Mobiles Messsystem zur Dosis-Messung mit Ionisationskammern in gepulsten Strahlungsfeldern

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10.05.2005

Zur Bestimmung der Dosis, die bei Untersuchungen von Personen und Gütern mit Röntgen-Scannern appliziert wird, wurde im Fachbereich 6.3 ein transportables Messsystem entwickelt. Mit diesem System können Ladungsimpulse aus Ionisationskammern mit einer Auflösung von 12 fC (12 x 10^-15 C) und einer maximalen Messrate von 100 Hz gemessen werden. Das Messsystem verfügt über zusätzliche Sensoren, um die Messwerte mit allen notwendigen Korrektionen versehen zu können.

Zur Messung der durch einen Röntgen-Scanner applizierten Dosis wird ein Messsystem benötigt, mit dem kleine Dosen bei einer hohen Dosisleistung in kurzen Impulsen gemessen werden können. Ionisationskammern sind hierzu die geeigneten Detektoren. Das Problem bei der Messung mit Ionisationskammern besteht darin, dass die im Röntgen-Puls gesammelte Ladung oft in der gleichen Größenordnung liegt, wie die aus Kammerleckstrom und Eingangsruhestrom des verwendeten Verstärkers in üblichen Integrationszeiten von vielen Sekunden erzeugte Ladung. Mit dem beschriebenen Messsystem ist es möglich, das Signal aus dem Röntgen-Puls von den Untergrundsignalen zu trennen, indem Messungen in kurzen Zeitabständen durchgeführt werden, siehe Abbildung 1.

Abbildung 1: Beispiel einer gemessenen Ladungskurve aus einem Röntgen-Puls

In dem transportablen Messsystem wird ein im Fachbereich entwickelter Ladungsmesser eingesetzt. Der Ladungsmesser besteht aus einem Integratorverstärker, einer Kammerspannungsquelle und einer Zeitsteuerung. Der Integratorverstärker hat einen Eingangsruhestrom von weniger als 3 fA. Es stehen 6 Ladungsmessbereiche von 20 pC bis 2 µC zur Verfügung. Der Ausgang des Integratorverstärkers ist an einen 12-Bit Analog/Digitalwandler (ADC) angeschlossen. Mit dem ADC kann die gesammelte Ladung mit einem maximalen Messtakt von 100 Hz aufgenommen werden. Zur Korrektur der Luftdichteänderung im Ionisationskammervolumen werden Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchte gemessen. Die Steuerung der Ladungsmessung mit allen Korrektionen der Messwerte erfolgt mit einem Notebook. Alle erfassten Messdaten und die daraus berechneten Werte werden im Rechner gespeichert.

Das Messsystem, siehe Abbildung 2, wurde seit Anfang 2005 an verschiedenen Röntgen-Scannern erfolgreich eingesetzt.