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Vorstudie zum Aufbau eines direkt anzeigenden Astronautendosimeters

01.02.2011

Im Jahre 2007 wurde von der ESA (European Space Agency) die Entwicklung eines direkt anzeigenden Dosimeters für Astronauten initiiert. Ein Konsortium bestehend aus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)/ Deutschland, Mirion Technologies (RADOS) Oy/Finnland, Austrian Institute of Technology (AIT)/Österreich, Tyndall National Institute/Irland wurde unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) mit einer Vorstudie beauftragt (Kontrakt 20795/07/NL/CP).

Die Abbildung gibt zeigt den prinzipiellen Aufbau des vorgeschlagenen Systems. Es besteht aus einer Serviceeinheit, in der die Personendosimeter aufgeladen und Informationen gespeichert werden und einem TEPC (Tissue Equivalent Proportional Counter), der im Bild rechts als Kugel dargestellt ist und der über die Anzeige eines LET (Linear Energy Transfer) Spektrums als Referenz-Messinstrument für die Strahlenqualität im Weltraum dient.

Es wurde empfohlen, die direkt anzeigenden Personendosimeter aus vier Komponenten aufzubauen:

  • ca. 300 µm dicken Silizium-Halbleiterdetektor mit Pulshöhenspektrometrie, der die Anzeige des LET Spektrums für niedrig-ionisierende Strahlung ermöglicht
  • einen weiteren Siliziumdetektor mit dünnerer empfindlicher Schicht (ca. 5,6 µm, wie im PTB Prototyp-Neutronendosimeter DOS-2005), der die Anzeige eines LET Spektrums für hoch-ionisierende Strahlung ermöglicht
  • einer kleinen Ionisationskammer (Direct Ion Storage Chamber (DIS), Entwicklung der Fa. RADOS), die zwar keine Messung des LET erlaubt, aber auch bei hohen Dosisleistungen, die Energiedosis zuverlässig integriert
  • inen RadFET (Radiation Sensing Field Effect Transistor, Entwicklung vom Tyndall national Institute) für die zuverlässigen Anzeige der Energiedosis bei noch höheren Dosisleistungen, z. B. im Falle eines "Solar Events".

Die Auswahl der Teilkomponenten basiert auf den Resultaten vom Computer Simulationen, die die Anzeige der Dosimetersonden im Weltraum an der Position der ISS (International Space Station) vorhersagen. Ergebnisse dieser Rechnungen wurden auf einer Tagung (11th Neutron and Ion Dosimetry Symposium, Cape Town, South Africa, 12-16 October 2009) präsentiert und eine Veröffentlichung ist derzeit in Druck [1]. dx.doi.org/10.1016/j.radmeas.2010.08.026.

Abbildung : Konzeptioneller Aufbau eines Dosimetriesystems auf der ISS.

Literatur:

  1. Luszik-Bhadra, M., Beck, P., Berger, T., Jaksic, A., Latocha, M., Rollet, S., Vuotila, M., Zechner, A. and Reitz, G.:
    Response calculations for silicon-based direct reading dosimeters for use at the international space station (ISS),
    doi:10.1016/j.radmeas.2010.08.026