uLiycazo
PERSOONLIJKE STRALINGSCONTROLE en THERMOLUMINESCENTIEDOSIMETRIE
Drs. B.W. Julius
"[|| ü-RD-E/7809-202
Inhoud:
iSSL-
1. Inleiding
2
2. Veiligheidsnormen en stralingscontrole
3
3. Individuele controle op uitwendige bestraling
6
4. Pilndosimetrie
6
5. Thernoluminescentiedosimetrie
14
corporate author: NETHERLANDS ORGANIZATION FOR APPLIEO SCIENTIFIC RESEARCH W O
Ju 1-2
1.
Inleiding Niet lang na de ontdekking van de radioactiviteit en röntgenstraling is men zich bewust geworden van de gevaren die blootstelling aan ioniserende straling net zich meebrengen. Dit heeft reeds in een vroeg stadium geleid tot begrippen als "toelaatbare" en "toegestane1* stralingsdoses. Naarmate het inzicht In de biologische werking van ioniserende straling groeide en meer gegevens over het stralingsrisico ter beschikking kwamen, daalde echter de grens van het "acceptabele", zoals het volgende tabelletje toont:
Tabel 1.
Ontwikkeling van de toegelaten stralingsdosis 1S02
-
10
rem/dag
1925
-
200 mrem/dag
1936
-
100 mrem/dag
1950
-
300 mrem/week
1963
-
100 mrem/week (5 mrem/jaar)
Laatstgenoemde waarde valt af te leiden uit de Algemene voorschriften van het Veiligheids Besluit Ioniserende Stralen (VBIS). Daarin vindt men de voor Nederland geldende normen en veiligheidsmaatregelen beschreven waarmee het radiologisch werk is omringd. Het stellen van toelaatbaarheidsgrenzen zou zonder effect blijven, indien niet tegelijkertijd zou zijn voorzien in middelen ter controle van werkelijk ontvangen stralingsdoses van externe bronnen en opgelopen besmettingen. In het volgende zullen de daarvoor toegepaste (en toe te passen) technieken en de organisatie van de protectiedosimetrie worden besproken.
Ju 1-3
2.
Veiligheidsnormen en stralingscontrole De wettelijke maatregelen ter bescherming van degenen die, uit hoofde van hun beroep, het risico lopen te worden blootgesteld aan ioniserende straling (hier kortweg radiologische werkers genoemd), zijn in de meeste landen gebaseerd op de richtlijnen en aanbevelingen die zijn opgesteld — en regelmatig worden aangepast — door de International Commission for Radiological Protection, de ICRP, opgericht in 1928. De bij de Europese Gemeenschap aangesloten landen kunnen zich bovendien spiegelen aan de door Euratom geformuleerde "Basisnormen voor de bescherming van de gezondheid der bevolking en de werknemers tegen de aan ioniserende straling verbonden gevaren".
Voor Nederland zijn de veiligheidsnormen vastgelegd in het Veiligheids Besluit Ioniserende Stralen (VBIS), gepubliceerd in het Staatsblad van 18 maart 1963, no. 98 . De voor de protectiedosimetrie meest relevante maatregelen laten zich als volgt samenvatten:
Als algemene regel wordt gesteld dat "het aantal aan ioniserende stralen blootgestelde arbeiders zo gering mogelijk moet worden gehouden en dat uitwendige bestraling of besmetting door doeltreffende maatregelen zoveel mogelijk moet worden voorkomen" (art. 4 ) . Daarnaast geldt, meer in detail, dat voor de bloedvormende organen, de gonaden en de ooglenzen een dosis van 5 x (N - 18) rem (waarin N de leeftijd in jaren voorstelt van de betrokkene) niet mag worden overschreden. Voor een bestraling van het totale lichaam geldt dus een maximaal toelaatbare dosis van 5 rem per jaar of 0,1 rem per week. Uit bovenstaande formulering volgt, dat personen onder de 18 jaar geen radiologische werkzaamheden mogen verrichten. Hetzelfde geldt bovendien voor vrouwen gedurende de zwangerschap.
Het VBIS, een algemene maatregel van bestuur, toegevoegd aan de veiligheidswet van 1934, zal in de toekomst, in aangepaste vorm, deel gaan uitmaken van de tot de Kernenergiewet behorende uitvoeringsbesluiten die op 1 januari 1970 in werking zijn getreden.
Ju 1-4
Rekening houdend net het feit dat de aard van het (eventueel lokaal) bestraalde weefsel mede bepalend is voor het stralingseffect — dus het stralingsrisico — gelden bovendien de volgende maximaal toegelaten doses (onverminderd het hiervóór vermelde):
Tabel 2.
Normen voor toegelaten doses voor radiologische werkers
orgaan, weefsel
MPD volgens VBIS (ICRP)
Bloedvormende organen
3
(3) rem in een kwartaal
Gonaden, gehele lichaam
5
(5) rem in een jaar
Indien nodig 5 (N -- 18) rem Huid, botweefsel
8 (15) rem in een kwartaal 30 (30) rem in een jaar
Individuele organen
4
(8) rem in een kwartaal
15 (15) rem in een jaar Banden, onderarmen
15 (38) rem in een kwartaal 60 (75) rem in een jaar
Schildklier
(15)
rem in een kwartaal
(30)
rem in een jaar
Afgeleid uit de door de ICRP aanbevolen maximaal toelaatbare stralingsdoses zijn door deze commissie criteria opgesteld voor maximaal toegelaten inwendige besmettingen van het menselijk lichaam met radioactieve stoffen {"maximum permissable body burden", (MPBB)}. Rechtstreeks hiermee hangen samen de toelaatbare grenzen voor concentraties van radioactieve stoffen in lucht en drinkwater. Het VBIS laat zich hierover niet in kwantitatieve zin uit en beperkt zich tot vast te stellen dat "het gevaar voor inwendige besmetting van arbeiders door radioactieve stoffen door doeltreffende maatregelen zoveel mogelijk moet worden voorkomen" en dat "grenswaarden voor de in het menselijk lichaam toe te laten hoeveelheid radioactieve stoffen door Onze Minister kunnen worden vastgesteld". (Uitvoerige gegevens kan men echter vinden in de publicaties van de ICRP.)
Ju 1-5
Het Veiligheidsbesluit voorziet, met betrekking tot de persoonlijke controle op uitwendige straling, in een regeling waarvan de tekst voor de volledigheid hieronder letterlijk wordt aangehaald:
Art. 33. 1. Arbeiders die radiologische werkzaamheden verrichten, moeten, tenzij het districtshoofd zulks onnodig oordeelt, de beschikking hebben over persoonlijke controlemiddelen, verstrekt vanwege een door Onze Minister erkende instelling of onderneming, aan de hand waarvan door deze instelling of onderneming periodiek wordt bepaald aan welke dosis ioniserende stralen de betrokken arbeiders zijn blootgesteld geweest. Deze controlemiddelen moeten door de arbeiders gedurende de tijden van mogelijke bestraling op de daartoe aangewezen plaatsen van het lichaam worden gedragen. 2. Aan de erkenning als bedoeld in het eerste lid kunnen door Onze Minister voorwaarden worden verbonden. 3. De in het eerste lid bedoelde controlemiddelen dienen ten minste een maal per twee weken of zo dikwijls als het districtshoofd nodig oordeelt aan de erkende instelling of onderneming te worden opgezonden. 4. Van de resultaten van de in het eerste lid bedoelde controle moet een register worden aangehouden, dat desverlangd aan de met het toezicht belaste ambtenaren moet worden overhandigd. 5. Onze Minister kan nadere bepalingen vaststellen met betrekking tot de wijze van registratie, verwerking en bewaring van de resultaten, verkregen door de in het eerste lid bedoelde controle.
Het VBIS schrijft (nog) geen regeling voor met betrekking tot het meten van interne contaminaties. Dit gebied wordt overigens wêl gedekt door meetopstellingen ("whole-body counters" cf "totale lichaamstellers"), aanwezig bij (in volgorde van hun oprichting): de Radiologische Dienst TNO te Arnhem, het ECN te Petten en het IRS te Leiden. Indien daaraan behoefte bestaat kan van deze faciliteiten gebruik worden gemaakt.
Ju 1-6
3.
Individuele controle op uitwendige bestraling "De primaire doelstelling van persoonlijke stralingscontrole is het bepalen en dus beperken van stralingsdoses, ontvangen door individuele radiologische werkers" (ICRP 12). In meer formele zin dienen de meetresultaten om aan te tonen dat aan de wettelijke voorschriften met betrekking tot de maximaal toelaatbare doses is voldaan. Daarnaast verschaft de controle gegevens omtrent de werkomstandigheden en trends in de opgelopen doses. In het bijzonder is de informatie van belang indien, door een ongelukkige samenloop van omstandigheden (een "ongeval") een hoge dosis wordt ontvangen.
De relatie tussen de stralingsbronnen in de werkomgeving en de dosis van de radiologische werker is uiterst complex. De dosisverdeling in het lichaam hangt af van vele factoren, waaronder het soort en de energie van de straling en (dus) van de oriëntatie van de werker in het stralingsveld. Het stralingsveld zelf is in het algemeen niet of slecht gedefinieerd; het kan, als functie van plaats en tijd, veranderen in exposietempo en energie. Deze complicaties maken het zeer moeilijk, zo niet praktisch onmogelijk, om de dosis voor een bepaald deel van het lichaam of een orgaan te bepalen, tenzij men de persoon in kwestie van een groot aantal ingewikkelde dosimeters zou voorzien (en dan nóg!).
Deze vaststelling houdt niet in dat individuele stralingscontrole a priori een hopeloze taak zou zijn. Wèl ontleent men er een aantal overwegingen aan met betrekking tot de praktische uitvoering ervan. Zo streeft men enerzijds niet naar extreem hoge precisie, anderzijds mogen door de meetmethode geen belangrijke onnauwkeurigheden aan de overige — en onvermijdelijke — onzekerheden worden toegevoegd. Van het controlemiddel wordt een zekere universaliteit verwacht. De informatie die de metingen dienen te verschaffen zal mede worden bepaald door de arbeidsomstandigheden van de werker, het risico dat hij loopt "hoge" doses te ontvangen en de kosten van het systeem. Net het oog hierop kan men aan verschillende typen dosimeters denken. In het algemeen beperkt men dit tot twee: een eenvoudige basisdosimeter en een meer gecompliceerde analyserende dosimeter. De laatste onderscheidt zich van de eerste door de mogelijkheid "extra" informatie te verschaffen, bijv. roet betrekking tot de soort en de
Ju 1-7
effectieve energie van de straling en de invalsrichting.
In verband met de verschillen in maximaal toegelaten doses voor de huid en de dieper gelegen organen, maakt men bij voorkeur onderscheid tussen de H
oppervlaktedosis" en de "dieptedosis". Voor de oppervlaktedosis beschouwt
men een diepte van 5 - 1 0 mg/cm2 (0.05 - 0.1 mm weefsel), voor de dieptedosis kiest men 400 - 1000 mg/cm2 (4 - 10 mm weefsel). Zoals onderstaande tabel (waarin voor een aantal organen de diepte is vermeld) aantoont, is deze keuze uit twee mogelijkheden een simplificatie van de werkelijkheid en dus een compromis.
20
mm
4 - 10
mm
rode beenmerg manlijke gonaden
70
vrouwelijke gonaden
3
ooglens huid
2000
400 - 1000 mg/cm2
nnn = 7000 mm
0.05 - 0.1 mm
mg/cm2
s
300 5-10
mg/cm2 mg/cm2 mg/cm2
Gezien de beperkte mogelijkheden waarmee men een personendosimeter in de praktijk kan uitrusten, moet de benadering echter als realistisch worden beschouwd. De dosis voor de vrouwelijke gonaden zal enigszins worden overschat. In een multi-element dosimeter (zie 4,2.) kan met de geringere diepte van de ooglens rekening worden gehouden.
Ju 1-8
4.
Filmdosimetrie In het begin van de vijftiger jaren, toen het werken met ioniserende stralen een omvang van betekenis begon te krijgen en bovendien een enorme expansie te verwachten was, werd het duidelijk dat met kracht aandacht moest worden besteed aan de dosiscontrole van radiologische werkers. Aanvankelijk ging het hierbij vooral om het bepalen van de doses röntgen- en gammastraling ten behoeve van medisch personeel. In de eerste instantie daarom voor deze groep, doch later ook voor andere radiologische werkers, werden stralingsdosimeters ontwikkeld en ter beschikking gesteld. Het oudste — en nog steeds voor dit doel toegepaste — type maakt gebruik van de fotografische emulsie als gevoelig materiaal.
Evenals licht, doen de meeste soorten ioniserende straling een latent "beeld" ontstaan in de gevoelige laag van een fotografische film. De na ontwikkeling ontstane zwarting — de logarithme van de verhouding der doorgelaten hoeveelheden licht van onbestraalde en bestraalde film — is een maat voor de (door de film) geabsorbeerde stralingsenergie. Zou de film op de zelfde wijze als het menselijk lichaam deze energie opnemen, dan zou de fotografische emulsie een gemakkelijke en goede dosimeter zijn: de mate van zwarting zou direct te relateren zijn aan de door het lichaam ontvangen dosib. Echter, het verschil in effectief atoomnummer van het AgBr (43,5) in de emuldie en dat van weefsel (ca 7,5) maakt dat een dergelijke overeenstemming niet bestaat. Verdere complicaties ontstaan nog als gevolg van de geringe dikte van de emulsie laag en de korrelstructuur daarvan. De film absorbeert bij 50 keV fotonenstraling bijvoorbeeld +_ 20 maal zoveel als lichaamsweefsel. Dit betekent niet dat de film als stralingsdctector onbruikbaar zou zijn, maar het impliceert wèl dat we ofwel de stralingsenergie dienen te (leren) kennen, zodat voor de energie-afhankelijkheid van de responsie der emulsie kan worder gecorrigeerd, óf dat de filmdosimeter zó wordt ingericht dat, door compensatie, het probleem der energie-afhankelijkheid vervalt. (Deze laatste opzet is vooral nuttig in het geval van mengstralingen). Van beide, principieel verschillende, constructies zal in het volgende een voorbeeld worden gegeven.
4.1.
DeJFNO-filmbadge voor_röntgen; en gammastraling Omstreeks 1955 startte de Radiologische Dienst TNO de eerste Nederlandse stra-
OU
1—9
lingscontroledienst met een filmdosimeter die speciaal door de medische röntgenologie (het meest uitgebreide toepassingsgebied van ioniserende stralen) werd ontwikkeld. Deze TNO filmbadge — die nog steeds op grote schaal wordt gebruikt (ruim 200.000 per jaar) — dekt het gebied van de fotonenstraling en is een voorbeeld (zie hierboven) van een dosimeter waarbij het probleem der energie-afhankelijke responsie der emulsie door compensatie is opgelost. Wij zetten hieronder in het kort de essentie van deze badge uiteen.
De badge (fig. 1) bestaat uit twee, niet gelijke, films van 1,5 x 2 cm die, gescheiden door een 2 mm dik tinnen filter, in een lichtdichte verpakking achter elkaar zijn geplaatst. De, vanuit de stralingsbron gezien, voorste film, die slechts wordt afgeschermd door het verpakkingsmateriaal, heeft zijn maximale gevoeligheid voor fotonen met een energie van omstreeks 40 keVeffectief (H.V.L. 0,25 mm Cu) en wordt door hoog energetische straling zeer weinig gezwart. De achterste film die is gesandwiched tussen twee tinnen filters van 2 mm dik, heeft, in deze situatie, zijn hoogste responsie bij straling van ongeveer 200 keV-effectief (H.V.L. 5 mm Cu) terwijl zachte straling door het filter vrijwel niet tot de film wordt toegelaten. De beide typen films zijn, voor wat betreft gevoeligheid en spectrale responsie, zodanig gekozen dat de som der zwartingen binnen grenzen van plus en min 20% onafhankelijk is van de stralingsenergie in het gebied tussen 30 keV en (minstens) 1.25 MeV (60Co-gamraastrallng) (fig. 1). Beneden 30 keV neemt de responsie vrij snel met de energie af. Hoewel de huiddosis bij zeer zachte straling daarom niet meer goed kan worden gemeten, zal de badge toch nog waardevolle gegevens kunnen verschaffen over het stralingsgevaar voor dieper gelegen organen, aangezien de dosis op 1 cm diepte per eenheid van exposie ongeveer even sterk afneemt met de energie als de gevoeligheid van de film.
Uit het voorgaande volgt dat het in het algemeen niet nodig is de energie van de straling te kennen. Niettemin kan het van belang zijn deze energie te kunnen nagaan, bijvoorbeeld voor een nauwkeuriger dosisbepaling, of ter nadere interpretatie van de dosis in het lichaam, dan wel voor het opsporen van de oorzaak van een te hoge dosis. De filmbadge biedt hiertoe de mogelijkheid omdat de partiële dosis over de beide films verschuift als functie van de energie. Is de zwarting van beide films voldoende groot om een betrouwbare zwar-
Ju 1-10
tingsmeting uit te voeren, dan kan men uit de verhouding der optische dichtheden een indruk krijgen van de effectieve kwaliteit van de gebruikte straling. De relatie tussen dosis en zwarting is tot +_ 5 rem ten naaste bij een lineaire . Daarboven treedt sublineariteit op. De waarnemingsdrempel is, gelijk bij de meeste filmdosimeters, ca 20 mR. De maximale dosis die optisch nog kan worden gemeten zonder de stralingsenergie te kennen is ca 5 R. In geval van stalingsongevallen, waarbij de energie over het algemeen bekend zal zijn, ligt deze bovengrens zeer hoog: de voorste film is weinig gevoelig voor harde straling, de achterste — gefilterde — film wordt weinig door een laag energetische straling gezwart. De laatstgenoemde heeft bovendien 2 emulsielagen die de zelfde spectrale responsie vertonen, doch een factor 200 in gevoeligheid verschillen. Door het verwijderen van de gevoelige emulsie kan men de ongevoelige apart meten, waardoor doses tot 800 rem zijn te meten. De,
in aluminiumfolie, lichtdicht verpakte films en filters zijn tezamen met
identificatienummer en periode-aanduiding waterdicht opgesloten in een doorzichtige plastic omhulling. De filmdosimeter (totaalgewicht ca 13 gram) wordt met een veiligheidsspeld aan de kleding bevestigd. De afmetingen, het gewicht en de constructie laten daarnaast gemakkelijk bevestiging aan het horlogebandje toe, waardoor het mogelijk wordt handdoses te bepalen.
4.2.
D
£_£a^£--Z---2!
De ontwikkeling en de praktische toepassing van de kernenergie heeft, evenals het gebruik van radioisotopen in de nucleaire geneeskunde, de behoefte doen ontstaan aan dosimeters die in staat zijn om, naast fotonen, ook bêtastralen en zo nodig neutronen te detecteren. TNO en het ITAL maken voor dit doel gegebruik van de in Harwell (Engeland) ontwikkelde filmdosimeter van de U.K.A.E.A., het RCN hanteert de door CERN te Genève geconstrueerde f ilmbadge waarin nog een tweede film voor het registreren van snelle neutronen is opgenomen. Beide dosimeters maken gebruik van het principe dat eerst de kwaliteit van de straling wordt bepaald, waarna voor de enrgie-afhankelijkheid van de emulsie kan worden gecorrigeerd (zie hierboven). Als voorbeeld zetten we hier de opzet van de Harwell-filmbadge uiteen.
Ju 1-11
Deze dosimeter naakt gebruik van de Kodak Radiation Monitoring film (eveneens in de TNO-filmbadge als achterfilm toegepast), die speciaal voor dosiaetrische doeleinden wordt vervaardigd en twee emulsies bevat: een gevoelige aan de voorzijde en een ongevoelige aan de achterzijde van de drager. Afnetingen: 30 x 40 mm2. De filmhouder (fig. 2.) bevat een zestal verschillende filters, waardoor het filmoppervlak in evenzovele velden wordt verdeeld. Door vergelijking van de zwartingen van deze velden is het mogelijk om van één filmbeeld de dosisbij dragen van fotonen, bêtastraling en thermische neutronen af te lezen. Men treft de volgende filters aan: filter
zwarting
A. open venster
DA
2
B. 50 mg/cm plastic
DB
C. 300 mg/cm2 plastic
DC
D. 1,0 mm Al
DD
E. 0,71 mm Cd + 0,30 mm Pb
DE
P. 0,71 mm Su + 0,30 mm Pb
DP
Fig. 3. geeft een indruk van de responsie van de ongefilterde film (veld A) en die achter de velden C, D en F, als functie van de effectieve fotonenenergie. Daarvan wordt gebruik gemaakt bij de bepaling van de röntgen-gamma dosis die als volgt tot stand komt: D
x - y
„ r o-TT,+
• DF +
50
PC - PP • .n 10
De zo berekende fotonendosis is binnen grenzen van 20% onafhankelijk van de stralenkwaliteit tussen £ 20 keV en 2 MeV, zoals fig. 4. laat zien, waarin genoemde uitdrukking is uitgezet als functie van de energie. Indien, naast de fotonendosis, ook nog een thermische neutronendosis aanwezig is, moet daarvoor een correctie worden toegepast. We zullen daarover op deze plaats echter niet verder uitweiden. Voor het bepalen ven de bêtadosis wordt gebruik gemaakt van de zwartingen achter het open venster en de beide plastic filters. De dosis volgt uit:
Ju 1-12
Dg = H • (DA - DC)
waarin H een correctiefactor is die de gemiddelde energie van de bèta's in rekening brengt. De waarde van H wordt op zijn beurt gevonden door middel van een tussenfactor: R - ? * - PC DB - DC
De relatie tussen R en H wordt gegeven in tabel 3.
Tabel 3.
Relatie tussen de factoren R en H H = 1.20
voor
R 4
2.2
H = 1.60
voor
2.2 < R <
3.6
H • 2.10
voor
3.6 < R «
7.0
H = 2.50
voor
7.0 < R * 12.0
Men dient zich te bedenken dat electronen (bëtadeeltjes), als gevolg van hun electrische lading, reeds door een dunne laag materiaal worden tegengehouden. In veel gevallen wordt — uiteraard afhankelijk van het doordringingsvermogen, dus van de energie — bêtastraling al door de kleding geabsorbeerd. De lichtdichte papierverpakking van de film (ca 30 mg/cm2) laat slechts electronen met E = 0,15 MeV en hoger tot de film toe. Bij het veel gebruikte tritium (Egjax s 0,018 MeV) heeft Eten aan een filmbadge niets: Een speciale luchtmonitor is nodig om controle te houden op de werkomstandigheden.
De stralingsdosimetrie met behulp van fotografische emulsies is een vrij oude techniek die, door de enorme ervaring, opgedaan gedurende de vele jaren, tot behoorlijk betrouwbare resultaten leidt .
Men vergete overigens niet dat radiologische werkers in het algemeen slechts één dosimeter dragen waarvan het oppervlak zo klein is ten opzichte van het oppervlak van het lichaam, dat met de resultaten steeds met de nodige voorzichtigheid moet interpreteren. Een gesignaleerde hoge dosis hoeft niet zonder meer te wijzen op een ernstige algehele overdosering van de betrokkene, noch wijst het ontbreken van een dosis op de badge met 100% zekerheid op volledige veiligheid. De waarde van de personendosimetrie dient men vooral te zoeken in een regelmatige controle op de werkomstandigheden, die zich door velerlei oorzaken kunnen wijzigen en die zich meestal aan directe waarnemingen onttrekken.
Ju 1-13
Maar hoe vertrouwd en betrouwbaar ook, de filmdosimetrie laat zich niet geheel zonder problemen hanteren en er blijven wensen voor verbetering bestaan. Enkele van de problemen der filmdosimetrie sommen wij hieronder op:
1. De waarnemingsdrempel van 20 mR zou men lager wensen (mede in verband met de onzekerheid in de integrale jaardosis). 2. De bovengrens van enige honderden R is in het algemeen voldoende voor de protectiedosimetrie, doch in bijzondere omstandigheden kan het signaleren van hogere doses van belang zijn. 3. Fading van het latente "beeld", afhankelijk van temperatuur en vocht, kan tot niet onbelangrijke onderwaardering der doses aanleiding geven (dit geldt vooral voor de speciale neutronen-film emulsies). 4. De film is chemisch zowel als mechanisch vrij kwetsbaar. 5. De — noodzakelijk te gebruiken — filters veroorzaken hoekafhankelijkheid. 6. De verwerkingsprocedure is arbeidsintensief en betrekkelijk traag. 7. De meeste filmbadges zijn te groot om als vinger- of handdo3imeter te dienen.
Ju 1-14
5.
Thermoluttinescentiedosimetrie (TLD) De laatste jaren zijn enige nieuwe methoden voor het meten van hoeveelheden ioniserende straling tot ontwikkeling gekomen: de thermoluminescentiedosimetrie (TLD), de fotoluminescentiedosiicetrie, de "Thermally stimulated exoelectron emission" (TSEE) en nog andere. Vooral de eerstgenoemde — de TLD — heeft een aantal gunstige eigenschappen, waardoor de meeste van de op pag. 13 genoemde problemen van de filmdosimetrie kunnen worden overwonnen. Wij zullen deze methode hier in het kort bespreken.
5.1.
Het principe van de TLD Indien materie wordt getroffen door (ioniserende) straling, zal een deel van die straling worden geabsorbeerd. Als gevolg daarvan zal de stof in kwestie in een staat van verhoogde energie komen, zich uitend bijvoorbeeld in verhoging van de temperatuur, ontstaan van geïoniseerde atomen en promotie van electronen naar hogere energieniveaus. In het algemeen handhaaft deze toestand zich slechts kort (onherstelbare schade buiten beschouwing gelaten). Door de aanwezigheid van zogenaamde electronen-vallen — soms van nature aanwezig, soms door middel van verontreiniging bewust ingebracht (doping) — hebben bepaalde vaste stoffen echter de eigenschap dat zulk een toestand van verhoogde energie lange tijd (maanden tot jaren) behouden blijft (voorbeelden: LiF(nat), LiF:Mn, LiF:Mg, CaF2(nat), CaF2:Hn, CaF2:Dy, CaSOi^Mn, Li2Bif07:Mn, Mg2Siot»:Tb e t c ) . Deze eigenschap maakt dat men stralingsenergie kan accumuleren en zo informatie kan vastleggen betreffende de over een bepaald tijdsbestek ontvangen stralingsdosis. Zoals bij de fotografische emulsie het latente breid zich door ontwikkeling zichtbaar laat maken, zo is het bij bovengenoemde stoffen mogelijk om, op elk gewenst tijdstip, de dosisinformatie te voorschijn te roepen. Dit gebeurt door verhitting van de stof waardoor fluorescentie wordt opgewekt en wel zodanig dat de hoeveelheid uitgezonden licht praktisch evenredig isroetde geaccumuleerde energie, dus met de voordien geabsorbeerde dosis ioniserende straling. Met behulp van een fotomultiplicatorbuis en de nodige electronica laat zich het geëmitteerde fluorescentielicht kwantitatief meten, waarmee men, via een ijking, de door de TLD ontvangen stralingsdosis leert kennen (TLD is een relatieve methode). Bij dit evaluatieproces keert de stof in priiv
Ju 1-15
cipe weer in zijn oorspronkelijke toestand terug, zodat hij opnieuw kan worden gebruikt. Het mechanisme van de thermoluminescentiedosimetrie laat zich nader toelichten aan de hand van Fig. 5. In deze figuur zijn de valentie- en geleidingsband aangegeven van het detectorkristal, alsmede de energieniveaus van de door middel van activators (chemische verontreinigingen en roosterfouten) in het kristal gebrachte electronen- en gatenvangstcentra. Bij de bestraling van het fosfor wordt energie overgedragen op de electronen in de valentieband, waardoor sommige ervan in de geleidingsband worden gebracht, daarbij in de valentieband een gat achterlatend (Fig. 5a). Sommige electronen en gaten recombineren onmiddellijk, terwijl andere in de metastabiele toestanden worden gevangen waar zij gedurende zeer lange tijd kunnen blijven.
Door verhitting van het detectormateriaal worden de laatstgenoemde electronen en gaten weer vrijgemaakt, waardoor ze kunnen recombineren, hetzij onmiddellijk (Fig. 5b), hetzij na migratie door het kristal in respectievelijk de geleidingsband (Fig. 5c) en de valentieband (Fig. 5d). In beide gevallen gaat dit met lichtemissie gepaard. Aangezien de recombinatiewaarschijnlijkheid een functie is van de temperatuur, is voor een gegeven stralingsdosis de lichtopbrengst tijdens de uitlezing afhankelijk van het temperatuur-tijdprof iel. De meest gangbare methode om het verschijnsel te onderzoeken is om een line* aire temperatuurstoename te kiezen en het geëmitteerde licht uit te zetten als functie van de tijd. Het resultaat noemt men de gloeicurve (Fig. 6 ) . Bij de meeste TL-materialen komen vangstcentra voor van verschillende energieniveaus, als gevolg waarvan de gloeicurve in het algemeen verschillende pieken vertoont. De verdeling van de energieniveaus en dus ook de vorm van de gloeicurve is o.a. afhankelijk van de thermische voorgeschiedenis.
Thermoluminescerende stof is reeds geruime tijd beschikbaar in de vorm van poeders of — door het persen of inbedden In teflon — als schijfjes, staafjes of blokjes met afmetingen van slechts luttele millimeters. Decectormaterialen zowel als evaluatie-apparatuur worden door verschillende fabrieken op de markt gebracht.
Ju 1-16
Het TLD-uitleesinstrument Het principe van het uitlezen van een TL detector is eenvoudig: In een relatief korte tijd (gewoonlijk tussen enkele seconden en l*i minuut) wordt de TLD opgewarmd van de omgevingstemperatuur tot 200 è 350°C (afhankelijk van het materiaal). Het tijdens de verwarming uitgezonden licht wordt kwantitatief gemeten en het resultaat wordt in leesbare vorm naar buiten uitgevoerd (bijvoorbeeld door middel van een "digitale display" of een printer). Fig. 7 geeft de algemene opzet van een "TLD reader" weer.
Het_verhittingssysteem Essentieel bij het verhitten van een TLD in de "reader" is dat er optimaal thermisch contact bestaat tussen het verhittingselement en de detector. Slecht warmtecontact leidt tot niet-reproduceerbare resultaten. Er bestaan verschi1lende verhittingstechnleken:
a. De TLD wordt gelegd op een (zilveren of platina) schaaltje dat electrisch direct of indirect wordt verwarmd volgens een bepaald temperatuur/tijd profiel (zie Fig, 8a en 8b). b. De TLD wordt in contact gebracht met een metalen blok ("hete vinger") dat op constante temperatuur wordt gehouden. De temperatuur/tijd curve die de TLD volgt, hangt af van de warmtegeleidingscoëfficiënt en de warmtecapaciteit van de TL detector (zie Fig. 9). c. De TLD wordt, vastgezogen aan de top van een holle naald, gebracht in een stroom inert gas (meestal stikstof) dat op een constante temperatuur wordt gehouden. Deze methode levert optimaal thermisch contact en dus goed reproduceerbare resultaten. Zie ook Fig. 9. d. Naast de bovengenoemde methoden worden (zij het minder algemeen) nog andere technieken toegepast, waarvan we noemen: optische verhitting (infrarood) / hoogfrequente verhitting en verhitting door middel van in de detector ingebouwde verwarmingselementjes, welke laatste op een externe stroombron worden aangesloten.
De totale warmtebehandeling van een TLD omvat vaak 3 stages:
a) Een "pre-read anneal" (ook wel "post-irradiation anneal" genoemd), waarmee men beoogt de lage temperatuurpieken van de gloeicurve te elimineren, aangezien deze vaak niet stabiel zijn waardoor de daarin vervatte dosisinfor-
Ju 1-17
matie onderhevig is aan fading. b) De uitleesprocedure zelf. c) de Hpost-read anneal" (of "pre-irradiation anneal") waardoor mogelijk nog in de TLD achtergelaten dosisinformatie geheel wordt verwijderd, en/of dient ter regeneratie (stabilisatie) van de detector (zie ook 5.3.4. en 5.5.).
Deze warmtebehandelingen worden vaak afzonderlijk uitgevoerd, waarbij voor (a) en (c) ovens worden gebruikt. In sommige TLD readers vindt men deze 3 stages gecombineerd in één (daardoor noodzakelijk lange) uitleescyclus (zie Pig. 7,b).
5.2.2. Het_licht-detectie_systeem Voor het meten van kleine hoeveelheden licht is de fotomultiplicatorbuis het nog steeds meest geëigende instrument, dat dan ook in bijna alle TLD readers wordt toegepast. Gewoonlijk wordt tussen de TL-detector en de PMbuis nog een optisch systeem geplaatst om het licht op de kathode van de PM te concentreren. Vaak worden nog filters toegepast om het door de TLD of het verhittingssysteem uitgezonden infra-rood te elimineren. De keuze van het type PM-buis past men bij voorkeur aan aan het emissiespectrum van het gebruikte TLD-materiaal (zie 5.3.5.).
5.3.
52iSS_Si2S5fSÏïSEESiLva ÏLÏ-Plf
5.3.1. Lineariteit De responsie als functie van de dosis is voor vele TL-materialen lineair over een groot dosisgebied. Bij zeer grote doses vindt verzadiging plaats. Soms treedt supralineariteit op, zoals bij LiF voor doses boven ± 350 rad. Dit verschijnsel staat de toepassing niet in de weg indien de responsiecurve door ijking wordt vastgesteld. Tabel I geeft voor een aantal TL-materialen het totale dosisgebied en het lineariteitsgebied.
Ju 1-18
Tabel I.
Dosisgebieden van enkele in de handel verkrijgbare thennoluminescentie materialen
Thermoluminescent1e materiaal
Dosisgebied (orde van grootte)
Lineariteit 60 Co gammastraling (orde van grootte)
LiF : Mg, Ti
10~2 tot ÏO* rd
10 -2 tot 10 2
rd
U.2B<»07
10 - 2 tot 106
n
10~2 tot 102
•
:
Mn
CaF2
: Mn
10-1* tot 106
n
10-lf tot 10 3
CaP2
: Dy
10-5 tot 106
n
10 - 5 tot 10 3
CaSOi, : Mn
10 - 5 tot ÏO*
n
10~5 tot 3.103 1
"
CaSOif : Dy
10" » tot 10
5
11
3
ÏCT » tot 3.10
"
CaSOi, : Tm
10"1» tot 105
11
ÏO"1» tot 3.102
"
1
2
BeO
10 - 2 tot 105
n
10-2 tot ÏO
A1 2 0 3
10"1 tot 106
M
10-1 tot 10 2
10"2 tot 106
it
ÏO"2 tot 10 3
Fosfaat glas :
: Mn
5.3.2. Energie-afhankelijkheid De responsie van een naakte detector voor fotonen van een bepaalde eneroe is afhankelijk van het effectieve atoomnumner Z en de geometrische afmetingen. De figuren 10 en 11 geven de theoretische energie-afhankelijkheidscurven van enkele van de meest gebruikte dosimetrische materialen voor een reeks fotonenenergieên van 10 keV tot 50 MeV. Xn de praktijk kunnen de weergegeven krommen worden beïnvloed door factoren als de vulstof en de korrelgrootte van het thermoluminescent materiaal, zelfabsorptie in de dosimeter of de houder, de mate van electronenevenwicht, terugstrooiing uit de omgeving enz.
5.3.3. ExDOsietempo^afhan|jf liJ^heid Uit hst oogpunt van de stralingsbescherming kan de afhankelijkheid van het dosistempo van therrooluminescentie materialen als verwaarloosbaar worden beschouwd. Zo werd bijvoorbeeld vastgesteld dat de responsie van LiF tot onge-
Ju 1-19
veer 10 11 rd/sec. onafhankelijk is van het dosistempo (25).
Fading Het vrijkoaen van electronen en gaten uit hun vangstcentra en dus ook de recombinatie ervan is een statistisch verschijnsel, waarvan de waarschijnlijkheid een functie is van de temperatuur. De overgangswaarschijnlijkheid kan ook door het licht worden beïnvloed. Het ongewild verlies van latente in f o m a tie ten gevolge van teoperatuurinvloeden en lichteffecten, wordt "fading" genoemd.
Bij thermische "fading" is de overgangswaarschijnlijkheid van de ondiepe vangstcentra aanzienlijk groter dan die van diepere, zodat de bij lage temperatuur gelegen pieken in de gloeicurve vlugger zullen "vervagen" dan de bij hoge temperaturen geregistreerde pieken. Om fouten ten gevolge van "fading" te vermijden, kunnen de ondiepe vangstcentra, hetzij in een afzonderlijke oven, hetzij in het uitleesapparaat als onderdeel var. Je uitlezing zelff door een op de bestraling volgende warmtebehandeling worden geledigd. Een belangrijk deel van de dosisinformatie die in de resterende en voor de meting van belang zijnde pieken is opgeslagen, kan echter verloren gaan als de detector gedurende een lange periode bij een relatief hoge omgevingstemperatuur (bijvoorbeeld 40°C) werd gebruikt of bewaard. Er zijn evenwel detectormaterialen verkrijgbaar die bij gewone kamertemperatuur een "fading" van slechts enkele percenten per jaar of zelfs minder, te zien geven.
In tabel II zijn voor enkele gangbare thermoluminescentie materialen globale gegevens t.a.v. fading vermeld.
Ju 1
Tabel II
Fading van enkele gangbare thermoluminescentie materialen
Thermoluminescentie materiaal
LiP
: Mg
I»i2B|t07 : Mn
Thermische fading (25°C) zeer zwak, *v 5% in 1 jaar zwak, t> 10% in 2 maanden
Optische fading zwak zwak
CaF2
: Mn
CaF2
: Dy
CaSO^
: Mn
Caso^
: Dy
zwak, ^ 1 tot 2% in 1 maand
zwak
CaSO^
: Tm
zwak, i 1 tot 2% in 1 maand
zwak
zwak, ^ 81 in 3 maanden
sterk
BeO A1 2 0 3
gemiddeld, ^
1% in 1 dag
zwak, "v 13% in 1 maand
sterk
sterk, 50 tot 85% in 3 dagen
zeer zwak
sterk
Ju 1-21
5.3.5. Sgectrale_«iaissie De spectrale verdeling van het thermoluminescentielicht is niet alleen afhankelijk van het type fosfor doch kan tevens verschillen voor de diverse pieken van een zelfde gloeicurve. In fig. 12 worden de emissiespectra van een aantal veel gebruikte materialen weergegeven. Deze spectra zijn genormaliseerd op een piek-stralingsintensiteit per eenheid golflengte van 100. De in grafiek opgenomen spectra hebben betrekking op de hoofdgloeipieken. Het uitgezonden licht is een continu spectrum dat bij de meeste thermoluminescente materialen de vorm heeft van een brede piek; zo ligc het maximum van LiF op +_ 400 nm, met een halfwaardebreedte (d.i. de breedte op halve hoogte) van 350 nm tot ongeveer 450 nm. De golflengte voor het maximum van het emissiespectrum wordt voor een aantal thermoluminescentie materialen gegeven in tabel III.
Tabel III
Enkele voor stralinqsdosimetrie belangrijke eigenschappen van thermoluminescentie materialen.
Nr. Stof
Activator 2
eff.
Hoofdgloeipiek
<°C) 1
LiF
Mg, Ti, Eu, Ca
2
CaF2
3
Emissiemaximum (nm)
Aantal maxima
8,3
230
400
6
natuurlijk
16,3
260
380
6
CaF2
Mn
16,3
260
500
1
4
Li2Bi,07
Mn
7,3
220
605
2
5
A1 2 0 3
Cr
10,2
360
699
2
6
BeO
?
7,1
180
350
7
Al-P-glas
Mn
12,0
270
560
8
CaSO^
Mn
14,4
100
500
9
CaSC\
Sm
14,4
400
600
10
SrS
Eu, Sm
34,0
235
600
11
CaF2
Dy
16,3
215
500
12
Li-Si-glas Tb
10,7
260
420
13
CaSOi,
Mg
14,4
280
610
14
MgF2
Mn
10,4
130
590
15
2MgO.Si02
Tb
11,0
195
545
Ju 1-22
5.4.
Het opnieuw gebruiken_van_TLp^s Inherent aan thermoluminescentie materialen is dat ze opnieuw kunnen worden gebruikt. De bestendigheid van de dosimetrische eigenschappen van thermoluminescentie detectors is echter in vele gevallen afhankelijk van de tenperatuurbehandeling en de straling waaraan zij tevoren reeds werden blootgesteld. De aan hoge doses blootgestelde detectors en die, bestraald tot lage doses, zullen dan ook afzonderlijk moeten worden behandeld en bewaard. On reproduceerbare uitkomsten te verkrijgen, moeten bepaalde fosforen, alvorens opnieuw te worden gebruikt, een speciale warmtebehandeling ondergaan, de zogenaamde "pre-irradiation anneal". Deze behandeling heeft ten doel: 1) de resterende informatie zo volledig mogelijk uit te wissen 2) een reproduceerbare gevoeligheid tot stand te brengen 3) de vorige groeicurve terug te krijgen en 4) de stabiliteit van de detector te verzekeren.
Voor deze warmtebehandeling werden reeds verschillende methoden met goed gevolg toegepast. De gebruiker kan de aanbevelingen van de fabrikant volgen, of zelf proefondervindelijk de voor zijn omstandigheden optimale methode vaststellen. Zo is er bijvoorbeeld een methode die veelvuldig voor bepaalde types LiF-detectors wordt toegepast en die erin bestaat het materiaal gedurende één uur op een hoge temperatuur (400°C) te houden, gevolgd door een periode van 20 uur op 80 °C. Er zij met nadruk op gewezen dat voor dergelijke warmtebehandelingen naar maximale reproduceerbaarheid moet worden gestreefd, wil men betrouwbare uitkomsten verkrijgen. Belangrijk in dit verband is de snelheid waarmee de afkoeling tussen de beide warmtebehandelingen plaats vindt.
Bovengenoemde regeneratiemethoden worden soms vervangen door een in de uitleesprocedure opgenomen warmtebehandeling. Daarbij wordt de temperatuur van de detector, na de uitlezing, gedurende enkele tientallen seconden even boven de maximum-uitleestemperatuur gehouden (zie Fig. 7b).
Ju 1-23
Toegassing_yan_TLD ir. de ge£SOonsdosimetrie Bij de toepassing op het terrein van de persoonlijke stralingscontrole bezit het principe van de thermoluminescentie enige aantrekkelijke voordelen boven dat van de fotografische dosimetric:
1. Het bestreken dosisgebied is zeer groot (van enkele oren tot vele duizenden rem). 2. Voor fotonen tussen ca 20 keV en +_ 5 MeV varieert de responsie van LiP (effectief atoomnummer: 8,2, dus in goede benadering weefselequivalent) weinig net de stralingsenergie. 3. De fading is in het algemeen gering. 4. Bet materiaal is weinig gevoelig voor klimatologische invloeden. 5. De evaluatietijd is vrij kort en het proces laat zich betrekkelijk gemakkelijk automatiseren. 6. De afmetingen kunnen meestal klein worden gehouden, van belang voor extremiteiten en locale dosimetrie.
Zonder nadelen is natuurlijk ook deze methode niet. Het zwaarst weegt ongetwijfeld dat in het algemeen tijdens de uitleesprocedure de geaccumuleerde energie — en dus de dosisinformatie — verloren gaat, zodat men volledig op de meetresultaten moet kunnen vertrouwen, aangezien geen bewijsstuk achterblijft. Zelfs is het denkbaar dat, buiten de "reader" om, de dosis door oververhitting (boven 100°C) wordt "uitgewist". In de praktijk blijkt dit niet tot ernstige problemen te leiden. Vooralsnog is de prijs van het "gevoelige materiaal" aanzienlijk hoger dan dat van de film, doch de mogelijkheid de detectoren steeds opnieuw te gebruiken compenseert dit verschijnsel wellicht méér dan volledig. In de hiervóór opgesomde afweging van eigenschappen der filmdosimetrie en TLD vindt men belangrijke argumenten voor het verlaten van de eerste en het overstappen op de laatstgenoemde methode. Daar komen nog twee omstandigheden bij:
1. De laatste jaren zijn enige/ speciaal voor de personendosimetrie vervaardigde, films uit de handel genomen. Het is zeker niet ondenkbaar dat de filmbadge zal moeten verdwijnen door gebrek aan belangstelling van de zijde der filmfabrikanten.
Ju 1-24
2, Door het nog inner groeiend aantal aangesloten radiologische werkers zullen grote dosimetriediensten op den duur wellicht niet meer kunnen ontkomen aan een automatisering. De TL-dosimeter leent zich hiertoe aanzienlijk beter dan de fotografische dosimeter (wil een TLD-systeem voor toepassing op grote schaal betrouwbaar zijn, dan is automatisering welhaast zelfs een noodzaak).
Op grond van deze overwegingen is de Radiologische Dienst TNO een aantal jaren geleden begonnen met het ontwikkelen van een geautomatiseerd personendosimetriesysteem, gebaseerd op TLD. Het uitleesinstrument (Fig. 13) maakt gebruik van heet stikstofgas voor het verhitten van de detectoren Boewei de reader in hoge mate self-supporting is, kan die geheel door een externe computer worden bestuurd. Als extra faciliteit beschikt het apparaat over een inrichting om automatisch TL-detectoren van gelijke gevoeligheid uit een verzameling te selecteren.
De bij het systeem behorende badge (Fig. 14a en b) is ontworpen als een in hoge mate universele dosimeter. In principe bieden zes verschillende locaties plaats aan TL-detectoren die eventueel van verschillend type en verschillende afmetingen mogen zijn (max. 12 mm 0 ) . Voor de "eenvoudige basisdosimeter" zal de badge een tweetal TLD's bevatten, terwijl voor de "analyserende dosimeter" vermoedelijk vier detectoren zullen worden gebruikt, afgedekt door verschillende filters. Hoewel de keuze voor deze laatste in principe nog vrij is, wordt de volgende combinatie overwogen: 1. open venster 2. 300 mg/cm2 plastic 3. 2 mm aluminium 4. 1 mm tin. Genoemde filtercombinatie biedt de mogelijkheid de effectieve energie van de straling met redelijke nauwkeurigheid vast te stellen, gebruik makend van de verschillende responsiekarakteristieken (waarvan Fig. 15 een voorbeeld geeft). Door de filters a-symmetrisch te kiezen kan men onderscheid maken tussen van de vóór- en van de rugzijde ingevallen stialing.
De badge bevat een periode-aanduiding (tot een maximum van 8 perioden). Het identificatienummer kan tot 12 verschillende karakters bevatten (bijvoorbeeld
Ju 1-25
10 cijfers en 2 letters) die automatisch kunnen worden gelezen.
Als bedoeld TLD-systeem in gebruik wordt genomen» zal het worden gecombineerd met een computer-dosisregistratie op naam van de radiologische werker (dit geschiedt nu nog alleen op filmbadgenunmer).
Volledigheidshalve zij nog opgemerkt dat de TLD inmiddels zijn intrede heeft gedaan en een belangrijke toekomst tegemoet gaat in het gebied der medische stralingsdosimetrie. Wij noemen o.a. het bepalen van (gonaden-) doses in de röntgendiagnostiek, en de dosimetric in de radiotherapie. Stellig zal op den duur de TLD eveneens een rol gaan spelen bij de periodieke output-ijking van röntgentherapie-toestellen zoals die over het gehele land worden uitgevoerd door de Radiologische Dienst TNO.
Ju
— FILTER (2mm Sn)
ACHTERSTE FILM FILTER (2mm Sn) VOORSTE FILM STRALINGS RICHTING
TCD
FILMDOSIMETER
a fc«V («ff)
Ju 1-27
T
i
s 4
456
i s a s
FILTER TYPES 1. 2. 3. 4. 5. $. 7. S.
Window 50 mg/cm* plastics 30Q mg/cm' plastics 0040" Dural 0028" Cd+0012" Pb 0028" Sn+0012" Pb 0-012" Pb tdge shielding 0*4 g of indium
Fig. 2. De Harwell-filmbadgehouder.
l) UNFILTCRCD Z> SOOra» i«*2 PLASTICS 0-040' OUflAL 0-03S'Sn» OOI2'Pk
?
10
IOO
IOOO
IOOOO
PHOTON £NM6Y-k«V
Fig. 3. De responsie van de Kodak-RM film afgedekt door verschillende filters, als functie van de effectieve energie.
Ju 1-28
• «o*r.
ao\
o«
100
IOOO PHOTON tNCNcv (n«v)
Pig. 4. De berekende relatieve fotonendosis (voor formule zie tekst) als functie van de effectieve energie. COMWCTI0» BAUD
F5r
'w&zm VAUMCE ttftKD
•xcitttton
b
c r«co»btn»tion
d
Fig. 5. Energieniveau model voor het principe ven de TLD
• TIMf
n (weontft)
Fig. 6.
Gloeicurve van LiF (TLD-100)
Ju 1-29
output a A
currant to frequency
B C
otoctro motor photon counting
f*AHftt# lAülföfl
•yotom
ompflflor
light detecting , tyotom lonoo (and/or mirror)
light collection •yotom
filter TLD or light source
\tft/
hooting ayttom
Fig. 7. Schematische opzet van het TLD-uitleesinstrument.
-initial £ signal
Ju 1-30
-Tmax
J
ril.
t
-t
HUMT
|
i i
(-plateau
L.yfo
i t
1
ramp-,
\J
f\ ƒ
/A «1
i/
> - » -
1
t3
time
Fig. 8a. Lineaire verhitting, gecombineerd met een plateau. Het temperatuur (of tijd) interval (tj - t2) waarin het luminescentielicht wordt gemeten, kan meestal worden gevarieerd. 1 * temperatuur, H = gloeicurve.
prahaat
-*4*
raad
annaal
cool
, 300-400 °C
i
^ 210-270 °C
r
/,'V
+ _.
-\ lima
Fig. 6b. Voorbeeld waarin alle warmtebehandelingen (inclusief de uitlezing) in één cyclus worden gecombineerd, I • temperatuur, II - gloeicurve.
~10MC
Pig. 9. Niet-lineaire verhitting bij toepassing van een "hete vinger" of heet stikstofgas van constante temperatuur. Maximum temperatuur en meettijd variabel. I - temperatuur, II - gloeicurve.
Ju 1-32
I |
i -
Hf ( T l t «MM :•<*•% sSilpKiMt « p i » :
pqots% • -
l i l ( I I I H»):ltt
3 -
IK : MHV*%:W IK
4 -
l>ji4»7 •• * • 01%: tl qi%
B - L ^ V • •
5 '**> V 5 't 3 '
^ . P - - -
T^^
£ \
Ill-IMIMUIIHS
fe^
v
m
v • 1,0 •
_i i / ^'
vp
cyB
V'
.
0,01
0,10
1,0 MUMHIMU
10
100
(MeV)
Fig. 10. Theoretische responsie van enkele weefselequivalente TLD-materialen t.o.v. de geabsorbeerde dosis in lucht, genormeerd op 1 MeV-fotonen.
Ju 1-33
raraanmaaa (MeV)
Fig. 11. Theoretische responsie van enkele niet-weefselequivalente TLD-materialen t . o . v . de geabsorbeerde dosis in lucht, genormeerd op 1 MeV-fotonen.
Ju 1-34
£ O 3500
4000
4500
5000
550C
WAVELENGTH ( A )
Fig. 12. Emissiespectra voor v e r s c h i l l e n d e fosforen: (A) CaSO: Mn; (B) LiF (TLD-100); (C) CaF 2 : n a t u u r l i j k ; en (D) CaF2:Mn.
Fig. 13. Automatische TLD-reader roet N 2 ~gas v e r h i t t i n g , voorzien van (los aangeschoven) monsterwisselaar.
Ju 1-35
£.*•
x&ï
S?
*•*>.
?%*h*;r^
22
.1
.-wis
&' .ik ft' '
&<£ ;;«&-
' fe':2 »*!'':
•-fê •:-miï
Fig. 14a. Prototype personenbadge met v e r s c h i l l e n d e wijzen van bevestiging.
Fig. 14b. Prototype TLD-personenbadge, voorzien van ( t e r d e monstratie) 4 v e r s c h i l l e n d e typen TL-detectoren.
