Was ist Röntgendosimetrie – Röntgendosimeter – Definition

Die Röntgendosimetrie ist sehr spezifisch, da hochenergetische Photonen unterschiedlich mit Materie interagieren. Geigerzähler können verwendet werden, um Gammastrahlung und Röntgenstrahlen (dünnwandige Röhren) zu erfassen, die zusammen als Photonen bekannt sind. Strahlendosimetrie

Die Röntgendosimetrie  ist sehr spezifisch, da hochenergetische Photonen unterschiedlich mit Materie interagieren. Hochenergetische Photonen können Tausende von Fuß in der Luft wandern und verschiedene Materialien leicht durchdringen. Darüber hinaus können hochenergetische Photonen durch den photoelektrischen Effekt und den Compton-Effekt Atome indirekt und direkt ionisieren (obwohl sie elektrisch neutral sind) . Die sekundäre (indirekte) Ionisation ist jedoch weitaus bedeutender.

Detektoren von Röntgenstrahlen

Detektoren können auch nach empfindlichen Materialien und Methoden kategorisiert werden, die zur Durchführung einer Messung verwendet werden können:

Detektion von Röntgenstrahlen mittels Ionisationskammer

Ionisationskammer - Grundprinzip

Gammastrahlen  haben kaum Probleme, die Metallwände der Kammer zu durchdringen. Daher können Ionisationskammern verwendet werden, um Gammastrahlung und Röntgenstrahlen zu erfassen, die zusammen als Photonen bekannt sind, und für diese wird die fensterlose Röhre verwendet. Ionisationskammern sprechen über einen weiten Bereich von Energien gleichmäßig auf Strahlung an und sind das bevorzugte Mittel zur Messung hoher Gammastrahlungspegel. Einige Probleme werden durch die Tatsache verursacht, dass Alphateilchen mehr ionisieren als Betateilchen und als Gammastrahlen, so dass durch Alpha mehr Strom in der Ionisationskammerregion erzeugt wird als durch Beta und Gamma. Gammastrahlen geben deutlich weniger Energie an den Detektor ab als andere Partikel.

Detektion von Röntgenstrahlen mittels Geigerzähler

Detektor für ionisierende Strahlung - Geigerrohr
Detektor für ionisierende Strahlung – Geigerrohr

Der Geigerzähler  kann ionisierende Strahlung wie  Alpha-  und  Betateilchen ,  Neutronen , Röntgen- und  Gammastrahlen  mithilfe des in einer Geiger-Müller-Röhre erzeugten Ionisierungseffekts nachweisen, der dem Instrument seinen Namen gibt. Die Spannung des Detektors wird so eingestellt, dass die Bedingungen der  Geiger-Müller-Region entsprechen .

Der  hohe Verstärkungsfaktor  des Geigerzählers ist der Hauptvorteil gegenüber der Ionisationskammer. Der Geigerzähler ist daher ein viel empfindlicheres Gerät als andere Kammern. Aus diesem Grund wird es häufig zum Nachweis von Gammastrahlen und Beta-Partikeln mit niedrigem Spiegel verwendet.

Fensterloser Typ

Gammastrahlen  haben nur sehr geringe Probleme, die Metallwände der Kammer zu durchdringen. Daher können Geigerzähler verwendet werden, um Gammastrahlung und Röntgenstrahlen  (dünnwandige Röhren) zu erfassen,  die zusammen als Photonen bekannt sind, und hierfür wird die fensterlose Röhre verwendet.

  • Ein  dickwandiges Rohr  wird zur Detektion von Gammastrahlung oberhalb von Energien von etwa 25 KeV verwendet. Dieser Typ hat im Allgemeinen eine Gesamtwandstärke von etwa 1-2 mm Chromstahl.
  • Eine  dünnwandige Röhre  wird für Photonen mit niedriger Energie (Röntgen- oder Gammastrahlen) und Beta-Teilchen mit hoher Energie verwendet. Der Übergang von dünnwandigem zu dickwandigem Design erfolgt bei einem Energieniveau von 300–400 keV. Oberhalb dieser Ebenen werden dickwandige Designs verwendet, und unterhalb dieser Ebenen ist der direkte Gasionisationseffekt vorherrschend.

Detektion von Röntgenstrahlen mit dem Szintillationszähler

Scintillation_Counter - Fotovervielfacherröhre
Gerät mit einem Szintillationskristall, einem Fotovervielfacher und Datenerfassungskomponenten. Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0

Szintillationszähler  werden zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich handgehaltener Strahlungsmessgeräte, Personal- und Umweltüberwachung auf  radioaktive Kontamination , medizinische Bildgebung, radiometrische Untersuchung, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken. Sie sind weit verbreitet, weil sie kostengünstig und dennoch mit guter Effizienz hergestellt werden können und sowohl die Intensität als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen können.

Szintillationszähler können verwendet werden, um Alpha- ,  Beta- , Röntgen- und  Gammastrahlung zu erfassen  . Sie können auch zum  Nachweis von Neutronen verwendet werden . Zu diesem Zweck werden verschiedene Szintillatoren verwendet.

  • Röntgenstrahlen .  High-Z-Materialien  eignen sich am besten als Szintillatoren zur Detektion von Gammastrahlen. Das am häufigsten verwendete Szintillationsmaterial ist  NaI (Tl)  (Thallium-dotiertes Natriumiodid). Das Jod liefert den größten Teil der Bremskraft in Natriumjodid (da es einen hohen Z = 53 hat). Diese kristallinen Szintillatoren sind durchhohe Dichte,hohe Ordnungszahl gekennzeichnet, undImpulsabfallzeiten von etwa 1 Mikrosekunde (~ 10 -6 sec). Die Szintillation in anorganischen Kristallen ist typischerweise langsamer als in organischen. Sie weisen eine hohe Effizienz für die Detektion von Gammastrahlen auf und sind in der Lage, hohe Zählraten zu verarbeiten. Anorganische Kristalle können auf kleine Größen geschnitten und in einer Array-Konfiguration angeordnet werden, um eine Positionsempfindlichkeit bereitzustellen. Dieses Merkmal wird in der medizinischen Bildgebung häufig verwendet, um Röntgen- oder Gammastrahlen zu erfassen. Anorganische Szintillatoren können Gammastrahlen und Röntgenstrahlen besser erfassen. Dies ist auf ihre hohe Dichte und Ordnungszahl zurückzuführen, die eine hohe Elektronendichte ergibt.

Detektion von Röntgenstrahlen mit Halbleitern – HPGe-Detektoren

HPGe Detektor - Germanium
HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat Quelle: canberra.com

Hochreine Germaniumdetektoren  ( HPGe-Detektoren ) sind die beste Lösung für präzise  Gamma- und Röntgenspektroskopie .

Wie bereits geschrieben, wird das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren für wissenschaftliche und technische Zwecke als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV gibt es zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (Tl) –  und  Halbleiterdetektoren . Wenn eine  perfekte Energieauflösung  erforderlich ist, müssen wir einen Detektor auf  Germaniumbasis wie den  HPGe-Detektor verwenden. Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die  Gammaspektroskopie sowie für die  Röntgenspektroskopie . In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenwechselwirkung erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares erforderlich ist, nämlich 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letzteren auch eine bessere Energieauflösung. Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) für Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie. Für ein 1,3-MeV-Photon beträgt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.

EPD – Elektronisches Personendosimeter

EPD - Elektronische Personendosimeter
EPD – Elektronische Personendosimeter mit Si-Chip

Ein  elektronisches Personendosimeter  ist ein modernes Dosimeter, das die kumulative Dosis  und die  aktuelle Dosisrate kontinuierlich auslesen  und die Person, die es trägt, warnen kann, wenn eine  bestimmte Dosisrate  oder eine  kumulative Dosis  überschritten wird. EPDs sind besonders nützlich in Bereichen mit hoher Dosis, in denen die Verweilzeit des Trägers aufgrund von Dosisbeschränkungen begrenzt ist.

Eigenschaften von EPDs

Das  elektronische Personendosimeter EPD kann  einen direkten Messwert  der erkannten Dosis oder Dosisrate in Echtzeit anzeigen  . Elektronische Dosimeter können sowohl als zusätzliches Dosimeter als auch als primäres Dosimeter verwendet werden. Die passiven Dosimeter und die elektronischen Personendosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um wirksame Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen Taille und Hals, an der Vorderseite des Rumpfes, gegenüber der radioaktiven Quelle. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, um die Brust oder den Oberkörper getragen, um die Dosis für den „ganzen Körper“ darzustellen. Dosimeter können auch an den Extremitäten oder in der Nähe des Auges getragen werden, um die äquivalente Dosis zu diesen Geweben zu messen.

Das Dosimeter kann in der Regel nach einer Messung zu Aufzeichnungszwecken zurückgesetzt und dadurch mehrfach wiederverwendet werden. Die EPDs verfügen über ein oben angebrachtes Display, damit sie gut lesbar sind, wenn sie an Ihrer Brusttasche befestigt werden. Die Digitalanzeige gibt sowohl  Informationen zur Dosis  als auch zur  Dosisleistung an, normalerweise in mSv und mSv / h. Die EPD verfügt über einen  Dosisleistungsalarm und einen  Dosisalarm . Diese Alarme sind programmierbar. Für verschiedene Aktivitäten können unterschiedliche Alarme eingestellt werden.

Beispielsweise:

  • Dosisleistungsalarm bei 100 μSv / h,
  • Dosisalarm: 100 μSv.

Wenn ein Alarmsollwert erreicht ist, blinkt die entsprechende Anzeige zusammen mit einem roten Licht und es wird ein ziemlich durchdringendes Geräusch erzeugt. Sie können den Dosisleistungsalarm löschen, indem Sie sich in ein niedrigeres Strahlungsfeld zurückziehen. Sie können den Dosisalarm jedoch erst löschen, wenn Sie zu einem EPD-Lesegerät gelangen. EPDs können auch einen Piepton für jede von ihnen registrierte 1 oder 10 μSv abgeben. Dies gibt Ihnen einen hörbaren Hinweis auf die Strahlungsfelder. Einige EPDs verfügen über drahtlose Kommunikationsfunktionen. EPDs sind in der Lage, einen weiten Strahlungsdosisbereich von Routinewerten (μSv) bis zu Notfallwerten (Hunderte mSv oder Einheiten von Sieverts) mit hoher Präzision zu messen und können sowohl die Expositionsrate als auch die akkumulierten Expositionswerte anzeigen. Von den Dosimetertechnologien sind elektronische Personendosimeter im Allgemeinen die teuersten, größten und vielseitigsten.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.net oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.