DE8713241U1

DE8713241U1 - Großflächen-Gamma-Detektor

Info

Publication number: DE8713241U1
Application number: DE8713241U
Authority: DE
Original assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete 8013 Haar De GmbH
Current assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete 8013 Haar De GmbH
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1988-03-03

Description

I i

Großflächen-Gamma-Detektor

Die Erfindung betrifft einen Großflächen-Gamma-Detektor mit einem Flachgehäuse, dessen Flachseitenränder um ein Vielfaches langer sind als dessen Dicke.

Großflächeri-Gamma-Detektoren für den Nachweis radioaktiver Strahlung, insbesondere Gamma-Strahlung, weisen große effektive Strahlungseintrittsflächen auf und eignen sich daher besonders für schnelle Kontaminationsprüfungen großflächiger Objekte.

Es sind Ionisationskammern bzw. Zählrohre bekannt, die in großflächigen Gehäusen im allgemeinen parallel zueinander verlaufende Anodendrähte aufweisen.

Diese Vieldrahtionisationskammern erfordern einen großen hochspannungstechnischen Aufwand. Ein Weiteres Problem ist die mechanische Instabilität der Anodendrähte aufgrund der elektrostatischen Abstoßung.

Aus diesem Grunde sind Großflächendetektoren nach dem Prinzip eines Zählrohres elektrisch und mechanisch besonders aufwendig.

Weitere bekannte Detektoren arbeiten nach dem Szintillationszählerprinzip. Diese Detektoren bestehen im wesentlichen aus einem mit einer Szintillatorflüssigkeit gefüllten Gehäuse und mindestens einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Photomultiplier, dessen Lichteintrittsfenster zur Szintillatorflüssigkeit hin orientiert ist. Der Photomultiplier ist über Lichtleitfasern optisch mit der Szintillatorflüssigkeit verbunden. Durch diese Maßnahme wird die Lichtausbeute des Photomultipliers erhöht.

! S S &idiagr; «

Eine derartige gehäuseexterrie Anordnung des Photomultipliers Und seine Ankopplung über Lichtleitfasern ist aufwendig und erschwert die Handhabung des Detektors.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen Großflächen-^Gamma-Detektor anzugeben, der mit einfachen Mitteln besonders großflächige Wände für die detektionswirksame Strahlungsaufnahme aufweist und einfach zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gehäuse im wesentlichen vollständig mit Szintillatorflüssigkeit gefüllt ist und eine von der Schmalseite her in die Szintillatorflüssigkeit hineinreichende Kammer aufweist, in der ein Photomultiplier mit quer zu den Flachseiten verlaufendem Lichteintrittsfenster im wesentlichen vollständig innerhalb des Flachgehäuses untergebracht ist, und daß das Gehäuse lichtundurchlässige und im Spektralbereich eines Emissionsmaximums der Szintillatorflüssigkeit lichtreflektierende Wände hat.

Gemäß der Erfindung ist der Photomultiplier in einer in die Flüssigkeit hineinreichenden Kammer untergebracht und von den lichtreflektierenden Wänden des Flachgehäuses umgeben. Bei dieser Multiplier-Anordnung ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß Szintillationslicht aus beliebigen Volumenbereichen der Szintillatorflüssigkeit je nach räumlicher Lage der Szintillationsereignisse entweder direkt oder nach Reflexion an den lichtreflektierenden Gehäusewänden auf die Kathode des Photomultipliers trifft und von dem Multiplier registriert wird. Das Flachgehäuse kann großflächige Flachseiten bei hinreichendem Volumen haben. Gamma-Stahlung, die an beliebiger Stelle durch eine der Gehäusewände in die Szintillatorflüssigkeit eintritt und in dieser Szintillationsereignisse eiuslöst, wird auf diese Weise nachgewiesen, selbst wenn nur ein Photomultiplier verwendet wird. Der Photomultiplier ist in geschützter Einbaulage

4 * f *

ti'

innerhalb des Flwohfe'öiiäuses Untergebracht, Wodurch die Handhabung des Detektors wesentlich erleichtert wird.

g Die Ummantelung des Gehäuses mit einer lichtreflektierenden

I Folie und einer darüberliegenden lichtundurchlässigen Folie

§ eernäß Anspruch 2 und 3, stellt eine besonders einfache

3 Möglichkeit dar, das Gehäuse mit lichtreflektierenden und

i; lichtundurchlässigen Wänden zu Versehen.

;; Die bevorzugt in mehreren Lagen das Gehäuse ummantelnde

f; liühtundurchlässige Folie verhindert das Eintreten von

p Umgebungslicht in das Detektorgehäuse, selbst wenn eine der

I Folien perforiert sein sollte, und vermeidet dadurch

I Falschlichtregistrierungen des Photomultipliers.

I Schutzkappen aus steifem Material, die an zwei einander

·; gegenüberliegenden Gehäuseschmalseiten anliegen und durch

-, Bänder am Gehäuse gehalten sind, bieten einen Schutz vor

I Beschädigungen der lichtdichten Ummantelungen insbesondere an

I den Gehäusekanten. Durch vorzugsweise im Bereich einer

I Gehäuseschmalseite vorgesehene Griffe, die sich über die

I Bänder an der den Tragegriffen entfernt gelegenen Schutzkappe

5 abstützen, wird die Handhabung des Detektors zusätzlich

'\ erleichtert. Durch diese Griffanordnung wird eine

•\ Griff befestigung direkt am Gehäuse mit Durchbrüchen der

\ lichtdichten Ummantelungen vermieden.

&igr; Ein quaderförmiges Gehäuse gemäß Anspruch 6 bietet den

I Vorteil, daß aus mehreren aneinandergereihten Detektoren

_ä großflächige, lückenlose Detektorfelder aufgebaut werden

*. können.

Ein aus miteinander verklebten Acrylglaswänden hergestelltes und einschließlich der Klebestellen getempertes Gehäus Anspruch 7 zeichnet sich durch, einfache Herstellbarkeit aus und ist gegen chemisch agressive Szintillatorflüssigkeit resistent. Das Tempern dient zur Vermeidung von Spannungsrißkorrosion insbesondere an den Klebestellen.

Durch die Ausbildung der in die Szintillatorflüssigkeit hineinreichenden Kammer gemäß Anspruch 8 und 9 werden die Gehäuseflachseiten von der mit ihnen verklebten Kammerwand gj

ausgesteift, v/as die mechanische Stabilität des Flachgehäuses verbessert.

Nacnstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine Flachseitenansicht eines Großflächen-Gamma-Detektors, teilweise im Schnitt

Fig. 2 eine Schmalseiteriansicht des Detektors, teilweise im Schnitt und

Fig. 3 eine Vergrößerung eines Ausschnitts in Fig I.

Der in den Figuren in Aufrechtstellung dargestellte und mit 10 bezeichnete Großflächen-Gamma-Detektor umfaßt ein im wesentlichen quaderförmiges Flachgehäuse 12, das mit Szintillatorflüssigkeit 14 gefüllt ist und einen Photomultiplier 16. der in einer in die Szintillatorflüssigkeit 14 hineinreichenden Kammer untergebracht ist.

Das Flachgehäuse 12 ist aus plattenförmigen miteinander verklebten Acrylglaswänden 20 aufgebaut und weist großflächige Flachseiten 22 auf. Die Gehäusehöhe zwischen einei* in der⁴ Zeichnung Unteren UHcI einet* oberen GehäuseöChmaiöeite 24 bzw, 25 sowie die Gehäusebfeite zwischen zwei seitlichen Gehäusesöhmalseiiert 26 bzw, 27 ist um ein Vielfaches größei⁴ als die Gehäusedicke. Das Flaehgehäuöe 12 ist mit einer dijffus lichtjPef lektierenden Folie 36 (2,B, aus Aluminium) und dafüberliegend mit einer iri

i § «Iff I » » · I M I *

•1 III lffl 11

i"i *' &iacgr; &Iacgr; &igr;'&iacgr;&igr;&igr;* j

*»l* S III M HIJ I I·

«a e » &igr; &igr;

■ · ■

zwei gesonderten Lagen übereinandergeschichteten lichtundurchlässxgen Folie 38 (z.B. aus PVC) ummantelt. An der unteren und an der oberen Gehäuseschmalseite 24,25 liegt jeweils eine Schutzkappe 40 aus steifem Material (z.B. Edelstahl) mit um die Gehäusekanten gebogenen Rändern 42 außen an dem Gehäuse 12 an. Zusätzlich befindet sich an der oberen Gehäuseschmalseite 25 und gegebenenfalls an der unteren Gehäuseschmalseite 24 zwischen der Gehäusewand 20 und der Schutzkappe 40 eine Schutzschicht 41 aus elastischem Material. Zwei über die Schutzkappen 40 und im Randbereich über die Gehäuseflachseiten 22 verlaufende, das Gehäuse 12 umspannende und mit Klemmhülsen 44 zusammengehaltene Bänder 46 befestigen die Schutzkappen 40 am Gehäuse 12. Als Bänder 42 können gewöhnliche Verpackungsbänder verwendet werden. An der oberen Gehäuseschmalseite 25 befinden sich Tragegriffe 48, die jeweils von einer sich über die Schmalseite 25 erstreckenden Bandschlaufe 50 gehalten werden. Die Enden der Bandschlaufen 50 sind mit Klemmhülsen 54 an den Bändern 46 befestigt. Durch diese Anordnung der Tragegriffe 48 wird eine Griffbefestigung direkt am Flachgehäube 12 mit Durchbrüchen der Fclienummantelungen vermieden. Im Bereich zwischen den Tragegriffen 48 sind auf der Schutzkappe 40 an der oberen Gehäuseschmalseite 25 elektronische Komponenten des Photomultipliers 16 in einem Schutzgehäuse 56 untergebracht.

Die Kammer 18 ist bevorzugt aus Acrylglas mit hoher Resistenz gegen chemisch agressive Szintillatorflüssigkeit gefertigt und weist die Form eines dünnwandigen zylindrischen Rohres auf. An der oberen Gehäuseschmalseite 25 durchdringt die Kammer 18 eine kreisförmige öffnung 58 in der Mitte der Gehäusöwand 20 und ist im Bereich dieser öffnung 58 mit dem Gehäuse 12 verklebt, Von der oberen Gehäuseschmalseite 25 her erstreckt sich die Kammer 18 axial ZUr Gehäusemitte hin in die SaintillätörflüsSigkeit 14 hinein, An der in die Flüssigkeit 14 eintauchenden Stirnseite 60 ist die Kammer mit einer quer zu den GehäuSeflachsei ten 22 verlaufenden lichtdurchlässigen stegförmigen Wand 62 verschlössen. Die

stegförmige Wand 62 grenzt mit .zwei einander

gegenüberliegenden Seiten 64 an die Gehäuseflachseiten 22 an und ist dort mit den Gehäuseflachseiten 22 verklebt. Dadurch werden die Gehäuseflachseiten 22 ausgesteift.

Der Photo-multiplier 16 hat eine im wesentlichen zylindrische Form und ist axial in die Kammer 20 eingeführt. Er weist ein an die stegförmige Wand 62 angrenzendes, zur unteren
Gehäujeschmalseite 24 hin orientiertes stirnseitiges
Lichteintrittsfenster 66 auf.

An der der oberen Gehäuseschraalseite 25 zugewandten
Stirnseite des Photomultipliers 16 ist eine durch eine
Zugriffsöffnung 68 der Schutzkappe 40 und e'er elastischen
Schutzschicht 41 in die Kammer 18 eingeführte Stopfbuchse 70 angeordnet, die über elastische Distanzringe 72 den
Photomultiplier 16 in seiner achsialen Lage in der Kammer 18 fixiert. Die Stopfbuchse 70 umfaßt zwei ringförmige, achsial in die Kammer 18 eingeführte Hülsen 74, 76>^{die mit} Schrauben gegeneinander verspannt sind und dabei einen in einer
ringförmigen Nut 80 umlaufenden Quetschring 82 gegen die
Innenwand der Kammer 18 drücken.

Der vorstehend beschriebene und in den Figuren in einer
Aufrechtstellung dargestellte Großflächen-Gamma-Detektor 10
ist bezüglich seiner Funktionsweise nicht auf diese
Aufrechtstellung beschränkt, sondern kann :.n an sich
beliebigen Lagen betrieben werden. Die lichtdurchlässige
stirnseitige Wand 62 der Kammer 18 kann beispielsweise auch gewölbt ausgebildet sein.

Vorteilhaft ist es, daß der Photomultiplier 16 nach Entfernen der Stopfbuchse 70 schnell und einfach aus der Kammer 18 zu
entfernen ist, ohne daß die Szintillatorflüssigkeit 14
abgelassen werden muß. Umgekehrt ist ein einfaches
Auswechseln der Szintillatorflüssigkeit 14 durch eine
Verschfaubbare Flüssig'keitsdurchlaßöffnUhg 84 möglidh, ohne
den Photomultiplier 16 ausbauen zu müssen.

•»II Il I

Il Il I III t I I I I I

Es kann eine preiswerte, auf Mineralöl basierende Szintillatorflüssigkeit 14 verwendet werden, die eine gute Lichttransmission im Spektralbereich ihres Emissionsmaximums aufweist. Das Flachgehäuse 12 sollte bis auf ein kleines Restvolumen für eine etwaige Wärmeausdehnung der Szintillatorflüssigkeit 14 vollständig mit Szintillatorflüssigkeit 14 gefüllt sein.

11 &igr; &igr; &igr;

Claims

Patentanwälte Dipb.^-&Idigr;&ngr;&ogr;.,&EEgr;. Wra/jkMkwN,; Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. RA.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LisKA, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

8000 MÜNCHEN 86

POSTFACH 860820 ^₁ Q ftt«

MDHISTRASSE 22

TELEFON (0S9) «03 52

TELEX 5 22 621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN

Münchener Apparatebau für elektronische Geräte GmbH Hans-Stießberger-Str. 2 8013 Haar

Großf lächen-Gairana-Detektor

Schutzansprüche

1, Großflächen-Gamma-Detektor mit einem Flachgehäuse (12), dessen Flachseitenränder um ein Vielfaches langer sind als dessen Dicke,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (12) im wesentlichen vollständig mit Szintillatorf lüssickeit (14) gefüllt ist und eine von einer Schmalseite (25) her in die Szintillatorflüssigkeit (14) hineinreichende Kammer (18) aufweist, in der ein Photomultiplier (16) mit quer zu den Flachseiten (22) verlaufendem Lichteintrittsfenster (66) im wesentlichen vollständig innerhalb des Gehäuses (12) untergebracht ist und daß das Gehäuse (12) lichtundurchlassige und im Spektralbereich eines Bmissionsmaximums der Szintillatorflüssigkeit (14) lichtreflektierende Wände (36) hat.

■ · ItI
2. Grcßflächen-Gamma-Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Gehäuses (12) aus lichtdurchlässigem Material bestehen, und daß das Gehäuse (12) außen mit einer lichtreflektierenden Folie (36) und darüber mit einem lichtundurchlässigen Mantel (38) ummantelt ist.
3. Großflächen-Gamma-Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige Mantel (38) aus wenigstens einer vorzugsweise in mehreren übereinanderliegenden Lagen einer lichtundurchlässigen Folie (38) besteht.
4. Großflächen-Gamma-Detektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei einander gegenüberliegenden Gehäuseschmalseiten (24, 25) Schutzkappen (40) aus steifem Material mit ura die Gehäusekanten gebogenen Rändern (42) den lichtundurchJässigen Mantel (38) umschließen und mit mindestens einem, über die Schutzkappen (40) verlaufenden, das Gehäuse (12) umspannender. Band (46) am Gehäuse (12) gehalten sind.
5. Großflächen-Gamma-Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Tragegriff (54) vorzugsweise im Bereich einer Gehäuseschmalseite (25) vorgesehen ist, der sich über das Band (46) an der dem Tragegriff (54) entfernt gelegenen Schutzkappe (40) abstützt.
6. Großflächen-Gamma-Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) im Wesentlichen quaderförmig iät»

I litt ti I II lly« « I I I i I * · i I «

ti I I >l «till!

• &igr; < a itii &igr; · >

ill < &igr; . ·· <

tt t * ret»*·* til . &igr; &igr; · &igr; ·

Il III -Il 11 «
7. Großflächen-Gämma-Detektör nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet/

daß das Gehäuse (12) im wesentlichen aus miteinander verkleb^ ten, vorzugsweise aus Acrylglas hergestellten Wänden (20) besteht und einschließlich der Klebestellen getempert ist.
8. Großflächen-Gamma-Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (18) langgestreckte Form hat und mit einem Ende etwa von der Mitte einer der Schmalseiten (25) des Gehäuses (12) ausgeht, sich mit ihrer Längsachse im wesentlichen senkrecht zu dieser Schmalseite (25) erstreckt und an ihrem anderen in die Szintillatoflüssigkeit (14) eintauchenden Ende mit einer dem Lichteintrittsfenster (66) des Photomultipliers (16) eng benachbart gegenüberliegenden lichtdurchlässigen Wand (62) verschlossen ist und daß mindestens eine Kammerwand mit den Gehäuseflachseiten (22) verklebt ist.
9. Großflächen-Gamma-Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (18) als vorzugsweise zylindrisches Rohr ausgebildet ist, wobei die dem Lichteintrittsfenster (66) benachbarte, das Rohr verschließende lichtdurchlässige Wand

(62) mit den Gehäuseflachseiten (22) verklebt ist und daß der Photomultiplier (16) mittels einer in das Rohr eingesetzten Stopfbuchse (70) in der Kammer (16) fixiert ist, wobei die Stoffbuchse (70) zwei gegeneinander axial verspannbare Hülsen (74, 76) und einen axial zwischen den Hülsen (74, 76) angeordneten Quetschring (86) aufweist.