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Aufbau und Funktion von Strahlungsmessgeräten. 1.1 D e t e k t o r e n – Ü b e r s i c h t. Gasentladungs- detektoren. Szintillations- detektoren. Halbleiter- detektoren. andere Festkörper- detektoren. Vorteile der verschiedenen Detektoren. Detektoren – Übersicht .

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slide1

Aufbau und Funktion von

Strahlungsmessgeräten

1 1 d e t e k t o r e n b e r s i c h t
1.1 D e t e k t o r e n – Ü b e r s i c h t

Gasentladungs-

detektoren

Szintillations-

detektoren

Halbleiter-

detektoren

andere

Festkörper-

detektoren

vorteile der verschiedenen detektoren
Vorteile der verschiedenen Detektoren

Detektoren – Übersicht

nachteile verschiedener detektoren
Nachteile verschiedener Detektoren

Detektoren – Übersicht

GMZ = Geiger-Müller- Zähler

LSD = Liquid Scint. Det.

slide6

1.2 Gasentladungsdetektoren

a) Ionisationskammer

Primäre, durch die Strahlung ionisierte

Ladungsmenge wird abgesaugt;

Ladungsmenge (energieabhängig) reicht

i.d.R. nur zum Nachweis von -und-

Strahlung  geringe Nachweisempfind-

lichkeit, praktisch kein -Nachweis,

ggf. Überdruck u.spez. Anordnungen.

I-V-Kennlinie

slide7

Gasentladungsdetektoren

Ionisations-

kammer-

Bereich

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1.2 Gasentladungsdetektoren

a) Ionisationskammer

Primäre, durch die Strahlung ionisierte

Ladungsmenge wird abgesaugt;

Ladungsmenge (energieabhängig) reicht

i.d.R. nur zum Nachweis von -und-

Strahlung  geringe Nachweisempfind-

lichkeit, praktisch kein -Nachweis,

ggf.Überdruck u.spez.Anordnungen.

b) Proportionalzähler

EKammer > Egrenz

Primär erzeugte Ladungsträger erzeugen

weitere (sekundäre) Ionen/Elektronen

  • HoheFeldstärken durch inhomogene Feldanordnungen,geeignete Gasfüllungen;

stabile Spannungsversorgung; Gasdurchflusszähler, großflächig.

slide9

Proportional-

gebiet

Gasentladungsdetektoren

slide10

Gasentladungsdetektoren

c) Geiger-Müller-(Auslöse-)Zähler (GMZ)

Ursprüngliches Signal wird durch Ionisationslawine völlig überdeckt

slide11

G.M.-Gebiet

Gasentladungsdetektoren

slide12

Gasentladungsdetektoren

c) Geiger-Müller-(Auslöse-)Zähler (GMZ)

Ursprüngliches Signal wird durch Ionisationslawine völlig überdeckt

  •  keine Unterscheidung unterschiedlicher Strahlung
  • große Totzeit durch Ionisationslawine
  • hohe elektrische Nachweisempfindlichkeit (wenn absorbiert)
  • nur geringe Aktivitäten messbar
  • einfach, billig
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G.M.-Gebiet

Gasentladungsdetektoren

slide14

1.3 Szintillationsdetektoren

a) Festkörper -Szintillatoren

 heute praktisch nur noch NaJ (in Messgeräten,

gelegentlich CsJ (nur Detektoreneinheit)

hygroskopisch

absorbiert - und teilweise auch -Strahlen

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Szintillationsdetektoren

NaJ-Szintillationsdetektoren :

  • . . . habensehr viel höhere Nachweisempfind-

lichkeit für -Strahlung als Gasdetektoren;

  • . . . haben extrem kleine Zeitkonstanten; d.h.

Totzeiten, die praktisch nur durch den SEV

und die Elektronik bestimmt sind;

  • . . . wurden bei der Spektroskopie (Nuklididentifikation)

heute durch den erheblich besser energieauflösen-

den Halbleiterdetektor ersetzt.

slide16

Szintillationsdetektoren

b) Flüssigkeits-Szintillatoren

Effizienz des „Leuchtcocktails“ nur ca. 1/100 von NaJ

aber:

Strahler wird direkt in

die Szint. Flüssigkeit

eingebracht  keine

bzw. geringe (Fenster-)

Absorptionsverluste

Zwei SEV werden in Koinzidenz-

Schaltung (Dt =1ns ) betrieben

 Rauschunterdrückung

um ca. einen Faktor 100

Ähnlich hohe Nachweiseffizienz wie NaJ-Szintillations-Detektor

Hauptanwendungen: Messung von H 3 - bzw. C 14 - Aktivitäten in

chemisch-biologisch-medizinischen Markierungsexperimenten

slide17
Neuester, bzgl. der Energieauflösung mit Abstand bester Detektor.

Es wird der sog. „Innere Photoeffekt“ , d.h. die strahlungsinduzierte Elektro-nen -Loch-Paar-Bildung in Halbleiter-kristallen (Si, Ge und InSb) verwendet.

  • Festkörper-Analogon zum Gasentlastungsdetektor
  • Allerdings: viel höhere Dichte (> 1000x)
  • geringere Ionisierungsenergie
  • (Si: 3,6 eV, Ge: 2,9 eV; Gas:  30 eV)
  •  viel höhere Nachweiswahrscheinlichkeit, wenn
  • auch nicht ganz so hoch wie NaJ-Kristall
  • Rauschunterdrückung durch Kühlung
  • Heute erhältliche Ausführungen: p, n-Si-Sperrschicht-Detektoren (, )
  • Si-Oberflächen-Sperrschicht-Detektoren (, )
  • Reinst-Germanium-Detektoren  ()
slide18

Funktionsweise eines HL-Detektors:

1 - Photon des Ba 133

(E = 360 keV)erzeugt im Ge-Detektor

ca. 120 000 Elektron-Loch-Paare

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In silberaktiviertem Phosphatglas werden Lumineszenz-Zentren gebildet, die mit UV-Licht „abgefragt“ werden können

 orangefarbene Fluoreszenzstrahlung Dosismessung kann beliebig wiederholt werden  Löschen durch Thermobehandlung.

Messung der Änderung optischer Eigenschaften von Festkörpern nach Bestrahlung

 Erhöhung der Absorption (Einfärbung)

 Erhöhung bzw. Reduzierung der Lumineszenzfähigkeit

Vorteil: Robust, klein, billig, für Dosimetrie gut geeignet

Nachteil: keine direkte Dosisablesung möglich, zur Auswertung ist eine komplizierte

Apparatur notwendig

Radio-Photolumineszenz – Dosismeter (RPLD)

Thermolumineszenz-Dosimeter (TLD)

In bestimmten Kristallen (LiF, CaF2.....) werden durch Bestrahlung  Lumineszenz- Zentren gebildet, die bei Erwärmung (200 – 400 C) durch Lichtemission, die proportional zur Energiedosisist, wieder ausheilen.

slide20

Farbglas-Dosimetrie

für die

Hochdosisbestrahlung

Dosis 0 Gy

Dosis 25 kGy

slide21
 .Schwärzung von Filmmaterial durch ionisierende Strahlung

Wegen nichtlinearer Schwärzungskurve Eichung notwendig

Wegen der geringen Absorption von normalen Filmmaterial für -

bzw. Röntgenstrahlung wird in sog. Röntgenfilme mehr Brom-

und Jodsilber eingebaut!

1.5 Photoemulsionen

1.6 Biologische Detektoren

  • sog. „biologische Dosimetrie“

 Messung von Blutbild/Chromosomen-Veränderungen

 erst ab Dosen > 100 mSv möglich !

slide22

2. Informationsverarbeitung

2.1 Zählende Geräte

digitale Speicherung

der Impulszahl

Impuls

Einheitsimpuls

Detektor

Zählrate

 Geiger-Müllerzähler

 ,  -Monitore (Proportional-Zähler)

Unterscheidung der Strahlungsart ggf. durch Verwendung

charakteristischer Absorber möglich!

slide23
Anzeige in Bq (Imp/s)

 Umschaltung vom -AP auf + -AP durch Knopfdruck

Gasdetektoren (Proportionszähler, ggf. in großflächiger Gasdurchfluss-bauart; selten Ionisations-Kammern)

-Messung oft nicht er-wünscht  Ausschluss durch Geometrie, Gasdruck und Zwei-Kammer-Messanord-nung (Antikoinzidenz)

a.) Kontaminationsmonitore

slide24

 richtige Dosis, meist schwaches Signal

Ionisationskammer:

 gut geeignet, stabile Spannungsversorgung notwendig

Proportionszähler:

  • billig, leicht-jedoch wegen der stark nicht-linearen Energie-

abhängigkeit nur bei bekannter Strahlung einsetzbar

GM-Zähler:

Szintillationszähler:

 sehr hohe Empfindlichkeit nur für -Strahlung

Halbleiterdetektor:

 wegen extremer Energieauflösung und Preis ungeeignet

Festkörperdetektor:

  • finden als Personen- und Körperteil-(Fingerring)

Dosimeter Anwendung  Fremdauswertung

Filmdetektor:

 Personendosimeter  Fremdauswertung

slide26
Kommerzielle Ausführungen von direkt ablesbaren Dosisleistungsmessgeräten:

Taschengeräte:

Stab- oder Füllhalterdosimeter

Ionisationskammer kombiniert mit Fadenelektrometer, relativ unemp-

findlich (Messbereich bis 1 mSv, 2 mSv, 5 mSv, 10 mSv)

 nur Langzeit – bzw. Stör-Unfall-Kontrolle

 Taschenwarngeräte:

Akustisches Signal bei Überschreitung einer bestimmten Dosis oder Dosis-

leistung “Warnschreier“

 geringe Empfindlichkeit: Ionisationskammer

 hohe Empfindlichkeit: GMZ (nicht für stärkere Strahlungsfelder geeignet

Handgeräte:

 Ionisationskammern für stärkere, GM-Zähler für schwache Strahlungsfelder

Trage- und Standgeräte:

Proportionszähler und Szintillationsmessgeräte mit breitem Dosis- und

Dosisleistungs-Messspektrum.

Eichgesetz (1975) Strahlenschutzdosimeter müssen seit 1.1.1977 im Energie-

bereich von 5 keV – 3 MeV geeicht sein (Prüfstrahler-Kalibrierung

slide27
Hohe Energieauflösung zur Identifikation des/der strahlenden Nuklide(s) erwünscht

 Heute nahezu ausschließlich Halbleiterdetektoranordnungen (Ge)

Bei entsprechend empfindlicher (hochauflösender) Spektrometeranordnung

ist eine äußerst empfindliche, nuklidspezifische Identifikation von strahlender

Materie möglich (<0,1 Bq/kg).

slide31
REM-Counter:

Abbremsung von schnel-

len und epithermischen

Neutronen im Polyäthy- len, dann 6Li (n, )3H-

Nachweisprozess.

Einzig Dosisäquivalent

anzeigender Detektor.

Messgrenze: ca. 1 Sv/h

Fehlende Ladung  fehlende primäre Ionisation

komplizierte, größere Detektoren

slide33

Vor Funktionskontrolle Prüfung des Strahlenmessgerätes auf Anpassung an das

Messproblem!

 - geeigneter Detektor

- ausreichende Empfindlichkeit

- geeignete Messbereiche

- ausreichende Genauigkeit

- Temperaturfertigkeit

- Wetter- und Luftfeuchtigkeitsempfindlichkeit

- Langzeitkonstanz

slide34

-optische bzw. akustische Anzeige

- Nulleffektmessung

- Eichpräparate messen

geringer Wirkungsgrad des Detektors

Zeitkonstante von Detektor und Nachweiselektronik

Zeitkonstante der Anzeige

Influenzwirkung

Nichtbeachtung von Richtungsabhängigkeiten

Absorption im Detektorfenster

Strahlungshintergrund

slide35
Annahme: Kontamination mit:

max. Halbraum erfassbar

<1000 Bq/kg

Es werden nur 200g (1 Kopf)

gemessen

< 200 Bq

Eigenabsorption / Geometrie

< 100 Bq

Wirkungsgrad des Detektors (-Str.)

tatsächliches Messsignal:

2000 Bq/kg

< 5 Bq

Beispiel: sog. Kontaminationskontrolle an Salatköpfen nach Tschernobyl-Unfall:

d.h. Sie messen ein Signal in der Größenordnung des Nulleffektes

slide36

4. Abschirmung ionisierender Strahlung

Bei der Abschirmung von ionisierender Strahlung muss prinzipiell zwischen der Abschirmung geladener und neutraler (Teilchen–) Strahlung unterschieden werden.

Abschirmung geladene Teilchen (, , p):

Da die geladene Teilchenstrahlung eine begrenzte Reichweite Rmax in Materie hat,

gilt:

Rmax = f(E) < dmindAbs > dminD(primär) = 0

D. h. auf Grund der endlichen Reichweite Rmax geladener Teilchenstrahlung in Materie existiert eine endliche Dicke dmin, in der die gesamte primäre Teilchen-strahlung absorbiert wird. Ist die Dicke der Abschirmung dAbs größer als diese Dicke bzw. die maximale Reichweite, wird hinter dieser Abschirmung überhaupt keine Primärstrahlung mehr registriert. Die Primärdosis Dp ist null.

Durch die Abbremsung der Teilchenstrahlung im Absorber entsteht jedoch immer

mehr oder weniger Sekundärstrahlung (Bremsstrahlung). 

slide37

Strahlung/Energie

Rmax

Luft H2O/Gewebe Al

0,1 MeV

0,1 m

0,1 mm

0,05 mm

1 MeV

3 m

5 mm

1,5 mm

10 MeV

39 m

6 cm

20 mm

5 MeV

6 cm

< 0,1 mm

< 0,1 mm

8 MeV

8 cm

< 0,1 mm

< 0,1 mm

Maximale Reichweite Rmax von – bzw. –Strahlung

in Luft, Wasser und Aluminium

slide38

Abschirmung neutrale Teilchen (n, ):

Die Abschirmung neutraler Strahlung ist niemals vollständig möglich. Die Intensität der Strahlung kann jedoch durch entsprechendes Material und durch

eine entsprechend große Abschirmdicke (ggf. Materialkombination) beliebig reduziert werden. Es gilt:

DmaxDtoleranz wenn dAbsdmin

Für Abschirmberechnungen ergeben sich daher meist folgende Fragestellungen:

 Reicht eine vorhandene Abschirmung aus, um bei der betreffenden

Strahlungsquellstärke (Aktivität) die Einhaltung der vorgegebenen Dosis-

Grenzwerte zu gewährleisten?

 Wie stark und aus welchem Material (bzw. Materialkombination) muss die

Abschirmung sein, um diese vorgegebenen Grenzwerte einzuhalten?

slide39

Für den Strahlenschutz und insbesondere für den Strahlenschutz in der

Medizin ist die Abschirmung von Röntgen– bzw. –Strahlung von

herausragender Bedeutung, da es sich um Strahlung großer Reichweite handelt

mit der in vielen Bereichen umgegangen wird.

  • Die Abschirmung von Röntgen– und –Strahlung unterscheidet sich bei gleicher

Energie nicht, Wirkung und Abschirmmaßnahmen sind identisch. Sowohl

Röntgen– als auch –Strahlung sind elektromagnetische Wellenstrahlung oder

Photonen–Strahlung, Für die Absorption ist der Ausdruck „Photonenabsorption“

gebräuchlich.

  • Da die exakte Durchführung von Abschirmberechnungen zu relativ schwierigen

mathematischen Problemstellungen führen kann, wird meist von der verein-

fachenden Annahme ausgegangen, dass die Quelle punktförmig ist (i.d.R.

nur geringer Fehler!).

  • Bei der Berechnung erweist es sich als problematisch, die Erzeugung von

„Sekundärphotonen“ zu erfassen, die durch Streu– und Wechselwirkungs­

prozesse im Abschirmungs– oder Umgebungsmaterial entstehen. Ihr Einfluss

wird mit Hilfe des sog. AufbaufaktorsB erfasst

slide40

Die verschiedenen Strahlungsanteile,

die bei der Abschirmungsberechnung

berücksichtigt werden müssen, sind:

1) durchgehende Strahlung

2) im Abschirmmaterial absor-

bierte Strahlung

3) gestreute Strahlung

  • 3a) im Abschirmmaterial heraus-
  • gestreute Strahlung, die durch
  • den Streueffekt nicht die
  • Person trifft
  • 3b) im Abschirmmaterial erzeugte
  • („aufgebaute“) „Sekundär“–
  • Strahlung, die aufgrund der
  • Streuung die Person trifft

3c) in der Umgebung (im Boden)

aufgebaute „Sekundär“–Strah-

lung, die aufgrund der Streuung

die Person trifft

slide41

.

.

·      D ges Gesamt–Dosisleistung [Sv/h], emittiert die

Quelle Photonen verschiedener Energie,

so ergibt sich E ges als Summe der Teil–

Dosisleistungen.

·      D(E): Teil–Dosisleistung, die von Photonen mit der

Energie E erzeugt wird [Sv/h]

·     A Aktivität der „Punktquelle“ [Bq]

·      E: Energie der emittierten Photonen

·     p(E): Wahrscheinlichkeit für die Emission eines

Photons der Energie E pro Zerfall in [%]

·     k(E): Dosisleistungsumrechnungsfaktor für Photonen

der Energie E [Svcm2  s  h–1] (tabelliert)

.

Die Dosisleistung Dges, der eine Person Pim Abstand r von einer Photonenquelle der Aktivität A ausgesetzt ist, muss als Summe von „Einzel“–Dosisleistungen D(E) für alle von der Quelle emittierten Photonenenergien E berechnet werden.

·B(E, b): Aufbaufaktor für das verwendete Ab

schirmmaterial und die verwendete Ab-

schirmgeometrie in Abhängigkeit von E

und b (tabelliert für viele Materialien)

·      deff = d / cos: effektive Weglänge in der

Abschirmung

·      b = (E) . deff: Abschirmweglänge in

Relaxationslängen, o. Dimension

·      (E): linearer Schwächungskoeffizient für Pho

tonen der Energie E für das verwendete

Abschirmmaterial [cm–1]

·      d: Dicke der Abschirmung

: Durchdringungswinkel der Strahlung

slide42

Berechnung der Dosisleistung (vereinfacht)

Teil (1) der obigen Gleichung stellt die Dosisleistung dar, die von einer Quelle der Aktivität A im Abstand r erzeugt wird, wenn keine Abschirmung vorhanden ist und keine Strahlung durch streuende Umgebung aufgebaut wird. k(E), die energieabhängige Dosisleistungs–Aktivitäts–Proportionalitätskonstante, kann für verschiedene Isotope/Isotoplinien aus Tabellen oder aus der entsprechenden graphischen Darstellung entnommen werden. Für eine Punktquelle ergibt sich die bekannte Abnahme der Dosisleistung mit dem Abstand von der Quelle proportional zu 1/r2.

Teil (2) erfasst die Erhöhung der Dosisleistung durch Aufbaustrahlung, die entweder im Absor-ber oder in der Umgebung (Wände, Boden, Geräte etc.) durch Streuung zur exponierten Person gelenkt wird. Für Ephoton < 500 keV kann B(E, b) in erster Näherung vernachlässigt und durch einen 20 %igen Zuschlag zur Abschirmdicke ausgeglichen werden. Für große Photonen-energien (z. B. Co 60) muss B(E, b) berücksichtigt werden (tabelliert für gängige Materialien).

Teil (3) beschreibt die dosisvermindernde Wirkung der Abschirmung. Sie wächst exponentiell (überproportional) mit der Dicke d und der Absorptionsfähigkeit (E) ( b =  (E) . deff )

slide43

Aber auch diese vereinfachte Gleichung für die Dosisleistung kann nicht nach d

aufgelöst werden  das wäre wünschenswert!!

Zur Vermeidung zeitraubender Prozeduren werden die Gleichungen gewöhnlich

für einen Annahme–(Schätz–)Wert von d gelöst und dieser Vorgang wird ggf.

solange wiederholt, bis die geeignete Abschirmdicke d ermittelt ist, die die Dosis-

leistung auf den vorgegebenen Dosisleistungswert (gesetzliche Vorschrift oder

Auflage) reduziert.

Die Abschirmungsberechnungen müssten theoretisch für jede der vom Strahler

emittierten Energien durchgeführt werden. Praktisch geschieht dies meist nur

für die durchdringendste (i. Allg. die höchste) Energie.

Beispiel: notwendigen Abschirmdicken

Ein Transportbehälter ist für den Transport von Mn 52 (Emax = 1,4 MeV) mit

einer Aktivität von 3,71010 Bq dann erlaubt, wenn die Dosisleistung im Abstand

von 1 m weniger als 10 Sv/h beträgt.

 eine Bleiwandstärke von 110 mm ist erforderlich.

slide44

Absorptionsmechanismen

Der lineare Schwächungskoeffizient  setzt sich gemäß:

 =  +  + 

aus den Absorptionskoeffizienten  (Photoeffekt–Koeffizient),

Streukoeffizienten 

Paarbildungskoeffizienten

zusammen. Jeder dieser drei Koeffizienten beschreibt einen charakteristischen

Wechselwirkungsprozess der Photonen mit dem Absorbermaterial, bei dem das

Photon Energie verliert.

Die Photoeffektabsorption  (ein Absorberatom–Hüllenelektron wird durch das

Photon angeregt/ionisiert) bildet i. d. R. (EPh < 1 MeV) den Hauptabsorptions-

mechanismus.

Der Streukoeffizient  wiederum setzt sich additiv aus den drei

Anteilen, klassischer Rayleigh–Streuung kl, Comptonstreuung Cs und der

Comptonabsorption Ca zusammen.

Paarbildungkoeffizient ein Photon erzeugt zwei Elektronen!

 ist erst für EPh > 1 MeV relevant!

slide45

Beispiel :

Massenschwächungskoeffi-

zient / von Blei (Pb) ,

sowie seine Zusammenset-

zung aus den einzelnen

Schwächungsanteilen gemäß

der Schwächungskoeffienten

slide46

Massenschwächungs-

koeffizient µ /

für:

Blei (Pb = 11,3 g/cm3),

Kupfer (Cu = 8,9 g/cm3),

Aluminium (Al = 2,7 g/cm3)

Luft (Luft = 0,0013 g/cm3).

slide47

Strahlung

Energie

MeV

/cm2/g

Al Cu Pb

d1/2mm

Al Cu Pb

d1/100mm

Al Cu Pb

Fe(K)

0,006

94

98

420

0,03

0,01

0,001

0,2

0,06

0,01

W(K)

0,06

0,3

1,5

5

10

0,6

0,1

67

4

0,8

Ir 192

0,3

0,1

3

7,7

0,2

50

1,4

Co 60

1,33

0,5

12

82

Massenschwächungskoeffizient /, Halbwertsdicke d1/2 und

1/100-Dicke d1/100(Dicke des Absorbermaterials, das die Intensität

der eingestrahlten Photonen auf die Hälfte bzw. ein Hundertstel

abschwächt) für einige Photonenenergien und Absorbermaterialien.

Achtung, hinter großflächigen Abschirmungen werden of erheblich

geringere Werte der Schwächung gemessen (Aufbaufaktor,

“Linsenwirkung“ durch Streuung).

slide48

Faustformel zur groben Abschätzung der Dosisleistung für eine Quelle der Aktivität A:

Für eine grobe Abschätzung der Dosisleistung im Abstandr = 1 m in Luft von

einer Quelle ionisierender Strahlung mit der Aktivität A (keine Aufbaustrahlung

B(E, b) = 1) wird für die Dosisleistungsumrechnungs– (spezifische Gamma-

trahlen–) Konstante ein Wert von  = k / 4 = 0,25 mSv  m2 h–1 GBq–1

verwendet. Dieser Wert führt für Photonenenergien zwischen 0,01 MeV und

2 MeV zur Überschätzung der Strahlenwirkung mit der sog. Faustformel:

4 GBq, 1 m  1 mSv/h

4 MBq, 1 m  1 Sv/h

4 kBq, 1 m  1 nSv/h

Dnat, extern≈ 100 nSv/h

 400 kBq in 1m

  • Die Faustformelabschätzung sollte Anlass geben zu:
  • ·      - „sicherheitshalber“ eine vorhandene Abschirmung wirklich einzusetzen oder einfache
  • („Bleiziegel“–) Abschirmungen aufzubauen
  • ·      - genauer über Exposition bzw. Abschirmung nachzudenken (Rechnung)
  • - sich selbst bzw. Mitarbeitern zu verdeutlichen, dass eine Exposition z. B. im Vergleich
  • zur natürlichen Belastung vernachlässigbar ist
slide49

Aufgrund der bereits geschilderten grundsätzli-

  • chen WW-Eigenschaften geladener Teilchen,
  • ( hier Elektronen mit Materie)
  • Erzeugung von sekundärer „Bremsstrahlung“

durch Wechselwirkung

  • sollte eine Abschirmung für –Strahlung
  • aus einer dicken Abschirmung aus leichtem
  • Material (schwache WW, wenig Bremsstrahl-
  • ung)und einer dünnen Abschirmung aus
  • schwerem Material bestehen.
  • Im leichten Material soll die –Strahlung voll-
  • ständig absorbiert werden (d1 > Rmax) und dabei
  • wenig sekundäre Strahlung erzeugen ( Ab-
  • schirmmaterial mit kleiner Kernladungszahl Z).
  • Im schweren Material soll die erzeugte Brems-/
  • Sekundärstrahlung absorbiert werden
  • ( großes Z).
slide50

Luft

H2O

Al

NaJ

Cu

Pb

g/cm3

0,0013

1

2.7

3.7

8.92

11.35

R,max

6.0 m

7.6 mm

3 mm

2 mm

0.9 mm

0.67 mm

Reichweite der –Strahlung von P32 (E = 1,7 MeV)

slide51

4.4 Abschirmung von –Strahlung

Eine Abschirmung gegen –Strahlen ist entbehrlich, da aufgrund der geringen

Reichweite in Materie die –Strahlung bereits durch die Kleidung bzw. die tote

Hornhautschicht der Haut absorbiert wird. Die direkte Kontamination der Körper-

oberfläche muss jedoch unbedingt vermieden werden, da sich sonst die Gefahr

der Inkorporation ergibt, die aufgrund der großen relativen biologischen Wirk-

samkeit der –Strahlung im Gewebe (Q–Faktor = 20) schlimme Folgen haben kann.

4.5 Abschirmung von Neutronen–Strahlung

Für die Abschwächung von Neutronen (Berech-

nung schwierig !!) eignen sich auf Grund der

fehlenden elektrischen Wechselwirkung nur

leichte Elemente (Energieverlust durch direkte

Übertragung von Energie im elastischen Stoß);

besonders alle Stoffe, die Wasserstoff enthal-

ten (H2O, Plastik, Paraffin usw.). Blei ist dage-

gen nahezu wirkungslos für die Abschirmung

von Neutronenstrahlung. Bei der Abschwächung

von Neutronen entsteht eine sehr harte –Strah-

lung (n, –Reaktionen), die durch eine zweite, für

–Strahlung geeignete Abschirmung (z. B. Blei)

abgeschwächt werden muss.