist als Strahlungsdetektor 15 ein low level α/β-Meßsystem vorge­ sehen. Es umfaßt ein Proportionalzählrohr und ein Schirm­ zählrohr zur Unterdrückung der kosmischen und Umgebungs­ strahlung in Antikoizidenzschaltung. Mit ihm werden die Messungen im α-Plateau ausgeführt. Die Fensterdicke des Zählrohres beträgt 80 µg/cm², die Fensterfläche 25 · 6 cm². Die Zählerabschirmung besteht aus 10 cm Pb in 4 π-Anord­ nung. Leitungsanschlüsse, die zu der erforderlichen Aus­ wertungselektronik führen, sind mit 16 bezeichnet.

An der der Vorkammer 9 gegenüberliegenden Seite 17 ist ein Gaseinlaß 18 angebracht. Ein zugehöriger Gasaus­ laß 19 sitzt auf der Oberseite 20 der Meßkammer. Damit ist eine Spülung der Meßkammer 1mit aktivitätsfreiem Spülgas, zum Beispiel mit Stickstoff, möglich.

An der Oberseite 20 ist noch ein elastischer Sack 22 als Druckausgleichsbehälter vorgesehen. Der Ausgleichs­ behälter kann zum Beispiel auch dazu dienen, nach dem Abschalten der Gasspülung einen Überdruck in derMeß­ kammer aufrecht zu erhalten.

Die Vorkammer 9 kann ebenfalls mit Gas gespült werden. Vorzugsweise dient dazu die gleiche Gasquelle wie zur Spülung der Meßkammer 1. Die Anschlüsse an der Vorkammer 9 sind mit 24 für den Gaseinlaß und 25 für den Gasauslaß bezeichnet.

Der Strahlungsdetektor 15 umschließt eine Schale 27, die aus Reinstsilizium besteht und zur Probenaufnahme der auszumessenden Objekte dient. Anstelle von Silizium können auch andere höchstreine, insbesondere durch Zonen­ ziehen hergestellte Stoffe wie Germanium verwendet wer­ den.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung von α- und β-Strahlen, die von einer Probe ausgehen, mittels eines Strahlungsdetektors (15), der in einer gasdichten Meßkammer (1) angeordnet ist, die Platz für die Aufnahme der Probe bietet und die mit einer Vorkammer (9) verbunden ist, die als Schleuse für den An- und Abtransport der Probe dient, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von α- und β-Strahlen geringer Intensität die Probe vor der eigentlichen Messung zunächst in der Vor­ kammer (9) belassen wird, bis ihre durch die natürliche Radio­ aktivität der Umgebung bedingte Aktivität abgefallen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßkammer (1) mit Spülgas gespült wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorkammer (9) mit Spülgas gespült wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druck in der Meßkammer (1) mit einem elastischen Sack (22) ausgeglichen wird, der mit der Meßkammer (1) verbunden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Meßkammer (1) ein höherer Druck als in der Umgebung aufrechterhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probe in der Meßkammer (1) in einer Probenaufnahme (27) aus hochreinen Stoffen, insbesondere aus Silizium oder Germanium, gehalten wird.