Detectie

Stralingsbescherming
deskundigheidsniveau 5
Frits Pleiter
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
1
Indeling


atoom- en kernfysica
wisselwerking
o
röntgentoestel
afscherming
detectie
o
radiobiologie
o
o


•
het objectieve risico van straling
•
subjectieve risicoacceptatie
grootheden en eenheden
wet- en regelgeving
o
praktische stralingshygiëne
o
afval
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
(1)
(3)
(2)
(3)
(4)
(6)
(6)
(6)
(5)
(7)
(8 - 10)
(11)
2
Detectie

ionisatiedetector

scintillatiedetector

fotografische emulsie

elektronische meetapparatuur
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
3
Detectie
ionisatiedetector
gasgevulde detector
ionisatiekamer
proportionele telbuis
Geiger-Müllerbuis
lucht, aardgas, edelgas, ...
100 - 1500 V
kathodewand
telgas
anodedraad
halfgeleiderdetector
germanium (-straling)
silicium (-straling, röntgenstraling)
500 - 3000 V
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
4
Detectie
ionisatie
kathodewand
ioniserende
straling
anodedraad
gasatoom
positief ion
negatief elektron
kathodewand
ionisatie-energie = 34 eV
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
5
Detectie
gasversterking
kathodewand
ioniserende
straling
1
2
2
2
anodedraad
primaire elektronen
worden versneld,
botsen met atomen
en veroorzaken
secundaire ionen
23/07/2017
1
2
kathodewand
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
primaire lading
secundaire lading
positief ion
negatief elektron
6
Detectie
invloed van anodespanning
15
log(Nion )
recombinatiegebied
ionisatiekamergebied
proportioneel gebied
onvolledig proportioneel
Geiger-Müllergebied
gasontladingsgebied
10
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
V
VI
IV
10
III
I
5
II
-deeltje
-deeltje
0
0
500
1000
1500
anodespanning (V)
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
7
Detectie
proportionele telbuis
proportionele telbuis
resolutie bij 6,4 keV is 17%
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
8
Detectie
Geiger-Müllerbuis
eenvoudige constructie en goedkoop
positieve ionen schermen anode af
daardoor geen gasversterking meer
constante signaalgrootte > 10 V
dode tijd  > 0,1 ms
 ware teltempo > gemeten teltempo
secundaire elektronen uit kathodewand worden versneld
en veroorzaken opnieuw een signaal, enzovoorts
om dit te voorkomen wordt een doofgas toegevoegd
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
9
Detectie
voorbeelden van gasgevulde detectoren
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
10
Detectie
halfgeleiderdetector
ionisatie-energie  3 eV
voordelen
hoog telrendement
grote energieresolutie
nadelen
geen gasversterking
koelen tot 80 K
duur
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
11
Detectie
halfgeleiderdetector
Ge-detector
resolutie bij 661 keV is 0,4%
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
12
Detectie
scintillatiedetector
anorganische scintillator
NaI, BaF2, ZnS, BGO
bevatten een fluorescerende toevoeging, bijvoorbeeld NaI(Tl)
organische scintillator
anthraceen, stilbeen, plastic, vloeistof
bevatten meestal een fluorescerende toevoeging
chemische en optische doving
thermoluminescentiedetector (TLD)
CaF2, LiF, Li2B4O7
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
13
Detectie
fotomultiplicatorbuis
wisselwerking van -foton met scintillator  lichtfoton
wisselwerking van lichtfoton met fotokathode  foto-elektron
foto-elektron botst op 10 - 14 elektrodes
bij elke botsing ontstaan 2 - 3 secundaire elektronen
in NaI is ongeveer 500 eV per foto-elektron nodig
ioniserende
straling
fotokathode elektronen anode
licht
scintillatiekristal
23/07/2017
dynode
contactpinnen
fotomultiplicatorbuis
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
14
Detectie
scintillatiedetector
NaI-detector
resolutie bij 5,9 keV is 43,5%
resolutie bij 662 keV is 7%
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
15
Detectie
voorbeelden van scintillatiedetectoren
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
17
Detectie
fotografische emulsie
filmbadge
als persoonsdosismeter volledig verdrongen door de TLD
autoradiogram
analytisch hulpmiddel in de chemie en biochemie
meer en meer verdrongen door halfgeleidertechnieken
röntgenfoto
diagnostisch hulpmiddel in de medische wereld
meer en meer verdrongen door halfgeleidertechnieken
kernemulsie
detector voor elementaire deeltjes in kosmische straling
vervangen door apparatuur met een volume > 1000 m3
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
18
Detectie
detector voor elementaire deeltjes
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
19
Detectie
keuze van detector
keuze van detector wordt bepaald door wat men wil meten
(en door de hoeveelheid geld die er beschikbaar is)
dosis of dosistempo
radioactieve besmetting
-, -, -straling
identificatie van nuclide
in het laatste geval moet men de energie bepalen (spectroscopie)
met behulp van een veelkanaalsanalysator
tegenwoordig is dit vaak een insteekkaart in de computer
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
20
Detectie
keuze van detector
dosistempometer
aanwijzing in sievert per tijdseenheid
volstrekt ongeschikt als besmettingsmonitor
besmettingsmonitor
aanwijzing in aantal telpulsen per tijdseenheid
volstrekt ongeschikt als dosistempometer
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
21
Detectie
keuze van detector
-besmetting
ZnS met zeer dun venster
gasgevulde detector met zeer dun venster
vloeistofscintillatieteller
-besmetting
gasgevulde detector met dun venster
Si-detector met dun venster
(geen Ge vanwege gevoeligheid voor -achtergrond)
vloeistofscintillatieteller
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
23
Detectie
keuze van detector
-besmetting
NaI-detector
gasgevulde detector met groot oppervlak en lage achtergrond
Ge-detector
Si-detector met dun venster (voor röntgenstraling)
vloeistofscintillatieteller (als E < 50 keV)
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
24
Detectie
veelkanaalsanalysator
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
26
Detectie
kalibratie van energieschaal
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
27
Detectie
kalibratie van telrendement
23/07/2017
stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5
28