DE2744020C2 - Einrichtung zur Auswertung von Radiophotolumineszenzgläsern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Auswertung der latenten, durch Gammastrahlung erzeugten Anzeige von Radiophotolumineszenzgläsern gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine Einrichtung dieser Art ist bekannt aus der Zeitschrift »Nucleonics«, September 1959, Seite 128. Dort muß vor jeder Messung ein Anzeigeinstrument, welches zunächst die Referenzstrahlung, mithin die Emission der UV-Lichtquelle anzeigt, von Hand auf Null gestellt werden. Außerdem müssen vor der Messung noch die Anodenströme zweier Trioden, zwischen deren Anoden das Anzeigeinstrument liegt, mit einem besonderen Einstellorgan ausbalanciert werden. Die Messung selbst wird kontinuierlich durch laufende Integration nach Art eines Ratemeters und Anzeige an dem genannten Anzeigeinstrument vorgenommen.

Die geschilderten Voreinstellarbeiten und das Ablesen einer Ratemeteranzeige ist sehr umständlich und einer zügigen Messung durch ungeübtes Personal abträglich. Nachteilig ist weiterhin, daß Änderungen der Emission der UV-Lichtquelle vor und während der Messung nicht erfaßt werden. Denn während der Zeit, die zwischen Voreinstellung der Referenzstrahlung und der eigentlichen Messung vergeht, und auch bei der Messung selbst, kann sich die Emission der UV-Lichtquelle bereits geändert haben, so daß ein Meßfehler entsteht

Aus der FR-Patentschrift 13 76 581 ist eine Einrichtung bekannt, bei der die Referenzstrahlung bereits während der eigentlichen Messung berücksichtigt wird und bei welcher die Messung einer Reihe von Radiophotolumineszenzgläsern automatisiert ist Diese Einrichtung ist sehr aufwendig, weil in dem Referenzlicht zweig ein besonderes Bezugs-Radiophotolumineszenzglas vorgesehen werden und entsprechend lichtdicht usw. eingebaut sein muß. Ein Zeitschalter schaltet von Messung zu Messung einen Drehteller weiter, auf dem die Anzahl der auszumessenden Radiophoto lumineszenzgläser zugeordnet ist Zwischen den Fortschaltschritten wird eine kontinuierliche Messung vorgenomraen. Die eigentliche Anzeige erfolgt durch ein digitales Anzeigeinstrument

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei starken Emissionsschwankungen der UV-Lichtquelle eine hohe Meßgenauigkeit bei geringem Aufwand ermöglicht

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im

Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Mittel.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes einer bezüglich der Auswertung besonders zweckmäßigen Ausführung erläutert

Die UV-Lichtquelle 1 beleuchtet gemäß der Strahlungslinie 2 das Radiophotolumineszenzglas 3. Dieses ist zur Messung in an sich beliebiger Weise in einer lichtdichten Meßkammer 4 untergebracht. Letztere hat zum Einfall des UV-Lichtes eine Lochblende 5.

Das durch das UV-Licht angeregte Lumineszenzlicht des Radiophotolumineszenzglases tritt über eine zweite Lochblende, 6, aus der Meßkammer aus, wie durch 7 angedeutet, und trifft auf ein optisches Filter 8. Dieses Filter sorgt dafür, daß nicht zusätzlich UV-Licht, welches aus der Blende austritt, weiter gelangen kann, weil dieses Filter nur den orangen bis roten Wellenlängenbereich des Lumineszenzlichtes hindurchläßt

Das Lumineszenzlicht trifft sodann auf den Lumineszenzlichtwandler 9, beispielsweise einen Sekundärelektronenvervielfacher. An diesem ist eine Integrierstufe 10 angeschlossen. Letztere besteht im wesentlichen aus einem Verstärker, der eigentlichen Integrierstufe und einem Speicher für das integrierte Signal des Lichtwandlers 9. Auf die Integrierstufe 10 folgt ein Analog-Digital-Converter 11. Die bisher genannten Funktionsstufen stellen den Lumineszenzlichtmeßzweig dar.

Von der UV-Lichtquelle 1 wird gemäß der Strahlungslinie 12 zusätzlich der UV-Lichtwandler 13 beleuchtet Auf diesen folgt eine Integrierstufe 14. Letztere ist, wie die Integrierstufe 10, aus Verstärker, Integrator und Speicher aufgebaut Auf die Integrierstufe 14 folgt der Analog-Digital-Converter 15. Die Teile 13 bis 15 bilden den UV-Lichtmeßzweig.

Auf den Analog-Dagital-Converter 15 im UV-Lichtmeßzweig folgt die Vergleichsstufe 16. Letztere wird zusätzlich von dem Sollwertspeicher 17 beaufschlagt.

Die Auswertestufe der Einrichtung ist mit 18 bezeichnet Ihr wird das vom Analog-Digital-Converter Il gelieferte Lumineszenzsignal einerseits zugeführt, andererseits das von der Vergleichsstufe 16 gelieferte und mit dem Sollwert 17 verglichene und damit korrigierte Signal des UV-Lichtmeßzweiges. Bestandteil der Auswertestufe 18 ist eine Korrekturstufe 19. Ihr wird das Signal der Vergleichsstufe 16 unmittelbar zugeführt. An die Auswertestufe 18 schließt sich eine Anzeigevorrichtung 20 an sich beliebiger Art an.

Die Einrichtung umfaßt weiterhin eine Programmsteuerstufe 21. Diese hat einmal die Aufgabe, über die Verbindung 22 und den Schalter 23 die UV-Lichtquelle

1 ein- und auszuschalten. Es ist auch möglich, die UV-Lichtquelle ständig eingeschaltet zu lassen und zwischen den Teilen 9 und 10 sowie 13 und 14 Kontakte vorzusehen, welche die Integrierstufen 10 >ind 14 bei Meßbeginn an die Lichtwandler 9,13 anschalten. Zum anderen dient die Programmsteuerstufe 21 dazu, über die Verbindung 24 und die Schalter 25,26 die Speicher der Integrierstufen 10 und 14 bei Ende des Meßvorgsnges auf Null zu stellen. Wenn Bestandteile der Integrierstufen 10 unc¹ 14 Operationsverstärker sind, so kann dies auf einfache Weise durch Kurzschließen von deren Ein- und Ausgängen erfolgen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß der Schalter 23 geschlossen ist und die Messung bereits die vorbestimmte Zeit, z. B. 0,5 Sekunden, abgelaufen ist Am Ausgang der Integrierstufe 10 steht jetzt ein Meßwert an, welcher in erster Näherung der im Radiophotolumineszenzglas 3 gespeicherten latenten Strahlungsdosis entspricht. Dieses Signal enthält auch die intensitätsänderungen der UV-Lichtquelle 1. Das bedeutet eine erhebliche Meßunsicherheit Zu deren meßtechnischer Berücksichtigung ist der UV-Lichtmeßzweig 13, 14, 15 vorgesehen. Am Ausgang der Integrierstufe 14 steht ein Meßwert an, welcher ein Abbild der während der Messung integrierten Intensität der UV-Lichtquelle 1 ist Dieser Meßwert wird in der Vergleichsstufe 16 verglichen mit einem vorgegebenen, im Sollwertspeicher 17 enthaltenen Sollwert Stimmt nun der vom Analog-Digital-Converter 15 gelieferte Meßwert nicht mit dem gespeicherten Sollwert überein, so bedeutet dies, daß auch das Radiophotolumineszenzglas 3 nicht mit der Soll-Lichtmenge beaufschlagt wurde. In diesem Fall gibt die Vergleichsstufe 16 einen Korrekturwert an die Korrekturstufe 19 der Auswerteeinrichtung 18 ab. Dort wird der von der Integrierstufe 10 über den Analog-Digital-Converter Il angelieferte Lumineszenzmeßwert durch das genannte Korrektursignal Derichtigt Der so gewonnene Meßwert entspricht dann dem Gammameßwert, welcher bei Beaufschlagung des Radiophotolumineszenzglases 3 mit der Soll-Lichtmenge erhalten worden wäre. Dieser Gammameßwert wird nach weiteren, physikalisch bedingten Korrekturen in der Auswertestufe 18, die nicht mit zur Erfindung gehören und an sich bekannt sind, als Gammadosis durch die Anzeigevorrichtung 20 angezeigt Nach Ende der Messung werden die Speicher in den Integrierstufen 10, 14 durch die Programmsteuerstufe 21 über die Schalter 25, 26 wieder auf Null gestellt

Bei alledem bietet die beschriebene Lichtintegration in den Integrierstufen 10 und 14 sowie die nachfolgende Digitalisierung in den Analog-Digital-Convertern 11 und 15 besondere Vorteile Diese werden nachfolgend erläutert:

Für die Lumineszenzlichtmessung und für die UV-Lichtmessung besteht an sich auch die Möglichkeit der kontinuierlichen Messung. In diesem Fall ist jedoch unmittelbar der Augenblickswert am Ausgang des Radiophotolumineszenzlichtwandlers 9 der Meßgröße proportional. Wäre nun die Emission der UV-Lichtquelle 1 konstant, so wäre auch der Meßwert von der UV-Lichtquelle in konstanter Weise beeinflußt und damit leicht zu berücksichtigen. Das Licht der UV-Lichtquelle ist jedoch praktisch nicht konstant zu halten, weil die zur Lichterzeugung ablaufenden Gasentiadungsvorgänge starken Temperaturschwankungen unterworfen sind und zusätzlich starke Zündspannungsschwankungen auftreten, die zumindest nach der Zündung starke Emissionsschwankungen hervorrufen. Die Instabilitäten solcher UV-Lichtquellen werden zudem dadurch erhöht, daß sie, um Leistung zu sparen, etwa bei batteriebetriebenen Geräten in den meisten Fällen zeitweilig ausgeschaltet werden müssen oder überhaupt, wie beim Ausführungsbeispiel, zu jeder Messung eigens eingeschaltet werden. Außerdem sind Leuchtstoffröhren oder Quecksilberdampflampen mit Wechselspannung zu betreiben. Wenn man den weiter oben erläuterten Vergleich der Meßwerte von Lumineszenzlichtmeßzweig und UV-Lichtmeßzweig mit den Augenbiickswerten dieser Zweige vornehmen würde, würde dementsprechend das Meßergebnis mit einem wesentlieh größeren Fehler schon von Haus aus behaftet sein. Die im Ausführungsbeispiel erläuterte Integrierung über eine Zeit von beispielsweise 0,5 Sekunden und Digitalisierung der beiden Meßwerte bringt daher von Haus aus den Vorteil der höheren Genauigkeit

Trotz der beschriebenen Integrierung und Digitalisierung ist der zusätzliche Aufwand in der Praxis außerordentlich gering. Wie weiter oben erwähnt, sind zur Auswertung noch einige physikalisch bedingte Korrekturen erforderlich. Eine dieser Korrekturen ist beispiels- weise die Linearisierung des Zusammenhanges zwischen Meßsignal und Strahlungsdosis. Dieser Zusammenhang wird bei höheren Dosen zunehmend unlinear. Entsprechend moderner Technologie wird man für diese Korrekturen einen Microcomputer einsetzen. Dieser kann aber ohne zusätzlichen Aufwand für die Korrektur der Emissionsschwankungen der UV-Lichtquelle mit herangezogen werden. Außerdem liefert der Microcomputer, der auch die Programmsteuerung durchführt, ein beliebig genaues Zeitintervall für die Integration, weil er ohnehin einen Taktgenerator für die Vorgänge im Microprozessor enthält

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Auswertung der latenten, durch Gammastrahlung erzeugten Anzeige von Radiophotolumineszenzgläsern durch Bestrahlung des Radiophotolumineszenzglases mit Strahlung einer UV-Lichtquelle, bestehend aus einem Lumineszenzlichtmeßzweig mit einem Lichtwandler zur Erfassung der in dem Radiophotolumineszenzglas gespeicherten und als Lumineszenzlicht emittierten Strahlungsdosis und einem Verstärker für das Lumineszenzlicht und aus einem, der UV-Lichtquelle zugeordneten Referenzlichtmeßzweig mit einem zweiten Lichtwandler mit nachfolgendem Verstärker zur Korrektur des im Lumineszenzlichtmeßzweig ermittelten Meßwertes in einer Auswerteeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Merkmalskombination derart, daß eine Programmsteuerung (21) vorgesehen ist, welche beide Lichtmeßzweige gleichzeitig für einen Meßimpuls einschaltet, daß Bestandteile beider Meßzweige den Lichtwandlern (9, 13) nachgeschaltete Integrierstufen (10, 14) mit nachfolgenden Analog-Digitalkonvertern (11, 15) sind, daß Bestandteil des Referenzlichtmeßzweiges eine Vergleichseinrichtung (16) zum Vergleich des Referenzlichtmeßwertes mit einem von einem Sollwertspeicher (17) gelieferten Referenzlicht-Sollwert und Abgabe eines Korrekturwertes an die Auswerteeinrichtung ist und daß als Auswerteeinrichtung (18) eine digital arbeitende Einrichtung vorgesehen ist