DE1078700B

DE1078700B - Device for measuring the radioactivity of aerosols

Info

Publication number: DE1078700B
Application number: DEA25046A
Authority: DE
Inventors: Bengt Allan Bergstedt
Original assignee: Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1955-06-08
Filing date: 1956-06-05
Publication date: 1960-03-31

Description

Vorrichtung zur Messung der Radioaktivität von Aerosolen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Radioaktivität von Aerosolen, bei der das Aerosol durch eine Entstaubungsvorrichtung auf einem zwischen zwei Magazinen bewegbaren Trägerband niederschlagbar und das Band an mindestens einem Detektor für die Strahlungsmessung vorbeiführbar ist. In einem radioaktiven Aerosol können die in der Luft schwebenden kleinen Partikeln ganz oder teilweise aus radioaktiven Stoffen in fester oder flüssiger Form bestehen. Device for measuring the radioactivity of aerosols The invention relates to a device for measuring the radioactivity of aerosols in which the aerosol through a dust collector on one between two magazines movable carrier tape can be precipitated and the tape on at least one detector can be passed for the radiation measurement. In a radioactive aerosol you can the small particles floating in the air, wholly or partly from radioactive Substances exist in solid or liquid form.

Zur Zeit werden mehrere verschiedene Methoden zur Messung radioaktiver Aerosole verwendet, welche den verschiedenen Meßaufgaben angepaßt sind. Zur tSberwachung des Gehaltes der Luft an Stoffen mit verhältnismäßig langer Halbwertszeit wurde beispielsweise die folgende Methode mit Vorteil angewandt (siehe z. B. »Nucleonics«; 1952, Nr. 6, S. 36, und 1955, Nr. 1, S. 51, und Nr. 6, S. 98). Der Staub wird mittels eines Filters auf ein Band ausgeschieden, welches sich langsam am Filter und daraufhin an Detektoren zwecks Messung der radioaktiven Strahlung vorbeibewegt. Diese Detektoren sind in gewisser Entfernung vom Filter angebracht, so daß eine gewünschte Verzögerung zwischen dem Aufsammeln und der Aktivitätsmessung erzielt wird. Die Größe der Verzögerung wird meistens mit Rücksicht auf den Gehalt der Luft an natürlicher Aktivität, welche eine verhältnismäßig kurze Halbwertszeit hat, gewählt. At present, several different methods of measuring are becoming more radioactive Aerosols used, which are adapted to the various measuring tasks. For monitoring the content of substances in the air with a relatively long half-life For example, the following method was used to advantage (see, for example, "Nucleonics"; 1952, No. 6, p. 36, and 1955, No. 1, p. 51, and No. 6, p. 98). The dust is means a filter excreted on a tape, which slowly extends to the filter and then moved past detectors for the purpose of measuring radioactive radiation. These detectors are placed at a certain distance from the filter, so that a desired delay is achieved between the collection and the activity measurement. The amount of delay is mostly made with regard to the amount of natural activity in the air, which has a relatively short half-life.

Die Konzentration von Stoffen mit langer Halbwertszeit ist von besonderem Interesse bei radiologischen Messungen, da die Integrale der aufgesammelten Aktivität über eine gewisse Zeitspanne (entsprechend der eingeatmeten Aktivität) ein Maß für die Größe der Strahlungsdosis ist. Der Gehalt der Luft an natürlicher Aktivität ist oft tausendfach größer als an künstlicher Aktivität mit langer Halbwertszeit, welche man zu messen wünscht. Im Meßaugenblick ist diese natürliche Aktivität je nach Verzögerung ganz oder teilweise abgeklungen. Diese Methode ergibt jedoch nicht den richtigen Beitrag zur Größe der Strahlungsdosis von Stoffen mit einer im Verhältnis zur Verzögerung kurzen Halbwertszeit. Dies trifft auch für die natürliche Radioaktivität zu. Um die Einwirkung der natürlichen Aktivität zu beseitigen, kann man ein sogenanntes balanciertes System anwenden. Dies ist oft wünschenswert, um eine plötzliche Steigerung der Aktivität mit langer Halbwertszeit und geringer Konzentration in z. B. einem Laboratorium oder einem anderen Raum mit kürzest möglicher Verzögerung zwischen Aufsammeln und Aktivitätsmessung messen zu können. In einem balancierten System sind zwei getrennte Meßkanäle vorhanden, der eine für die zu kontrollierende Luft und der andere für eine Vergleichsluft, z. B. atmosphärische Luft. In dem einen Kanal wird somit in der Regel die Aktivität der in den Raum hineinströmenden Ventilationsluft und in dem anderen die Luftaktivität im Raum gemessen. Wenn beide Kanäle die gleiche Empfindlichkeit haben, ist ein Unterschied zwischen den gemessenen Aktivitäten in den beiden Kanälen ein Maß für die Steigerung des Gehaltes im Raum an radioaktiven Stoffen im Aerosol. Eine Schwierigkeit bei balancierten Systemen ist, daß die Detektoren nicht ohne NachteiI im Filterraum angebracht werden können, um eine genügend kurze Verzögerung zu erzielen.The concentration of substances with a long half-life is special Interest in radiological measurements as the integrals of the accumulated activity over a certain period of time (according to the inhaled activity) a measure of is the magnitude of the radiation dose. The amount of natural activity in the air is often a thousand times greater than artificial activity with a long half-life, which one wishes to measure. In the instant of measurement this natural activity is ever fully or partially subsided after a delay. However, this method does not yield the correct contribution to the size of the radiation dose of substances with a ratio to delay short half-life. This also applies to natural radioactivity to. In order to eliminate the effects of natural activity, one can use a so-called Apply a balanced system. This is often desirable for a sudden increase the activity with long half-life and low concentration in z. B. a Laboratory or another room with the shortest possible delay between To be able to collect and measure activity. In a balanced system there are two separate measuring channels, one for the air to be controlled and the other for a reference air, e.g. B. atmospheric air. In the one channel thus, as a rule, the activity of the ventilation air flowing into the room and in the other the air activity in the room is measured. When both channels are the same Sensitivity is a difference between the activities measured in the two channels a measure of the increase in the radioactive content in the room Substances in the aerosol. One difficulty with balanced systems is that the detectors cannot be installed in the filter room without disadvantage, in order to ensure a sufficiently short period of time To achieve delay.

Die Erfindung bezweckte eine Verbesserung der vorbekannten Vorrichtungen und kann für alle oben angegebenen Meßaufgaben verwendet werden und kann außerdem, wie unten erklärt werden wird, weitere Ergebnisse über die Eigenschaften der aufgesammelten Aktivität liefern. Vor allem kann man damit ein richtigeres Maß für den Beitrag zur Strahlungsdosis auch von Stoffen mit kurzer Halbwertszeit erhalten. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband auf die Mantelfläche einer auch die beiden Magazine tragenden umlaufenden, zylindrischen Trommel gelegt ist, der einerseits die Einrichtung zum Niederschlagen des Aerosols und andererseits mindestens ein Detektor für die Strahlungsmessung gegenübergestellt sind. Eine bevorzugte Ausführungsform ist so ausgestaltet, daß die Mantelfläche der Trommel mit einem achsenparallelen Spalt versehen ist, im Innern der Trommel ein das Trägerband abgebendes und ein das Trägerband aufnehmendes Magazin angebracht sind und das Trägerband mittels einer Bewegungsvorrichtung von dem ersten Magazin durch den Spalt über die Mantelfläche der Trommel wiederum durch den Spalt zum zweiten Magazin bewegbar ist. Das Band ist vorzugsweise so breit, daß es zwei Aerosolspuren aufnehmen kann. Dabei kann ferner die Verschiebung des Bandes über die Mantelfläche der Trommel entweder in derselben Richtung wie die Trommel erfolgen, oder umgekehrt. The invention aimed to improve the previously known devices and can be used for all of the above measurement tasks and can also, as will be explained below, further results on the properties of the collected Deliver activity. Above all, you can use it to get a more correct measure of the contribution to the radiation dose also obtained from substances with a short half-life. The invention is characterized in that the carrier tape on the outer surface of a also the two magazines supporting rotating, cylindrical drum is placed on the one hand the device for precipitating the aerosol and on the other hand at least one Detector for radiation measurement are juxtaposed. A preferred embodiment is designed so that the outer surface of the drum with an axis parallel A gap is provided, a carrier tape dispensing and a inside the drum the carrier tape receiving magazine are attached and the carrier tape by means of a Moving device from the first magazine through the gap over the lateral surface the The drum can in turn be moved through the gap to the second magazine is. The tape is preferably wide enough to accommodate two aerosol lanes. It can also shift the belt over the outer surface of the drum either in the same direction as the drum, or vice versa.

Die Erfindung wird nachstehend mit Hinweis auf die in der schematischen Zeichnung gezeigte Ausführungsform näher beschrieben. The invention is described below with reference to the in the schematic The embodiment shown in the drawing is described in more detail.

Der Niederschlag des Staubes geschieht auf einem Band 1, vorzugsweise mit Hilfe eines elektrostatischen Filters 2. Das Band bewegt sich auf der äußeren Mantelfläche der Trommel 3, welche um ihre Achse mit vorzugsweise konstanter, aber am besten einstellbarer Geschwindigkeit ? rotieren kann, und geht durch einen Spalt 4 in der Wand der Trommel von einem Magazin 6 zu einem anderen, 5, hindurch. Das Filter, welches dem Band auf der Trommel zugewandt ist, kann einen großen Teil des Umkreises der Trommel einnehmen. Die Detektoren 7, von denen nur einer in der Abbildung gezeigt ist, sind in demjenigen Sektor angebracht, welcher nicht vom Filter eingenommen wird. Diese Vorrichtung kann für verschiedene Zwecke benutzt werden und beispielsweise folgendermaßen arbeiten. The dust is deposited on a belt 1, preferably with the help of an electrostatic filter 2. The belt moves on the outer Jacket surface of the drum 3, which around its axis with preferably constant, but best adjustable speed? can rotate, and goes through a gap 4 in the wall of the drum from one magazine 6 to another, 5, through. That The filter facing the tape on the drum can take up a large part of the Occupy the circumference of the drum. The detectors 7, only one of which is shown in the figure are shown in the sector that is not occupied by the filter will. This device can be used for various purposes and for example work like this.

Läßt man die Trommel beispielsweise sehr schnell umlaufen, so daß ihre Umlaufzeit kurz im Vergleich zu den Zeitkonstanten an der Ausgangsseite der Detektoren ist, so werden durch die Detektoren die Integrale der bestehenden Strahlungsaktivität über einen beliebig gewählten Zeitabschnitt unmittelbar registriert. Um dies verständlicher zu machen, soll beispielshalber ein Strahlungsdetektor mit Ionisationskammer genannt werden. Eine solche Ionisationskammer besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Kondensator. Seinen Belegungen ist ein statischer Spannungsmesser parallel geschaltet. Da beide Teile mit sehr hohem Isolationswiderstand ausgeführt werden können, ist die Zeitkonstante an der Ausgangsseite eines solchen Detektors sehr groß, d. h., wenn keine Radioaktivität gemessen wird, entlädt sich der Kondensator nur sehr langsam, beispielsweise in einigen Tagen oder sogar in einigen Wochen. Auf Grund der schnellen Umlaufzeit der Trommel läuft dann das Band oftmals sowohl an der Niederschlagstelle für das Aerosol als auch an dem Detektor, also beispielsweise der Ionisationskammer vorbei, so daß der Detektor immer die während der Versuchszeit aufgesammelte, noch bestehende (also nicht abgeklungene) Aktivität mißt. If you let the drum rotate very quickly, for example, so that their round trip time is short compared to the time constants on the output side of the Detectors, the integrals of the existing radiation activity are determined by the detectors registered immediately over any chosen time period. To make this more understandable To make, a radiation detector with ionization chamber should be mentioned as an example will. Such an ionization chamber consists essentially of an electrical one Capacitor. A static voltmeter is connected in parallel to its assignments. Since both parts can be designed with a very high insulation resistance the time constant at the output side of such a detector is very large, d. H., if no radioactivity is measured, the capacitor discharges very slowly, for example in a few days or even in a few weeks. Because of the fast The rotation time of the drum then often runs the belt both at the point of precipitation for the aerosol as well as on the detector, for example the ionization chamber over, so that the detector still keeps the one collected during the trial period measures existing (i.e. not subsided) activity.

Dies ist mit den bekannten Vorrichtungen nicht möglich, weil das Band an diesen nur einmal an der Niederschlagstelle für die Aerosol und auch nur einmal an den Detektoren vorbeigeht und dabei überdies sehr langsam laufen muß. Wenn der Niederschlag auf dem Band an den Detektor gelangt, ist bereits sämtliche Aktivität mit sehr kurzer und der größte Teil der Aktivität mit verhältnismäßig kurzer Halbwertszeit schon abgeklungen und wird somit nicht in das MeBergebnis mit hereingenommen. Dagegen wird bei der vorliegenden Vorrichtung auf Grund des wiederholten Vorbeilaufens die Aktivität mit verhältnismäßig kurzer und sogar mit sehr kurzer Halbsvertszeit mit aufgenommen und erscheint im Meßergebnis. This is not possible with the known devices because that Tape to these only once at the precipitation point for the aerosol and only once passes the detectors and has to run very slowly. When the precipitation on the belt reaches the detector, it is all Activity with very short and most of the activity with relative short half-life has already subsided and is therefore not included in the measurement result taken in. In contrast, in the present device due to the repeated Walking past the activity with a relatively short and even a very short one Half-time is included and appears in the measurement result.

Die vorliegende Vorrichtung kann auch zur Überwachung der Atmosphäre im Hinblick auf plötzlich auftretende große bzw. gefährliche Aktivität benutzt werden, weil es eine derartige starke Aktivität wegen der hohen Drehgeschwindigkeit der Trommel praktisch sofort bei ihrem Auftreten registriert. The present device can also be used to monitor the atmosphere used for sudden large or dangerous activity, because there is such a strong activity because of the high speed of rotation of the Drum registered practically as soon as it occurs.

Besonders zweckmäßig ist in manchen Fällen die Ausführungsform der Erfindung, wo nicht nur die Trommel sich dreht, sondern auch das Band gleichzeitig über die Mantelfläche der Trommel abläuft. In some cases, the embodiment of FIG Invention where not only the drum turns, but also the belt at the same time runs over the surface of the drum.

Durch diese doppelte Bewegung des Bandes ergibt sich eine dritte Messungsmöglichkeit, deren Sinn darin besteht, festzustellen, zu welchen Bruchteilen die integrale Strahlungsmenge in einem vorherbestimmten Zeitabschnitt auf die Radioaktivität verschiedener Halbwertszeiten zurückzuführen ist. Durch entsprechende Abstimmung der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel und der Bandlaufgeschwindigkeit zueinander ergibt sich die Möglichkeit, den Anfangspunkt für dlie integrierende Messung der Strahlungsaktivität vom Beginn des Niederschlages des Aerosols auf einen beliebigen späteren Zeitpunkt zu verschieben, um die Komponenten mit kürzeren Halbwertszeiten mehr oder weniger auszuschließen. Diese Versuchsanordnung läßt sich am besten im Anschluß an die Zeichnung erklären. Bei integrierenden Strahlungsmessern, beispielsweise Ionisationskammern, ist die Ausgangszeitkonstante des Detektors größer als die gesamte Meßzeit. Im Beispiel der integrierenden Messung unter Ausschließung der kurzlebigen Komponenten kann beispielsweise die Trommel 3 mit etwa derselben Geschwindigkeit wie eine gewöhnliche Grammophonplatte umlaufen, während das Band auf der Trommel von der Offnung4 an dem Trommelumfang entlang wieder bis zur Öffnung 4 in beispielsweise der Dauer von 1 Tag, 1 Stunde oder jeder gewünschten Versuchszeit läuft. Wenn das Band gerade einen Umlauf auf der Trommel vollzogen hat, weist es eine Verteilung von angesammelten Aktivitätsniederschlägen auf, die aus unterschiedlichen Ansammelzeiten stammen, wobei sich am gerade aus der Ciffnung aus tretenden Teil des Bandes die Aktivität der kürzesten Sammeldauer befindet und am gerade in die Öffnung wieder einwandernden Teil Aktivitäten sich vom Beginn an angesammelt haben. Die dazwischen befindlichen Teile geben verschiedene Sammelzeiten zwischen der des austretenden und der des einwandernden Teiles wieder.This double movement of the tape results in a third measurement option, the purpose of which is to determine the fraction of the integral amount of radiation in a predetermined period of time on the radioactivity of various half-lives is due. By appropriate coordination of the rotational speed of the Drum and the belt speed to each other results in the possibility of the starting point for the integrating measurement of the radiation activity from the beginning to postpone the precipitation of the aerosol to any later point in time, to more or less exclude the components with shorter half-lives. This experimental arrangement can best be explained following the drawing. In the case of integrating radiation meters, for example ionization chambers, the Output time constant of the detector greater than the total measuring time. For example the integrating measurement excluding the short-lived components for example the drum 3 at about the same speed as an ordinary one Rotate the gramophone record while the tape is on the drum from the opening4 along the drum circumference again up to the opening 4 in, for example, the duration of 1 day, 1 hour or any desired trial time runs. When the tape is straight has made one revolution on the drum, it exhibits a distribution of accumulated Activity precipitates that originate from different accumulation times, the activity on the part of the tape just emerging from the opening the shortest collection period and the one that is just migrating back into the opening Part of activities have accumulated from the beginning. The ones in between Parts give different collection times between that of the exiting and that of the immigrating part again.

Wenn das Band in beschriebener Weise gerade einen Umlauf vollendet hat, kann der Detektor die Integrale, d. h. die Summe der noch bestehenden Aktivitäten, von Beginn zum Ende des Meßverfahrens registrieren.When the belt has just completed one revolution in the manner described the detector can have the integrals, i. H. the sum of the remaining activities, register from the beginning to the end of the measurement process.

Wenn das Band z. B. einen halben Umlauf vollendet hat, kann selbstverständlich nur die entsprechend angesammelte Aktivität gemessen werden. Die erste Hälfte des Bandes, (d. h. die linke Hälfte in der Fig. 2) ist von niedergeschlagenem Aerosol gleichmäßig bedeckt, wogegen die letzte Hälfte (di. h. die rechte Hälfte in der Fig. 2) einen von der Mitte des Bandes bis zum Austritt aus der Offnung4 gleichmäßig abnehmenden Niederschlag trägt.If the tape z. B. has completed half a cycle can of course only the appropriately accumulated activity can be measured. The first half of the The tape, (i.e., the left half in Figure 2) is from precipitated aerosol evenly covered, while the last half (i.e. the right half in the Fig. 2) one from the middle of the band to the exit from the opening4 evenly decreasing rainfall.

Wenn man den Detektor so arbeiten läßt, daß er nur dann in Wirkung tritt, wenn ein bestimmter Abschnitt an ihm vorbeiläuft, dann registriert er, was sich von dem Zeitpunkt an, wo dieser Teil aus der Öffnung tritt bis zum Augenblick, wo die Messung vor sich geht, niedergeschlagen hat. Durch derartige Messungen an verschiedenen Stellen des Bandes läßt sich dann in sehr einfacher Weise eine zeitliche Analyse und auch eine Analyse bezüglich der Halbwertszeitzusammensetzung des niedergeschlagenen Aerosols ausführen. If you let the detector work in such a way that it only works occurs when a certain section passes it, then it registers what from the moment when this part emerges from the opening until the moment where the measurement is taking place. Through such measurements different points of the tape can then be timed in a very simple manner Analysis and also an analysis regarding the half-life composition of the depressed Run aerosols.

Bei Differenzmessungen zwischen zwei Kanälen (balanciertes System) wird das Band so breit gestaltet, daß es zwei Kanäle aufnimmt. Wenn das System mit fester Verzögerung arbeiten soll, steht die Trommel still, und verschiedene Verzögerungszeiten erhält man dadurch, daß die Trommel sich im Verhältnis zum Filter und den Detektoren dreht. With differential measurements between two channels (balanced system) the tape is made so wide that it accommodates two channels. If the system is using If you want to work with a fixed delay, the drum stands still, and various delay times receives one by the fact that the drum is in relation to the filter and turns the detectors.

PATENTANsPROcHE: 1. Vorrichtung zur Messung der Radioaktivität von Aerosolen, bei der das Aerosol durch eine Entstaubungsvorrichtung auf einem zwischen zwei Magazinen bewegbaren Trägerband niederschlagbar und das Band an mindestens einem Detektor für die Strahlungsmessung vorbeiführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband auf die Mantelfläche einer auch die beiden Magazine tragenden, umlaufenden, zylindrischen Trommel gelegt ist, der einerseits die Einrichtung zum Niederschlagen des Aerosols und andererseits mindestens ein Detektor für die Strahlungsmessung gegenübergestellt sind. PATENT ANSPROCHES: 1. Device for measuring the radioactivity of Aerosols, in which the aerosol is passed through a dedusting device on a between two magazines movable carrier tape can be knocked down and the tape at least can be guided past a detector for the radiation measurement, characterized in that that the carrier tape on the outer surface of a also carrying the two magazines, rotating, cylindrical drum is placed on the one hand the device for Precipitation of the aerosol and on the other hand at least one detector for the radiation measurement are juxtaposed.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lateral surface the drum is provided with an axially parallel gap inside the drum a carrier tape dispensing and a carrier tape receiving magazine attached and the carrier tape from the first magazine by means of a movement device through the gap over the outer surface of the drum in turn through the gap to the second Magazine is movable.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tape is made so wide that it absorbs two traces of aerosol precipitation.

References considered: Nucleonics, Vol. 13, 1955, No. 1, p. 51, No. 6, p. 98; Vol. 10, 1952, No. 6, p. 36.