Kapitel 7.4: Nachweismethoden für ionisierende Strahlung - PTB

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424 7.4 Nachweismethoden für ionisierende Strahlung rekombination dem Kehrwert der elektrischen Feldstärke (E=U/d,d ist der Elektrodenabstand) proportional. Sie nimmt nur bei Feldstärken kleiner als 4 V/cm Werte an, die berücksichtigt werden müssen, z. B. bei den großen, zur Realisierung der Einheit der lonendosis benutzten Freiluftkammern. - Beider Rekombination durch Diffusiongelangt ein Teil der Ladungsträger durch Diffusion gegen die Richtung des angelegten Feldes zur „falschen" Elektrode. Dieser Beitrag zur Rekombination hängt von der angelegten Kammerspannung U, dagegen nicht von der Feldstärke E ab. Die Diffusion trägt nur bei kleinen Spannungen (weniger als lOV) und kleinen Plattenabständen (kleiner als 1 cm) merklich zu Sättigungsverlusten bei. Die Feldstärke, bei der Sättigung erreicht wird, ist um so größer, je größer die lonisierungsdichte und je höher der Gasdruck ist. Wegen der geringeren Rekombination zwischen Elektronen und positiven Ionen ist in reinen Edelgasen und in reinem Stickstoff Sättigung leichter zu erreichen als in elektronegativen Gasen, die durch Anlagerung von Elektronen zur Bildung negativer Molekülionen neigen. Bei a-Strahlen sind wegen der hohen lonendichte längs der Bahnen zur Vermeidung der Rekombination wesentlich höhere Feldstärken erforderlich als bei Elektronen, vor allem dann, wenn die Bahnen in Richtung der Feldlinien verlaufen. Bei Hochdruck-Ionisationskammern, wie sie zur Messung niedriger Dosisleistungen in Luft (Umgebungsstrahlung) verwendet werden, ist bei Verwendung elektronegativer Gase (Sauerstoff) auch bei den höchsten, praktisch erreichbaren Feldstärken keine Sättigung zu erzielen; meist wählt man reinen Stickstoff. Näherungsformeln Die folgenden Formeln liefern Korrektionsfaktoren für Sättigungsdefizite kleiner als etwa 10% und planparallele Ionisationskammern bei kontinuierlicher Strahlung {D in Gy/s, Elektrodenabstand d in mm, U in V): A:, = 1 + 2,4 bd^/U^ für Volumenrekombination (7.63) K=\ ^ 0,0044 djU für Anfangsrekombination (7.64) ki = \ + 2 kaT/eU für Rekombination durch Diffusion (7.65) Gl. (7.63) für die Volumenrekombination stellt den gewöhnlich zu benutzenden Korrektionsfaktor dar (vgl. 7.8.4.2). Der in Gl.(7.64) für die Anfangsrekombination aufgeführte Zahlenwert 0,0044 gilt für Röntgenstrahlung mit Erzeugungsspannungen größer als 120 kV und hat nur für Werte der elektrischen Feldstärke f//£/
7.4.2 Nachweis mittels Ionisation in Gasen 425 Für die Volumenrekombination durch gepulste Strahlung gilt unter den oben angegebenen Voraussetzungen; k,= \+ 0,54 D^d^/U (7.68) mit Dj in mGy (je Strahlimpuls). Die Rekombination bei gepulster Strahlung für Ionisationskammern mit planparallelen Elektroden wurde von Geiger u. a. (1980) untersucht, für zylindrische Ionisationskammern von Boag u. Currant (1980), der Einfluß der Luftfeuchte von Takata (1994). Experimentelle Ermittlung des Sättigungsstroms Dazu wird bei kontinuierlicher Strahlung \/I gegen bei gepulster Strahlung gegen \/U aufgetragen. Die Extrapolation von bzw. \/U gegen Null ergibt als Ordinatenabschnitt den Wert l//s. Dies beruht darauf, daß der Kehrwert \/I in der Nähe der Sättigung linear verläuft. Vereinfacht wird dies bei der Zwei-Spannungen-Methode (Boag u. Currant (1980), Almond (1981), Attix (1984)). Bei den Kammerspannungen {/, und U2 (C/, ist die gewöhnlich benutzte Betriebsspannung) werden bei konstanter Dosisleistung und unveränderter geometrischer Anordnung die zugehörigen lonisationsströme I\ und I2 bzw. die Anzeigen M\ und M2 gemessen. Das Verhältnis U^/Ui sollte größer oder gleich drei sein. Bei unbekannten Kammern empfiehlt es sich, die Linearität durch Aufzeichnen der Funktionen zu überprüfen. Ist Linearität gegeben, dann genügen zwei Punkte auf der Kurve 1/M über 1/(7 bzw. 1/t/^, um den Wert l/Mg des Anzeigewertes für Sättigung zu bestimmen (Derikum u. Koos (1993)). Aus der Gleichung einer Geraden durch zwei Punkte ergibt sich der Korrektionsfaktor k^, - für kontinuierliche Strahlung - für gepulste Strahlung k^ = MJM, = , (7.70) jeweils gültig bis zu etwa = 1,05, in Näherung auch noch bis etwa 1,10. Für gepulste und periodisch abgelenkte Elektronenstrahlung („pulsed scanning beam"- oder „pulsed swept beam"-Technik) kann bei der Zwei-Spannungen-Methode k^ nach einer quadratischen Gleichung berechnet werden, deren Koeffizienten von [/i/t/2 abhängen (Weinhous u- Meli (1984), s. auch DIN 6800 Teil 2 (1996); Kurvendarstellung s. Boag (1982)). 7.4.2.3 Zählrohre Zählrohre unterscheiden sich von Ionisationskammern durch die unten beschriebene Vervielfachung der im Gasraum erzeugten Ladungen. Sie stehen heute in bestimmten Anwendungsbereichen in Konkurrenz zu Szintillations- und Halbleiterdetektoren; vor allem in der Strahlenschutzmeßtechnik dürften sie aber ihren Platz behaupten. Sie erlauben den Bau von preiswerten, robusten und häufig tragbaren Geräten mit einfacher Nachweiselektronik. Da Zählrohre in verschiedenen Ausführungen von der Industrie angeboten werden, kommt der Eigenbau nur noch selten in Frage. Die Wirkungsweise der Zählrohre ist zwar recht gut bekannt, doch ist es kaum möglich, ihr Ansprechvermögen für verschiedene Strahlenarten und die Energieabhängigkeit des Ansprechvermö-
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Seite 3 und 4: 7.4.2 Nachweis mittels Ionisation i
Seite 5: 7.4.2 Nachweis mittels Ionisation i
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Seite 23 und 24: 7.4.4 Nachweis mittels chemischer R
Seite 25 und 26: 7.4.4 Nachweis mittels chemischer R
Seite 27 und 28: 7.4.5 Nachweis mittels photographis
Seite 29 und 30: 7.4.6 Elektrische Effekte in Festk
Seite 31 und 32: 7.4.6 Elektrische Effekte in Festk
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Seite 35 und 36: 7.4.8 Biologische Indikatoren 453 D
Seite 37 und 38: 7.4.9 Spezielle Methoden zum Nachwe
Seite 43 und 44: Literatur zu 7.4 461 DIN 5036, Teil
Seite 45 und 46: Literatur zu 7.4 463 Knoll, G.F. (1

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