Ein Strahlungsdosimeter ist ein Gerät, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung misst . Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf , bei der es sich um die in Grau (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie oder die in Sievert (Sv) gemessene äquivalente Dosis handelt . Ein Personendosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Oberfläche des Körpers getragen wird und die empfangene Strahlendosis aufzeichnet.
Im Handel erhältliche Dosimeter reichen von kostengünstigen passiven Geräten, die Personendosisinformationen zum späteren Auslesen speichern, bis zu teureren batteriebetriebenen Geräten, die Informationen zur unmittelbaren Dosis und Dosisleistung anzeigen (normalerweise ein elektronisches Personendosimeter ). Auslesemethode, Dosismessbereich, Größe, Gewicht und Preis sind wichtige Auswahlfaktoren.
Es gibt zwei Arten von Dosimetern:
- Passive Dosimeter . Häufig verwendete passive Dosimeter sind das Thermo Luminescent Dosimeter (TLD) und das Folienabzeichen. Ein passives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal, das im Gerät gespeichert wird. Das Dosimeter wird dann verarbeitet und die Ausgabe analysiert.
- Aktive Dosimeter . Um einen Echtzeitwert Ihrer Belichtung zu erhalten, können Sie stattdessen ein aktives Dosimeter verwenden, in der Regel ein elektronisches Personendosimeter (EPD). Ein aktives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal und zeigt in Echtzeit direkt die ermittelte Dosis oder Dosisleistung an.
Das passive und das aktive Dosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um effektive Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen der Taille und dem Nacken auf der Vorderseite des Rumpfes, die der radioaktiven Quelle zugewandt ist. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, am Brustkorb oder am 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 diesen Geweben entsprechende Dosis zu messen.
Strahlungsdosimeter und Detektoren können auch nach ihrem Zweck kategorisiert werden. Es ist zu beachten, dass die folgenden Geräte keine notwendigen Dosimeter sind. Diese Geräte werden zur Dosimetrie in Kernkraftwerken eingesetzt :
- Persönliche Dosimeter. Die Personendosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der Strahlendosimetrie. Die Personendosimetrie wird in erster Linie (aber nicht ausschließlich) zur Bestimmung der Dosis von Personen verwendet, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlen ausgesetzt sind. Diese Dosen werden normalerweise mit Geräten gemessen, die als Personendosimeter bekannt sind .
- Gamma-Umfragemessgeräte. Tragbare Vermessungsgeräte sind Strahlungsdetektoren, mit denen radiologische Techniker die Umgebungsdosisleistung messen. Diese tragbaren Instrumente haben normalerweise Frequenzmesser. In kerntechnischen Anlagen werden diese tragbaren Vermessungsgeräte typischerweise von Strahlenschutztechnikern eingesetzt.
- Kontaminationsmesser. Kontaminationsmessgeräte sind Instrumente zur Messung der Oberflächenkontamination. In kerntechnischen Anlagen werden Kontaminationswächter normalerweise am Ausgang der Kontrollbereiche installiert. Diese Monitore können Proportionalzähler mit einem großflächigen Detektor für dünne Fenster verwenden, ähnlich wie Hand- und Schuhmonitore.
- Ganzkörper-Monitore. Ganzkörpermonitore oder Ganzkörpermonitore sind Instrumente zur Messung der Oberflächenverunreinigung. Sie werden für die Überwachung des Personenausgangs verwendet. Dies ist der Begriff, der im Strahlenschutz für die Überprüfung der Kontamination (oder Oberflächenkontamination ) eines gesamten Körpers einer Person verwendet wird, die einen Bereich verlässt, in dem die radioaktive Kontamination kontrolliert wird.
- Gamma-Spektrometer. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV sind zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung, anorganische Szintillatoren wie NaI (T1) und Halbleiterdetektoren.
Es ist sehr wichtig, dass die meisten heute verwendeten persönlichen Dosimeter keine absoluten Instrumente sind, sondern Referenzinstrumente. Das heißt, sie müssen regelmäßig kalibriert werden . Wenn ein Referenzdosimeter kalibriert wird, kann ein Kalibrierungsfaktor bestimmt werden. Dieser Kalibrierungsfaktor bezieht die Expositionsmenge auf die angegebene Dosis. Die Gültigkeit der Kalibrierung wird durch Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit der zur Kalibrierung des Dosimeters verwendeten Quelle demonstriert. Die Rückverfolgbarkeit wird durch Vergleich der Quelle mit einem „Primärstandard“ in einem Referenzkalibrierungszentrum erreicht. Bei der Überwachung von Personen werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis herangezogenbzw. Hautdosis, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen .
Eigenschaften von Dosimetern – Hauptmerkmale
Es gibt viele Arten von Dosimetern und Detektoren, und jeder Typ hat Einschränkungen. Viele Faktoren beeinflussen die Qualität der Ergebnisse eines Dosimeters. Einige wichtige Überlegungen bei der Auswahl eines Dosimeters sind:
- Art der Strahlung . Jede Art von Strahlung interagiert auf unterschiedliche Weise mit Materie . Diese Überlegung ist entscheidend. Für Dosen von Neutronen können wir keinen einfachen GM-Zähler verwenden.
- Strahlungsenergie . Die Reaktion eines Dosimeters hängt von der Energie der Strahlung und den Winkeln zwischen der Quelle und dem Detektor des Dosimeters ab.
- Verblassen . Das Signal eines Dosimeters kann mit der Zeit verloren gehen oder verblassen. Dies kann durch äußere Faktoren wie Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit verursacht werden.
- Direktes Lesen . Manchmal ist es von höchster Wichtigkeit, dass das Dosimeter eine kontinuierliche Anzeige der kumulativen Dosis und der aktuellen Dosisrate liefert und die Person, die es trägt, warnt, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird.
- Minimale messbare Dosis . Die niedrigste Dosis, die mit einem bestimmten festgelegten Konfidenzniveau gemessen werden kann.
- Robustheit und Tragekomfort . Dosimeter unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, schwierigen Umgebungsbedingungen standzuhalten. Einige sind für einen bestimmten Zweck schwer, andere sind kleiner, leichter und tragbarer.
Wie zu sehen ist, ist die Dosimetrie sehr schwierig, da kein einzelnes Dosimeter jede dieser Eigenschaften aufweist. Daher muss ein Dosimeterbenutzer die Umgebung verstehen, in der das Instrument verwendet wird. In den meisten praktischen Situationen liefern Dosimeter zumindest am Ort des Dosimeters vernünftige Annäherungen an das persönliche Dosisäquivalent Hp (d). Es ist zu beachten, dass das persönliche Dosisäquivalent im Allgemeinen die wirksame Dosis überschätzt. Andererseits ist dieses Verfahren nur bei niedrigen Dosen und unter der Annahme einer einheitlichen Ganzkörperexposition gültig . Für hohe persönliche Dosen, die sich der jährlichen Dosisgrenze nähern oder diese überschreiten, oder in stark inhomogenen Strahlungsfeldern ist dieses Verfahren jedoch möglicherweise nicht ausreichend.
Siehe auch: Marktbericht über Strahlungsdosimeter für Reaktion und Wiederherstellung. Nationales Labor für städtische Sicherheitstechnologie. SAVER-T-MSR-4. <verfügbar unter: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.
Arten von Dosimetern
Filmabzeichen-Dosimeter
Filmabzeichen sind kleine tragbare Geräte zur Überwachung der kumulativen Strahlungsdosis aufgrund ionisierender Strahlung. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei Röntgenbildern. Das Abzeichen besteht aus zwei Teilen: einem fotografischen Film und einem Halter. Der Film ist in einem Abzeichen enthalten. Das Stück fotografischen Films, das das empfindliche Material ist und das monatlich entfernt und entwickelt werden muss. Je mehr Strahlung ausgesetzt wird, desto stärker wird der Film geschwärzt. Die Schwärzung des Films ist linear zur Dosis und es können Dosen bis zu etwa 10 Gy gemessen werden.
Siehe auch: Filmabzeichen-Dosimeter
TLD – Thermolumineszenzdosimeter
Ein Thermolumineszenzdosimeter, abgekürzt als TLD, ist ein passives Strahlungsdosimeter, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung durch Messen der Intensität des sichtbaren Lichts misst, das von einem empfindlichen Kristall im Detektor emittiert wird, wenn der Kristall erhitzt wird. Die Intensität des emittierten Lichts wird mit einem TLD-Lesegerät gemessen und hängt von der Strahlenexposition ab. Thermolumineszenz-Dosimeter wurden 1954 von Professor Farrington Daniels von der University of Wisconsin-Madison erfunden. TLD-Dosimeter sind auf Situationen anwendbar, in denen keine Echtzeitinformationen benötigt werden, aber präzise Aufzeichnungen zur akkumulierten Dosisüberwachung zum Vergleich mit Feldmessungen oder zur Bewertung des Potenzials für langfristige gesundheitliche Auswirkungen erwünscht sind.
Siehe auch: TLD – Thermolumineszenzdosimeter
EPD – Elektronisches Personendosimeter
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.
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.
Siehe auch: EPD – Electronic Personal Dosimeter
MOSFET-Dosimeter
Das MOSFET-Dosimeter ist ein kleines tragbares Gerät zur Überwachung und direkten Ablesung der Strahlungsdosisleistung. Da es auf dem MOSFET-Transistor, dem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), basiert, ist das Funktionsprinzip ähnlich wie bei Halbleiterdetektoren. MOSFET-Dosimeter werden heute als klinische Dosimeter für Strahlentherapiestrahlen verwendet. Ihr Hauptvorteil ist ihre physikalische Größe, die weniger als 4 mm 2 beträgt . In der Strahlentherapiedosimetrie ersetzen MOSFET-Dosimeter häufig TLD-Dosimeter, da sie ein sofortiges Auslesen ermöglichen.
Siehe auch: MOSFET-Dosimeter
Selbstlesendes Dosimeter
Selbstlesende Dosimeter sind vor Ort lesbare Geräte, die am Körper getragen werden, um die akkumulierte Dosis zu messen. Dies sind Geräte ohne Stromversorgung, die keine Batterie enthalten. Zu den Geräten in dieser Gruppe gehören:
- Quarzfaser-Dosimeter. Ein Quarzfaserdosimeter, manchmal auch als selbstanzeigendes Taschendosimeter (SIPD) bezeichnet, ist ein stiftartiges Gerät, das die kumulative Dosis ionisierender Strahlung misst, die das Gerät normalerweise über einen Arbeitszeitraum empfängt.
- Selbstentwickelnde photochemische Karten. Die sich selbst entwickelnde photochemische Karte ist ein Notfall-Dosimeter für die sofortige Farbentwicklung in Kreditkartengröße. Es wurde entwickelt, um die Exposition bei einem radiologischen Vorfall für die medizinische Behandlung zu überwachen und Sorgen und Panik zu minimieren.
Siehe auch: Selbstlesendes Dosimeter
DIS Dosimeter
Das Direktionen-Speicherdosimeter DIS ist ein elektronisches Dosimeter, mit dem die Dosisinformationen für HP (10) und HP (0,07) mithilfe einer elektronischen Leseeinheit sofort am Arbeitsplatz abgerufen werden können. Das DIS-Dosimeter basiert auf der Kombination einer Ionenkammer und eines nichtflüchtigen elektronischen Ladungsspeicherelements. Das DIS-Dosimeter verwendet eine analoge Speicherzelle in einer kleinen, gasgefüllten Ionisationskammer . Einfallende Strahlung verursacht Ionisationen in der Kammerwand und im Gas, und die Ladung wird zum anschließenden Auslesen gespeichert. Das DIS-Dosimeter wird vor Ort des Benutzers durch Anschluss an eine elektronische Leseeinheit abgelesen.
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