LiF:Mg,Cu,P und TLD-100 basiertes Umgebungsdosimeter Design

Forschungsprojekt P 14248LiF:Mg,Cu,P und TLD-100 basiertes Umgebungsdosimeter DesignHannes STADTMANN06.03.2000 Jüngste internationale und europäische Gesetztesvorlagen empfehlen den Gebrauch von sogenannten Operational Quantities, speziell der Umgebungsäquivalentdosis H*(10) für die Umgebungsüberwachungsdosimetrie, als Abschätzung der Strahlenschutz-relevanten Effektiven Dosis und für die Überprüfung der Einhaltung von Dosisgrenzwerten. Für Messungen niedriger Dosen in der Umgebungsüberwachung sollen die kleinen und robusten LiF Thermolumineszenz (TL) Detektoren mit verschiedenen Filteranorduungen zu einem passiven Dosimeter kombiniert werden. Durch ihre hohe Photonenempfindlichkeit und ihre nahezu gewebe-äquivalenten Energieabhängigkeiten werden in diesem Projekt das Standarddosimetermaterial TLD-100 und das neue, hoch- sensible LiF:Mg,Cu,P TL Material eingesetzt. Zur Optimierung der Repruduzierbarkeit und zur Verbesserung der Messergebnisse bei niedrigsten Dosen dient die Entwicklung thermischer Auswerteprozeduren und eines Glow curve Analysekonzepts. Der Einsatz von Monte Carlo (MC) Simulationen als computergestützes Werkzeug für Strahlungstransportberechnungen gibt uns die Möglichkeit, grundlegende Wechselwirkungsprozesse zu beobachten. und makroskopische Dosimetriegrößen, wie die Energiedosis, zu bestimmen. Entscheidend für dieses Projekt ist die Kombination von Experimenten und MC Berechnungen als verbesserte Methode zum Erforschen der passenden TL Filtermaterialien und deren geometrischer Anordnungen. Die notwendige Energieabhängigkeit eines Dosimeters zum Messen der Umgebungsäquivalentdosis und die erforderliche Richtungsunabhängigkeit sollen durch das Zusammenspiel. von experimentellen Messungen in definierten Standardstrahlungsfeldern, von Ergebnisauswertung und Bildung geeigneter Eingabegrößen für Simulationsexperimente, von Optimierungsprozessen am Computer und von abschließenden Verfikationsexperimenten erreicht werden. Das vordringlichste Ziel. dieses Projektes ist das Design eines passiven Referenzdosimeters für Umgebungsüberwachung zur Verbesserung der dosimetrischen Leistung passiver Dosimeter im. Bereich Strahlenschutz und Dosimetrie,

Im Rahmen des FWF Projekts "LiF:Mg,Cu,P und TLD-100 basiertes Umgebungsdosimeter Design" konnte mit Hilfe von Computer Simulationen ein Prototyp für ein neues Strahlenschutzdosimeter für die Umgebungsüberwachung entwickelt werden. Das verwendete Monte Carlo Simulationsprogramm MCNP erlaubte die realitätsnahe Modellierung der Strahlenfelder und der Dosimeterbestandteile, wie der Aluminium Karten mit den integrierten Detektorkristallen. Die Optimierung des Dosimeterdesigns erfolgte durch Variationen der Form, der Abmessungen und der Materialien des Dosimeters, sowie der Lage der Detektorkristalle im Dosimeter. Diese Computer-gestützte Optimierungsmethode wurde erst durch die erfolgreiche Bestimmung einer physikalischen begründeten Übertragungsfunktion zwischen dem Ergebnis der Simulation und dem Mess-Signal als Ergebnis des äquivalenten Experiments ermöglicht. Die Entwicklung des Umgebungsdosimeters basierte auf internationalen Empfehlungen für neue Messgrößen im Strahlenschutz, sowie auf den neuen gesetzlichen Grundlagen in Österreich und der Europäischen Union mit neuen Grenzwerten für die Strahlenbelastung. Das Dosimeter wurde speziell für die neue Messgröße H*(10), die Umgebungs-Äquivalentdosis, zur Messung von Röntgen- und Gamma-Strahlungen im Strahlenschutz-relevanten Energiebereich optimiert. Das entwickelte, zylinderförmige Dosimeterdesign mit dreiecksförmig angeordneten Detektorkarten erlaubt unabhängig von der Einfallsrichtung der Strahlung die korrekte Messung der Umgebungs- Äquivalentdosis. Der Prototyp eines zukünftig einsetzbaren Umgebungsdosimeters erfüllt damit problemlos die entsprechenden Mindestanforderungen der ÖNORM für Strahlenschutzdosimeter. Der einfache und robuste Aufbau des Dosimeters und die Verwendung von speziellen Thermolumineszenz Detektorkristallen ermöglichen die Ermittlung der akkumulierten Dosis über Messzeiten bis zu mehreren Monaten an bestimmten Messpunkten, beispielsweise in der Nähe von industriellen, medizinischen oder zu Forschungszwecken eingesetzten Strahlenanlagen. Neben dem Standardmaterial TLD-100 wurde das neue, hoch- empfindliche LiF:Mg,Cu,P Detektormaterial eingesetzt. Für eine einheitliche Auswerteprozedur der beiden verwendeten Detektormaterialien wurden die Auslese-Parameter und die Analyse-Methode zur Ermittlung des Mess-Signals optimiert. Für die zukünftig geplante Anwendung des Umgebungsdosimeters für Routinemessungen zur Grenzwertkontrolle im Strahlenschutz wurden im Rahmen dieses FWF Projekts grundlegende, dosimetrischen Eigenschaften der Detektorkristalle, wie das Langzeitverhalten und die Wiederverwendbarkeit, untersucht.