Warning: fopen(111data/log202008120618.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Einrichtung zum Bestrahlen von Proben - Dokument DE2932594C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE2932594C2 05.07.1990
Titel Einrichtung zum Bestrahlen von Proben
Anmelder Compagnie Oris Industrie S.A., Paris, FR
Erfinder Blondel, Maurice, Paris, FR;
Taniel, Gerard, Les Essarts le Roi, FR
Vertreter Schickedanz, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 6050 Offenbach
DE-Anmeldedatum 10.08.1979
DE-Aktenzeichen 2932594
Offenlegungstag 28.02.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.07.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.1990
IPC-Hauptklasse G21K 5/00
IPC-Nebenklasse G21K 5/08   B01J 19/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise für den Gebrauch in Laboratorien der biologischen Forschung bestimmt.

Bekannt ist bereits eine Einrichtung zum Bestrahlen von Proben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die im wesentlichen zur Aufbewahrung einer radioaktiven Quelle dient; wobei eine drehbare Abschirmung zwischen dieser Quelle und der Umgebung vorgesehen ist (US-PS 31 77 364). Hierdurch ist es in einigen Positionen der Abschirmung möglich, die Strahlung abzuschirmen und die radioaktive Quelle lediglich aufzubewahren. In einer anderen Position der drehbaren Abschirmung ist es möglich, daß die Quelle Strahlung nach außen abgibt. Die Bedienungspersonen, welche die zu bestrahlenden Produkte handhaben, werden somit nicht optimal vor Strahlen geschützt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungseinrichtung zu schaffen, die eine falsche Handhabung verhindert, so daß beim Öffnen und Schließen der Einrichtung und beim Einbringen von zu bestrahlenden Produkten keine Strahlenschädigungen der Bedienungspersonen auftreten.

Diese Aufgabe wird beim Patentanspruch 1 gemäß den kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Einrichtung ohne spezielles Zubehör verwendet werden kann, weil sie einen vollständigen Schutz der Bedienungsperson gewährleistet, und zwar sowohl während der Eingabe der Proben als auch während des Bestrahlungsvorgangs. Dieser Schutz ergibt sich dadurch, daß die Bestrahlungskammer während der Bestückung mit Proben nicht geöffnet ist und die Durchgänge des Körpers, welche die Strahlungsquellen aufweisen, in geeigneter Weise mit Hilfe der Verschlußblöcke des Zylinders abgedichtet sind. Außerdem wird ein homogener Photonenfluß bzw. ein homogenes Photonenfeld dadurch erreicht, daß die beiden Photonen- bzw. Strahlungsquellen in einem ausreichenden Abstand von der Bestrahlungskammer vorgesehen werden können, und zwar vorzugsweise in gleichem Abstand von deren Achse.

Erfindungsgemäß bestehen das erste und das zweite Material zur Absorption der Strahlen vorzugsweise aus Blei, bzw. aus abgereichertem Uran. Es ist festzuhalten, daß die gleichzeitige Verwendung von Blei und Uran den Vorteil hat, eine sehr kompakte Ausführung der Bestrahlungseinrichtung und gleichzeitig die Schaffung eines Photonenfelds von ausreichender Intensität und Homogenität zu ermöglichen.

Gemäß einer vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gleitverschluß in einer in der oberen Wand des Zylinders vorgesehenen Aussparung vorgesehen und kann, sobald sich dieser in der zweiten Position befindet, in bezug auf die Seitenwand des Zylinders einen Vorsprung bilden, indem er in eine in der oberen Wand des Körpers vorgesehene Aussparung eingreift.

Weiterhin sind gemäß der Erfindung die aus dem zweiten Material bestehenden und in dem Körper bzw. dem Zylinder eingeschlossenen Blöcke vorzugsweise aus zylindrischen Blöcken aus abgereichertem Uran zusammengesetzt, die mit Metall ummantelt sind, wobei die Blöcke des Körpers, die eine Strahlungsquelle tragen sollen, einen Durchgang aufweisen, der dieselbe Achse hat wie der entsprechende Durchgang des Körpers, und zwar mit einer zur Quelle komplementären Form und mit Metall ummantelt.

Außerdem bestehen nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Abdeckmittel für die Durchgänge des Körpers aus zylindrischen Stopfen, welche nacheinander von einem zum anderen Ende aus einem Bleistück und einem abgereicherten Uranstück bestehen, wobei das Uranstück einen anderen Durchmesser als das Bleistück hat und in dem Durchgang eines Trägerblocks des Körpers für eine Strahlungsquelle angeordnet werden kann.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Photonenquellen aus Caesium 137.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen perspektivischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bestrahlungseinrichtung, und zwar in der Bestrahlungsposition;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die erfindungsgemäße Einrichtung, wobei der Zylinder in bezug auf seine in der Fig. 1 dargestellte Position um 90° gedreht ist;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei die Verschlußeinrichtung der Bestrahlungskammer außerhalb der Einrichtung dargestellt ist.

In der Fig. 1 ist gezeigt, daß eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Bestrahlen von Proben im wesentlichen aus einem äußeren und länglich geformten Körper C zur Aufnahme zweier Strahlungs- oder Photonenquellen S und S&min; und einem mit einer Strahlungskammer 6 ausgestatteten Rotationszylinder R mit rundem Querschnitt besteht.

Im einzelnen weist der aus Blei bestehende Körper C einerseits eine zentrale zylindrische Höhlung C2 auf, die eine vertikale Achse Y sowie einen runden Querschnitt hat und den Zylinder R aufnimmt, und andererseits zwei Durchgänge C4 und C4&min;, die, bei einer Drehung um die Längsachse X des Körpers, mit ihren jeweils einen Ende Ei bzw. Ei&min; in diametral entgegengesetzten Zonen der Höhlung C2 und mit ihren jeweils anderen Enden Ee und Ee&min; in die äußere Wand des Körpers C einmünden.

In den Durchgängen C4 und C4&min; befinden sich in jeweils gleichem Abstand von der Achse Y der Höhlung C2 die Photonenquellen S und S&min;. Man erkennt, daß jede der beiden Quellen S und S&min; in den Durchgängen C4 bzw. C4&min; des Körpers C mit Hilfe der zylindrischen Trägerblöcke C6 bzw. C6&min; aus abgereichertem Uran getragen werden, wobei jeweils eine der Stirnseiten der Blöcke C6 bzw. C6&min; einen Teil der Wand der Höhlung C2 darstellt. Jeder der beiden Blöcke C6 bzw. C6&min;, deren Form komplementär zu der der entsprechenden Teile der Durchgänge C4 und C4&min; ist, ist mit rostfreiem Edelstahl ummantelt und mit einer axialen Durchbohrung 8 versehen, die ebenfalls mit rostfreiem Edelstahl ummantelt ist.

Weiterhin erkennt man, daß die Enden Ee und Ee&min; der Durchgänge C4 und C4&min;, in welche die Quellen S und S&min; in den Körper C eingeführt sind, mit zylindrischen Stopfen C8, C8&min; abgedichtet sind, die - wie in der Fig. 2 genauer gezeigt ist - längs der Achse X nacheinander ein Bleistück 10 und ein mit rostfreiem Edelstahl ummanteltes abgereichertes Uranstück 12 enthalten. Das Uranstück 12 eines Stopfens C8 soll hierbei das Ende des axialen Durchgangs 8 eines Uranstücks C6, C6&min; abdichten, das demjenigen Ende gegenüberliegt, welches mit dem Ende Ei, Ei&min; des Durchgangs C4, C4&min; verbunden ist.

Es ist festzuhalten, daß die Stopfen C8, C8&min; vorzugsweise Stücke 10 und 12 von verschiedenem Durchmesser enthalten, so daß ein Entweichen der Strahlung verhindert wird. Außerdem werden die Stopfen mit einer Feder 14 in dem Körper C festgehalten, die mit Hilfe einer mit dem Körper C verbundenen Platte 16 gegen den Stopfen gedrückt ist.

In der Fig. 1 ist übrigens zu erkennen, daß der Rotationszylinder R, der über ein Axialkugellager 18 auf dem Boden der Höhlung C2 des Körpers C ruht, zum einen zwei radial-koaxiale Durchgänge R4 aufweist, die mit ihren beiden Enden die Strahlungskammer 6 bzw. in die Außenwand des Zylinders R einmünden, und zum anderen auf beiden Seiten der Kammer 6 zwei koaxiale Zylinderblöcke R6 und R6&min; aus abgereichertem Uran besitzt, welche die Enden Ei und Ei&min; der Durchgänge C4 und C4&min; des Körpers C abdichten sollen. Der Zylinder R weist außerdem einen Gleitverschluß R8 für die Strahlungskammer 6 auf, der völlig in der Höhlung C2 des Körpers C liegt, wenn er diese abdichtet.

Der Gleitverschluß R8 ist in einer in der oberen Wand des Zylinders R vorgesehenen Aussparung 19 angeordnet und kann in dieser Aussparung entlang einer Achse senkrecht zur Achse Y gleiten und, wie die Fig. 2 zeigt, in eine komplementäre, in der oberen Wand des Körpers C vorgesehene Aussparung 20 eingreifen.

Die Achsen der Durchgänge R4, R4&min; und der Blöcke R6, R6&min; verlaufen senkrecht zueinander. In einer ersten Position des Zylinders R (abgedeckte Photonen-Quellen S, S&min;, dargestellt in der Fig. 2) werden die Enden Ei, Ei&min; der Durchgänge C4, C4&min; also von den Blöcken R6, R6&min; abgedichtet, während in einer zweiten, um 90° gegenüber der ersten Position gedrehten Position des Zylinders R (Bestrahlungsposition, dargestellt in Fig. 1) die Durchgänge R4, R4&min; des Zylinders und die Durchgänge C4, C4&min; des Körpers miteinander in Verbindung stehen.

Im Hinblick auf den vorstehenden Sachverhalt wird zur Erreichung des Zieles, die Kammer 6 ohne Strahlungsrisiko für das Bedienungspersonal mit Proben bestücken zu können, die Aussparung 20 derart in dem Körper C vorgesehen (vergl. Fig. 2), daß der Verschluß R8 nur dann an dem Körper C vorstehen kann, wenn die Uranblöcke R6, R6&min; die Durchgänge C4, C4&min; des Körpers C abdecken (Position der Abdeckung der Photonen-Quellen S, S&min;, dargestellt in der Fig. 2).

Andererseits ist aus der Fig. 3 zu erkennen, daß der Gleitverschluß R8, der aus Gründen der Anschaulichkeit außerhalb des Körpers C dargestellt ist, über ein Nut-Feder-System 22, 24 mit dem Zylinder R verbunden ist. Auf diese Weise kann man ein unbeabsichtigtes Öffnen der Strahlungskammer 6 durch Verschieben des Gleitverschlusses R8 längs der Y-Achse verhindern. Außerdem besitzt der Gleitverschluß R8 einen Anschlag 26, der dazu dient, während seines Gleitens entlang der Z-Achse gegen die Wand 6&min; der Kammer 6 zu stoßen, wodurch eine Rotation des Zylinders verhindert werden kann, wenn die Strahlungskammer 6 einmal geöffnet ist. Hierdurch wird eine Bestrahlung des Bedienungspersonals verhindert.

Die Photonenquellen S und S&min; bestehen vorzugsweise aus Caesium 137-Quellen und befinden sich in einer doppelten Umhüllung aus rostfreiem mit Argon verschweißtem Edelstahl, um eine optimale Sicherheit vor radioaktiver Bestrahlung zu gewährleisten. Die Verwendung von Caesium 137-Quellen ist besonders vorteilhaft, wenn man ihre beachtliche radioaktive Halbwertszeit, ihre geringe Energie und ihre Strahlungseigenschaften berücksichtigt, die ihre wirksame Absorption durch das Uran ermöglichen.

Im folgenden werden einige Parameter einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung angegeben.

In einem Körper C mit einer Länge von ungefähr 72 cm, einer Breite von ungefähr 35 cm und einer Höhe von ungefähr 28 cm, der einen Zylinder R aufweist, in dem eine Strahlungskammer 6 mit einem Nutzraum von ca. 1000 cm3 vorgesehen ist, sind im Abstand von 18 cm von der Kammer 6 zwei Photonenquellen S bzw. S&min; aus Caesium vorgesehen, von denen jede eine Strahlungsleistung von ca. 500 Ci maximal hat.

Auf diese Weise erhält man in der Strahlungskammer 6 ein Photonenfeld, dessen Stärke im Zentrum der Kammer ungefähr 10 000 Rh beträgt, wobei die maximale Abweichung zwischen der Stärke des Feldes an irgendeinem Punkt der Kammer 6 und der Stärke des Feldes im Zentrum der Kammer 6 ungefähr ±10% beträgt.

Schließlich ist es mit Uranblöcken C6 und C6&min; mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Länge von 11 cm, sowie mit Uranblöcken R6, R6&min; mit einem Durchmesser von ca. 10 cm und einer Länge von ca. 7,5 cm, wobei die Blöcke C6, C6&min; mit einem Durchgang von ca. 3 cm Durchmesser versehen sind, der mit einem Uranstopfen von ca. 3 cm Länge abgedichtet ist, möglich, die Durchsatzmengen der mittleren Dosen, die mit der Bestrahlungseinrichtung in Kontakt treten, niedriger als 1 nR/h zu halten und das Gewicht der Einrichtung auf etwa 530 kg zu beschränken.


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zum Bestrahlen von Proben, mit einem Körper, der einerseits eine zentrale zylindrische Höhlung mit rundem Querschnitt und andererseits einen Durchgang aufweist, der othogonal zur Zylinderachse ausgerichtet ist und der mit seinem einen Ende in die Höhlung und mit seinem anderen Ende in die Außenwand des Körpers einmündet, mit einem Zylinder, der in der Höhlung des Körpers drehbar gelagert ist und eine Strahlungskammer besitzt, die einen radial angeordneten Durchgang aufweist, der mit seinem einen Ende in die Strahlungskammer und mit seinem anderen Ende in die Außenwand des Zylinders einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (C) aus einem ersten Material besteht, das Photonen absorbiert, daß im Körper (C) ein zweiter Durchgang (C4&min;) vorgesehen ist, der dem ersten Durchgang (C4) gegenüberliegt, wobei jeder Durchgang (C4, C4&min;) eine Photonenquelle (S, S&min;) enthält, die in dem Durchgang (C4, C4&min;) mit Hilfe eines Trägerblocks (C6, C6&min;) gehalten wird, der seinerseits aus einem photonenabsorbierenden zweiten Material besteht, das ein höheres Absorptionsvermögen als das erste Material besitzt, daß Mittel (C8, C8&min;) zum Abdecken der Enden der an die Außenwand des Körpers (C) stoßenden Durchgänge (C4, C4&min;) vorgesehen sind, die aus einem photonenabsorbierenden Material bestehen und mit dem Körper (C) verbunden sind, daß der Zylinder (R) aus dem ersten Material besteht und zwei aus dem zweiten Material bestehende Verschlußblöcke (R6, R6&min;) sowie einen zweiten radial angeordneten Durchgang (R4&min;) aufweist, der dem ersten Durchgang (R4) gegenüberliegt, daß eine von außerhalb des Körpers zugängliche Verschlußvorrichtung (R8) für die Strahlungskammer vorgesehen ist, die aus dem ersten Material besteht und die in die Strahlungskammer (6) zwischen einer Position, in der sie sich vollständig im Zylinder (R) befindet, und einer Position, in der sie an der Außenseite des Zylinders (R) einen Vorsprung bildet, verschoben werden kann, wobei die Durchgänge (R4, R4&min;) des Zylinders (R) die Strahlungskammer (6) mit den Durchgängen (C4, C4&min;) des Körpers (C) in einer ersten Position des Zylinders (R) verbinden, und die Verschlußblöcke (R6, R6&min;) die Durchgänge (C4, C4&min;) des Körpers (C) in einer zweiten Position des Zylinders (R) gegen Strahlung abdichten und wobei der Körper (C) die Verschiebung der Verschlußvorrichtung (R8) zur Höhlung (C2) ermöglicht, sobald sich der Zylinder (R) in der zweiten Position befindet, und eine derartige Verschiebung in der ersten Position nicht möglich ist.
  2. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photonen hochenergetische Photonen sind, und zwar insbesondere im Gammastrahlungsbereich.
  3. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite photonenabsorbierende Material Blei, z. B. Aktiniumblei oder Uranblei ist.
  4. 4. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitverschluß (R8) in einer in der oberen Wand des Zylinders (R) vorgesehenen Aussparung (19) vorgesehen ist und, sobald sich dieser in der zweiten Position befindet, in bezug auf die Seitenwand des Zylinders (R) einen Vorsprung bilden kann, indem er in ein in der oberen Wand des Körpers (C) vorgesehenes Lager eingreift.
  5. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitverschluß (R8) eine Feder (22) aufweist, die mit den Nuten (20, 24) in den Seitenwänden der Aussparungen (19, 20) des Zylinders (R) bzw. des Körpers (C) zusammenwirkt.
  6. 6. Einrichtung nach den Patentansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitverschluß (R8) einen Anschlag (26) aufweist, der zum Zwecke der Begrenzung seiner Verschiebung mit der Wand der Strahlungskammer (6) zusammenwirkt.
  7. 7. Einrichtung nach den Patentansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Trägerblöcke (C6, C6&min;) für eine Photonenquelle (S, S&min;) ein zylindrischer Block ist, der mit Metall ummantelt ist, und einen Durchgang mit derselben Achse wie der entsprechende Durchgang des Körpers (C) hat, dessen Form komplementär zu der Form der Photonenquelle (S, S&min;) und ebenfalls mit Metall ummantelt ist.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Photonenquellen (S, S&min;) in gleichem Abstand von der Achse der Höhlung (C2) des Körpers (C) befinden.
  9. 9. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Photonenquellen (S, S&min;) Cäsium 137-Quellen sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com