Stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5

1
Stralingsbeschermingdeskundigheidsniveau 5

• Frits Pleiter

2
Indeling

• atoom- en kernfysica (1)
• wisselwerking (3)
• röntgentoestel (2)
• afscherming (3)
• detectie (4)
• radiobiologie (6)
• het objectieve risico van straling (6)
• subjectieve risicoacceptatie (6)
• grootheden en eenheden (5)
• wet- en regelgeving (7)
• praktische stralingshygiëne (8 - 10)
• afval (11)

3
Detectie

• ionisatiedetector
• scintillatiedetector
• fotografische emulsie
• elektronische meetapparatuur

4
Detectieionisatiedetector

• gasgevulde detector
• ionisatiekamer
• proportionele telbuis
• Geiger-Müllerbuis
• lucht, aardgas, edelgas, ...
• 100 - 1500 V
• halfgeleiderdetector
• germanium (?-straling)
• silicium (?-straling, röntgenstraling)
• 500 - 3000 V

5
Detectieionisatie
ionisatie-energie 34 eV
6
Detectiegasversterking

• primaire elektronen
• worden versneld,
• botsen met atomen
• en veroorzaken secundaire ionen

7
Detectieinvloed van anodespanning

• recombinatiegebied
• ionisatiekamergebied
• proportioneel gebied
• onvolledig proportioneel
• Geiger-Müllergebied
• gasontladingsgebied

8
Detectieproportionele telbuis
proportionele telbuis resolutie bij 6,4 keV is 17
9
DetectieGeiger-Müllerbuis

• eenvoudige constructie en goedkoop
• positieve ionen schermen anode af
• daardoor geen gasversterking meer
• constante signaalgrootte gt 10 V
• dode tijd ? gt 0,1 ms
• ? ware teltempo gt gemeten teltempo
• secundaire elektronen uit kathodewand worden
  versneld
• en veroorzaken opnieuw een signaal, enzovoorts
• om dit te voorkomen wordt een doofgas toegevoegd

10
Detectievoorbeelden van gasgevulde detectoren
11
Detectiehalfgeleiderdetector

• ionisatie-energie ? 3 eV
• voordelen
• hoog telrendement
• grote energieresolutie
• nadelen
• geen gasversterking
• koelen tot 80 K
• duur

12
Detectiehalfgeleiderdetector
Ge-detector resolutie bij 661 keV is 0,4
13
Detectiescintillatiedetector

• 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

14
Detectiefotomultiplicatorbuis

• 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

15
Detectiescintillatiedetector
NaI-detector resolutie bij 5,9 keV is
43,5 resolutie bij 662 keV is 7
16
Detectiethermoluminescentiedetector (TLD)

• bij wisselwerking komen elektronen in
  metastabiele toestand
• tijdens verwarming gaat elektron naar de
  grondtoestand
• hierbij wordt infrarood licht uitgezonden

17
Detectievoorbeelden van scintillatiedetectoren
18
Detectiefotografische emulsie

• filmbadge
• als persoonsdosismeter volledig verdrongen door
  de TLD
• autoradiogram
• analytisch hulpmiddel in de chemie en biochemie
• meer en meer verdrongen door halfgeleidertechniek
  en
• röntgenfoto
• diagnostisch hulpmiddel in de medische wereld
• meer en meer verdrongen door halfgeleidertechniek
  en
• kernemulsie
• detector voor elementaire deeltjes in kosmische
  straling
• vervangen door apparatuur met een volume gt 1000
  m3

19
Detectiedetector voor elementaire deeltjes
20
Detectiekeuze 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

21
Detectiekeuze van detector

• dosistempometer
• aanwijzing in sievert per tijdseenheid
• volstrekt ongeschikt als besmettingsmonitor
• besmettingsmonitor
• aanwijzing in aantal telpulsen per tijdseenheid
• volstrekt ongeschikt als dosistempometer

22
Detectiekeuze van detector

• ?-dosis
• gemeten met Geiger-Müllerbuis
• signaal zonder energie-informatie
• door foto- of Compton-effect ontstaan
• elektronen in de wand van de buis
• elektron dat het telgas bereikt geeft
• aanleiding tot een telpuls
• hoe groter E? des te groter gebied
• waaruit elektron kan ontsnappen
• ? Ntelpuls ? N? ? E? ? dosis

23
Detectiekeuze 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

24
Detectiekeuze 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 lt 50 keV)

25
Detectie?-spectroscopie

• foto-piek bij E?
• ontsnappingspiek bij E? - EX
• Compton-rug
• bij elektronvangst en interne conversie
• röntgenpiek bij EX
• bij paarvorming buiten de detector
• annihilatiepiek bij 511 keV
• statistiek ? lijnverbreding

26
Detectieveelkanaalsanalysator
27
Detectiekalibratie van energieschaal
28
Detectiekalibratie van telrendement