Dosimeter

Was ist ein Dosimeter?

Ein Dosimeter ist ein Messgerät zur Messung der Strahlungsmenge.

Strahlungsmessgeräte werden als Dosimeter, Strahlungsmessgeräte, Vermessungsgeräte usw. bezeichnet. Der Begriff „Dosimeter“ bezieht sich auf eine breite Palette von Messgeräten und umfasst eine Vielzahl von Geräten mit oder ohne mechanische Struktur.

Instrumente, die strahleninduzierte Veränderungen in Materialien ausnutzen (Glas-, Thermolumineszenz-, Photolumineszenz-Dosimeter), benötigen beispielsweise keine Energiequelle für Strahlungsmessungen. Aufgrund ihres geringen Gewichts können sie von Menschen getragen und zur routinemäßigen Überwachung von Strahlendosen eingesetzt werden. Solche tragbaren Dosimeter werden als Personendosimeter bezeichnet.

Andererseits werden Halbleiterdosimeter als Personendosimeter verwendet, wenn sie eine Stromquelle benötigen. Dies liegt daran, dass sie so klein wie ein elektronisches Thermometer gebaut werden können.

Strahlungsmessgeräte sind fast dasselbe wie Dosimeter. Ein Vermessungsmessgerät hingegen ist ein Gerät, mit dem die Strahlungswerte in der Luft bestimmt werden können oder mit dem festgestellt werden kann, ob eine kleine Fläche mit Strahlung kontaminiert ist.

Anwendungen von Dosimetern

Dosimeter werden zur Messung der Langzeitexposition im Alltag und bei der Arbeit in strahlungsbelasteten Bereichen eingesetzt.

In medizinischen Einrichtungen, Forschungseinrichtungen, Industriebereichen und anderen Orten, an denen mit Strahlung umgegangen wird, ist eine strenge Strahlungskontrolle gesetzlich vorgeschrieben. Medizinische Einrichtungen können bei Röntgen- und CT-Untersuchungen Strahlung ausgesetzt sein, während kerntechnische Einrichtungen beim Betrieb von Kernreaktoren und beim Umgang mit Kernbrennstoffen oder radioaktiven Materialien Strahlung ausgesetzt sein können.

Wegen der Gefahr einer Strahlenbelastung für die Gesundheit ist das Tragen von Personendosimetern für Arbeitnehmer, die vor Ort mit Strahlung umgehen, obligatorisch.

Funktionsweise von Dosimetern

Ein Dosimeter ist ein Messgerät, das die Dosis der Strahlung misst.

Diese Dosis hat folgende Kennzahlen:

• Absorptionsdosis (in Gy = grau), die die von einem Material durch Strahlung aufgenommene Energie beschreibt
• Effektive Dosis” (in Sv = Sievert), die die Wirkung der Strahlung auf den gesamten Körper einer Person beschreibt
• Bestrahlungsdosis (in Röntgen), die die Gesamtmenge der empfangenen Strahlung beschreibt
• Effektive Äquivalentdosis (in Sv =Sievert), die bei der routinemäßigen Strahlungskontrolle als Alternative zur effektiven Dosis usw. verwendet wird

Dosimeter messen direkt physikalisch die Anzahl der Strahlen. Um die verschiedenen oben genannten Dosen zu ermitteln, sind die Geräte so konzipiert, dass sie zwischen den verschiedenen Strahlungsarten unterscheiden können. Die Messung der Anzahl der Strahlungslinien für jede Strahlungsart und die Berücksichtigung der Auswirkungen auf den menschlichen Körper je nach Art der Strahlung ermöglichen die Bewertung der Gesamtwirkung der Strahlung auf den menschlichen Körper.

Die von Personendosimetern angezeigte Dosis ist die effektive Äquivalentdosis (Einheit Sv = Sievert). Da es darum geht, die Auswirkungen auf den menschlichen Körper zu beurteilen, ist es ideal, die effektive Dosis zu ermitteln, aber es ist schwierig, diese täglich zu messen. Aus diesem Grund wird die effektive Äquivalentdosis als praktischer Indikator verwendet.

Da jedoch eine hohe Strahlenbelastung in kurzer Zeit gefährlich sein kann, gibt es Dosimeter, die auch die Äquivalentdosisleistung (in Sv/h) messen können, d. h. die effektive Äquivalentdosis pro Stunde. In Betrieben, in denen Strahlung eingesetzt wird, wird die gemessene effektive Äquivalentdosis als Grundlage für die Berechnung der effektiven Dosis für den Arbeitnehmer verwendet.

Arten von Dosimetern

Es gibt verschiedene Arten von Strahlung, von denen die häufigsten Neutronen-, Alpha-, Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlung sind. Jede dieser Strahlungsarten hat unterschiedliche Eigenschaften und einen anderen Grad der Wirkung auf den menschlichen Körper. Glas-, Thermolumineszenz- und fotostimulierte Lumineszenzdosimeter sind in der Lage, β- und γ-Strahlen sowie Röntgenstrahlen zu erfassen:

1. Glasdosimeter

Glasdosimeter machen sich das Phänomen der Fluoreszenz zunutze, die entsteht, wenn bestrahltes Glas ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. 

2. Thermolumineszenz-Dosimeter

Thermolumineszenz-Dosimeter nutzen das Phänomen der Thermolumineszenz in Festkörpern (d. h. das Phänomen, dass eine Substanz wie z. B. ein Leuchtstoff Licht emittiert, wenn sie erhitzt wird, nachdem sie von außen durch Strahlung angeregt wurde). 

3. Photostimulierte Lumineszenz-Dosimeter

Photostimulierte Lumineszenz-Dosimeter machen sich das Phänomen der photostimulierten Lumineszenz zunutze (ein Phänomen, bei dem Elektronen in einem metastabilen Zustand Lichtenergie absorbieren und nach Bestrahlung in ihren Grundzustand zurückkehren).

4. Halbleiter-Dosimeter

Halbleiter-Dosimeter machen sich die Tatsache zunutze, dass ein elektrischer Strom durch einen Halbleiter fließt, wenn ein Material durch Strahlung ionisiert wird.

Auswahl eines Dosimeters 

Bei der Auswahl eines Dosimeters ist es wichtig, dass es für die Art der Strahlung, die Sie messen wollen, geeignet ist. So gibt es beispielsweise Dosimeter für β- und γ-Strahlen und solche für Röntgenstrahlen, während sich die Produkte für Röntgenstrahlen je nach Energieniveau unterscheiden können.

1. Glas-, Thermolumineszenz- und photostimulierte Lumineszenzdosimeter

Die drei oben genannten Dosimeter eignen sich für die langfristige Strahlungskontrolle. Das liegt daran, dass die Strahlendosis nicht an Ort und Stelle bestimmt wird, sondern erst später, wenn das Dosimeter verarbeitet wird und die akkumulierte Strahlendosis ermittelt wird, z. B. durch Messung der Lumineszenz. Diese Eigenschaft wird als passiv bezeichnet. Diese Messung wird heute meist von spezialisierten Firmen durchgeführt.

Sie hat zwar den Nachteil, dass die Strahlendosis nicht an Ort und Stelle bestimmt werden kann, ist aber sehr empfindlich und eignet sich für die Strahlungskontrolle auf der Grundlage einer kumulativen Dosis über einen Monat oder so. Außerdem ist es praktisch, weil der Lieferant die Strahlendosis aufzeichnen kann.

2. Halbleiter-Dosimeter

Halbleiterdosimeter eignen sich, wenn man die Strahlendosis vor Ort wissen will, z. B. wenn man in kurzer Zeit einer hohen Strahlendosis ausgesetzt sein wird. Denn die Strahlungsdosis kann in Echtzeit bestimmt werden. Diese Eigenschaft wird als aktiver Typ bezeichnet. Einige Typen können auch die Äquivalentdosis, d. h. die Dosis pro Stunde, anzeigen und einige Typen geben einen Warnton ab, wenn die Äquivalentdosis einen bestimmten Wert überschreitet; daher sollte man auch auf die Verfügbarkeit dieser Funktionen achten.

Einige Produkte können jedoch nur eine geringe Menge an Daten auf der Haupteinheit aufzeichnen; in diesem Fall sollte die Methode zur Aufzeichnung von Dosisdaten in Betracht gezogen werden. Um sowohl die Expositionsdosen während der Arbeit jederzeit zu überwachen als auch die Strahlung langfristig zu kontrollieren, werden häufig aktive und passive Typen zusammen eingesetzt.