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Dokumentenidentifikation DE69302024T2 24.10.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0552102
Titel Widerstandsfähiger Szintillator und sein Herstellungsverfahren
Anmelder Crismatec S.A., Courbevoie, FR
Erfinder Bouissou, Claude, F-77140 Saint-Pierre-Les-Nemours, FR;
Baron, Claude, F-77140 Nemours, FR
Vertreter Herrmann-Trentepohl und Kollegen, 81476 München
DE-Aktenzeichen 69302024
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 14.01.1993
EP-Aktenzeichen 934000787
EP-Offenlegungsdatum 21.07.1993
EP date of grant 03.04.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.10.1996
IPC-Hauptklasse G01T 1/20
IPC-Nebenklasse G03F 1/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kristall- Szintillationszähler, insbesondere die, in denen ein Kristall aus Alkalihalogeniden wie NaI (T1) verwendet wird, und speziell diejenigen, welche eine hohe Beständigkeit gegenüber Stößen und extremen Temperaturen aufweisen.

Zur Bestimmung von unsichtbarer Strahlung, Licht mit sehr kurzer Wellenlänge (τ-Strahlung) oder Elektronenstrahlung, werden üblicherweise Kristalle verwendet, welche diese Strahlung in Photonen mit einer längeren Wellenlänge umwandeln, die (im allgemeinen durch Zählung) mit herkömmlichen Sekundärelektronenvervielfachern nachgewiesen und gemessen werden können.

Diese als Szintillationszähler bezeichneten Geräte werden insbesondere in der Erdölerkundung eingesetzt, wo sie verbunden mit Bohrwerkzeugen eine Informationsgewinnung aus den durchforschten Bodenschichten erlauben.

Diese sehr harten Einsatzbedingungen, insbesondere die hohen Temperaturen und sehr starken Stöße, denen die Szintillationszähler ausgesetzt sind, erfordern für diese Geräte angepaßte Konstruktionen derart, daß sie es ihnen ermöglichen, diese Temperaturen und diese Stöße ohne Beschädigung, insbesondere ohne ihre Reaktionsparameter zu verändern, aus zuhalten.

Herkömmliche Szintillationszähler sind aus vier Hauptbauteilen aufgebaut, einem Gehäuse, einem Fenster, einem Kristall und einem Reflektor. Das Gehäuse besteht aus rostfreiem Stahl und ist zylindrisch mit einer Öffnung an jedem Ende, die an einer Seite mit einem in die Öffnung eingeschrumpften oder eingeklebten Glasfenster verschlossen ist, an welchem außen der Sekundärelektronenvervielfacher angeordnet wird, der zur Bestimmung der im Kristall ausgesendeten Photonen bestimmt ist. Der Kristall selbst ist aus einem unter dem Einfluß ionisierender Strahlung szintillierenden Material, im allgemeinen aus einem Alkali- oder Erdalkalihalogenid und vorzugsweise einem Iodid, beispielsweise mit Thallium dotiertem Natriumiodid NaI (T1), hergestellt. Er hat ebenfalls eine zylindrische Form und seine Oberfläche ist poliert. Eines seiner ebenen Enden ist im allgemeinen beispielsweise mittels eines Siliconharzes mit dem Fenster optisch verbunden und auf seinen anderen Seiten, der zylindrischen Seitenfläche und dem zweiten ebenen Ende, ist er mit Reflektoren ausgestattet, die das emittierte Licht empfangen und es zu dem Fenster und dein hinter ihm befindlichen Sekundärelektronenvervielfacher zurückwerfen. Das dem Fenster gegenüberliegende Ende des Zylinders ist dicht verschlossen.

In den Szintillationszählern, die speziell konstruiert sind, hohen Temperaturen und Stößen zu widerstehen, wie beispielsweise in dem in der französischen Patentanmeldung FR 2 356 957 beschriebenen, ist hinter dem Kristall ein elastisch verformbares Bauelement vorgesehen, das den optischen Kontakt zwischen Kristall und Fenster aufrechterhält, selbst wenn ein auf die Kristallmasse einwirkender Stoß dazu neigt, diese vom Fenster zu entfernen.

Auch in bezug auf die zylindrische Seitenfläche des Kristalls ist es günstig, zwischen dieser Oberfläche und dem Reflektor einen engen Kontakt zu halten. In der britischen Patentanmeldung GB 2 084 169 und der europäischen Patentanmeldung EP-A- 0 402 035 ist eine sehr dünne Schicht vorgesehen, die aus einem Kunststoffband aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist und als Gleitmittel dient, während der Zwischenraum zwischen diesem Band und der Innenwand des Metallzylinders mit einem feinen Aluminiumoxid- oder Magnesiumoxidpulver gefüllt ist. Außerdem ist das elastische System dahinter durch glatte Federringe verstärkt, die sehr auf den Kristall drücken. Das in der französischen Patentanmeldung FR 2 356 957 beschriebene seitliche Schutzsystem sieht zwischen dem Inneren des Metallzylinders und dem Kristall eine Bindung vor, die aus einem Siliconelastomer besteht. Diese gegebenenfalls mit Pulver gefüllte durchsichtige Hülle enthält mehrere mit dem Kristall in Kontakt befindliche Vorsprünge und dazwischen eine Füllung aus einem Pulver wie Aluminiumoxid.

In einem anderen Lösungsvorschlag, dem der französischen Patentanmeldung FR 2 638 238, wird vorgeschlagen, eine größere Längsbeweglichkeit des Kristalls derart zu ermöglichen, daß sie ihm bei einem Stoß eine wirkliche Trennung von dem Material erlaubt, das normalerweise als Lichtleiter zum Fenster dient, wobei der optische Kontakt durch Rückstellfedern sofort wiederhergestellt wird, wenn die Beschleunigung verschwindet.

Die einzeln oder gegebenenfalls kombiniert angewendeten bisherigen Systeme sind im allgemeinen im gewünschten Temperaturbereich (bis 150ºC) und bei einer hohen Beschleunigung von bis zum Einhundertundfünfzigfachen der Erdanziehungskraft (≤ 150 g) zufriedenstellend. Sind diese Stöße jedoch noch stärker, bewirken sie beispielsweise eine Beschleunigung von 500 g, können die Szintillationszähler nicht mehr widerstehen und man stellt im allgemeinen fest, daß sich entweder die Grenzfläche Fenster/Lichtleiter oder Lichtleiter/Kristall löst oder die anderen Kristallseiten lösen, die sich mit dein Reflektor im Kontakt befinden. Durch solche Lösungserscheinungen werden die optischen Eigenschaften des Szintillationszählers verändert und die Reaktion des Sekundärelektronenvervielfachers, die einem gegebenen Signal entspricht, ist nicht mehr dieselbe.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Szintillationszähler bereitzustellen, der bei hohen Beschleunigungen von bis zu etwa 700 g und bei 180ºC erreichenden Temperaturen die bisherigen Nachteile nicht aufweist. Erfindungsgemäß wird auch das Verfahren zur Herstellung eines solchen Szintillationszählers bereitgestellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Szintillationszähler gelöst, in dem zur Bestimmung ionisierender Strahlung ein Szintillator aus einem Alkali- oder Erdalkalihalogenidkristall eingesetzt wird und welcher ein Gehäuse, an einem Gehäuseende ein transparentes Fenster, zwischen dem Fenster und einer der ebenen Seiten des Kristalls einen Lichtleiter und auch auf den anderen Wänden des Kristalls ein diffus reflektierendes weißes Material, vorzugsweise auf der Grundlage von Polytetrafluorethylen, umfaßt, wobei der Kristall durch Federn, die sich am dem Fenster gegenüberliegenden Gehäuseende befinden, an den Lichtleiter und dieser an das Fenster gepreßt wird, und in dem das reflektierende Material in Form eines gesinterten Pulvers vorliegt.

In diesem Szintillationszähler wirken die Federn auf das reflektierende Material über eine Einrichtung ein, welche die Kräfte im gesinterten Pulver verteilt, wobei die Kraft, die sie auf den Kristall ausüben, wenigstens gleich drei Vierteln der Maximalkraft ist, welcher der Kristall unter härtesten Einsatzbedingungen ausgesetzt ist.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Szintillationszählers wird nach Auswahl eines Polytetrafluorethylenpulvers mit einer Korngröße von im wesentlichen unter 1 mm und dessen Trocknung ein reflektierendes Material eingesetzt, dessen Verwendung die drei folgenden Stufen umfaßt:

a. Einfüllen einer Pulvermenge am Umfang des Kristalls, der an den Lichtleiter angedrückt gehalten wird,

- Zusammenpressen des bereits eingefüllten Pulvers und

- Wiederholung der vorhergehenden Arbeitsgänge bis zur Füllung über den Umfang des Kristalls,

b. Einfüllen einer Pulvermenge, die am Boden des Kristalls verteilt wird,

- Zusammenpressen des bereits eingefüllten Pulvers und

- Wiederholung der vorhergehenden Arbeitsgänge, bis eine Enddicke von etwa 1,5 mm erreicht ist, und

c. Sintern bei einer Temperatur oberhalb der maximalen Einsatztemperatur des Szintillationszählers und bei Drücken, die sich stufenweise auf einen Wert erhöhen, der es erlaubt, auf den Kristall in Richtung seiner Achse eine Kraft auszuüben, die größer als m·τ ist, wobei m die Kristallmasse und τ die maximale Einsatzbeschleunigung des Szintillationszählers bedeutet.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung besitzen die entsprechenden Szintillationszähler in bezug auf die bisher hergestellten einen sehr weiten verwendungsbereich. So können sie ohne Schaden zu nehmen, zahlreichen thermischen Zyklen zwischen sehr niedrigen Temperaturen (bis zu -55ºC) und sehr hohen Temperaturen (bis zu +150ºC) ausgesetzt werden.

Auch vielfache Stöße mit hohen Beschleunigungen (bis zu über 700 g) verursachen keine Beschädigungen. Insbesondere weichen trotz dieser sehr harten Versuchsbedingungen die Meßwerte, die von einem gegebenen Sekundärelektronenvervielfacher geliefert werden, der mit einem Szintillationszähler verbunden ist, wenn dieser einer gegebenen ionisierenden Strahlung mit definierter Stärke ausgesetzt wird, vor und nach Temperatur- und Stoßbelastungen wenig voneinander ab.

Von den Figuren, welche die Erfindung veranschaulichen, zeigt

- Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Szintillationszähler,

- Fig. 2 eine der Herstellungsstufen eines Szintillationszählers und

- Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 umfaßt der erfindungsgemäße Szintillationszähler ein zylindrisches Gehäuse 1 aus rostfreiem Stahl. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Zylinder mit 47 mm Innendurchmesser und einer Länge von 127 mm. Die Wanddicke des Zylinders beträgt etwa 2 mm. In einem Zylinderende ist eine Fassung 2 vorgesehen, in welche ein kreisrundes Fenster 3 aus poliertem Glas, beispielsweise einem Glas 801-51 der Gesellschaft Corning, eingebaut ist. Die Flächen des Fensters sind planparallel und optisch poliert. Seine Dicke beträgt 8 min. Zwischen dem Fenster 3 und dem zylindrischen Gehäuse 1 sorgt ein transparentes Elastomer 4, beispielsweise ein Siliconharz, für Dichtheit. Der aktive Teil des Szintillationszählers ist der Szintillator 5. Dabei handelt es sich um einen zylindrischen Kristall (Ausgangsabmessungen 43 mm Durchmesser, 97 min Länge), beispielsweise ein mit Thallium dotiertes Natriumiodid NaI (T1). Die Flächen des Kristalls sind sorgfältig poliert. Seine Enden sind ebene Flächen. Das vordere Ende 6 ist von der Rückseite 7 des Fensters durch einen sogenannten "Lichtleiter" 8 getrennt. Dabei handelt es sich um ein transparentes Siliconharz. Der Szintillator 5 wird durch mechanische Mittel, die später beschrieben werden, mit seinem vorderen Ende 6 ständig an den Lichtleiter 8 und dieser seinerseits an die Rückseite 7 des Fensters gepreßt. An allen anderen Flächen, der zylindrischen Seitenfläche 9 und dem ebenen Ende 10, ist der Kristall 5 von durch ein Verfahren, das später beschrieben wird, in situ gesintertem PTFE-Pulver (11, 12) umgeben. Auf der Rückseite des gesinterten PTFE-Materials 12 befindet sich eine scheibenförmige Metallauflageplatte 13. Die Platte 13 übt ständig auf das PTFE 11, 12 und damit auf alle ihm folgenden Bauelemente, den Kristall 5, den Lichtleiter 8 und die Rückseite 7 des Fensters 3 einen Druck aus. Die mechanischen Preßmittel sind (3 in der Figur) glatte Federringe 14 des Typs CRIBO (Außendurchmesser 40 mm, Innendurchmesser 14 mm, Dicke 1,5 mm), die an einer Seite auf die Platte 13 und an der anderen auf eine starre Unterlegscheibe 15 pressen, die ihrerseits auf einen Sicherungsring 16 drückt, der in einer in der Wand des zylindrischen Gehäuses 1 vorgesehenen Fassung 17 angeordnet ist. Das Gehäuse ist schließlich mit einer Platte 18 verschlossen, die aus demselben Material wie es hergestellt ist. Diese Platte wird vollkommen dicht aufgeschweißt, nachdem der Innenraum mit einem trockenen Inertgas wie Stickstoff gefüllt worden ist. Außen am Boden der Platte 18 ist ein nicht in der Figur dargestelltes mechanisches Befestigungsmittel für die Einheit vorgesehen.

Der beschriebene Szintillationszähler ist lediglich ein Ausführungsbeispiel, zum Erfindungsumfang gehören auch Szintillationszähler mit anderen Abmessungen und Kristallen, die jedoch gleichwertige Mittel enthalten, um dieselben Aufgaben wie in der vorangegangenen Beschreibung zu erfüllen.

Das zur Herstellung der Szintillationszähler des zuvor beschriebenen Typs angewendete Verfahren umfaßt zwei Hauptstufen, die Umhüllung des Kristalls und seine Konditionierung.

Die Umhüllung des Kristalls erfolgt in einer Anlage mit kontrollierter Atmosphäre entweder in Gegenwart von getrocknetem Stickstoff bzw. einem anderen Inertgas oder getrockneter Luft. Man verwendet beispielsweise einen Handschuhkasten. Die ersten Herstellungsstufen sind die für einen bereits bekannten Szintillationszähler: Einbau und Einkleben des Fensters, Vergießen des den Lichtleiter bildenden Harzes, Polymerisation dieses Harzes und schließlich Anbringen des Kristalls am Lichtleiter nach Zentrierung.

Die eigentliche Umhüllung des Kristalls mit einem Pulver aus einem sinterbaren pulverförmigen Material wie PTFE erfordert die Anwendung zweier spezialisierter Werkzeuge, die das Zusammenpressen des Pulvers erlauben, wobei das eine ein aus vollem PTFE maschinell bearbeitetes zylindrisches Rohr und das andere ein voller Zylinder aus rostfreiem Stahl ist. Der Außendurchmesser dieser beiden Werkzeuge ist derselbe; sie passen genau in das Innere des Gehäuses aus rostfreiem Stahl. Diese in Richtung ihrer Achse belasteten Werkzeuge können so, um den Sintervorgang auszuführen, auf das Pulver einen hohen Druck ausüben. Dabei ist der Charakter des Materials, welches dieses Pulver bildet, derart, daß es ein weißes gesintertes Erzeugnis mit einem Elastizitätsmodul von etwa 400 Megapascal liefert, das lichtstreuend bleibt. Polytetrafluorethylen (PTFE) vereinigt in sich diese Eigenschaften.

Im Fall des PTFE hat das Pulver vorzugsweise eine Korngröße von unter 1 mm, beispielsweise liegt sie zwischen 0,25 und 1 mm mit wenig Feingut. Es muß sorgfältig getrocknet werden, beispielsweise mehr als zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 230ºC. Nach dem Trocknen wird es im Handschuhkasten aufbewahrt.

Die erste Stufe der Umhüllung erfolgt mittels der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung. In dieser Figur ist das Gehäuse 1 ersichtlich, das bereits mit dem Fenster 3 und dem Lichtleiter 8, an welchem der Kristall 5 angebracht ist, ausgestattet ist. Das Ganze wird senkrecht angeordnet und auf den Kristall in Richtung seiner Achse mit einer nicht dargestellten Einrichtung ein Druck ausgeübt, um zu verhindern, daß er sich weder durchbiegt noch vom Lichtleiter löst.

Danach wird der Zwischenraum 11 am Umfang des Kristalls ein erstes Mal in einer Höhe von etwa 10 mm gefüllt und jedes Mal durch ein zylindrisches Rohr 19 bis auf einen Druck von über 3500 Hektopascal und vorzugsweise bis zu etwa 3900 Hektopascal zusammengepreßt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das zusammengepreßte PTFE-Material die Oberseite 10 des Kristalls erreicht. Dann wird bei etwa 7500 Hektopascal ein letzter Preßvorgang durchgeführt.

In Fig. 2 ist die Dicke des Fensters mit 20 und die des Lichtleiters mit 21 und mit den Zahlen 22 die Höhe des bereits zusammengepreßten PTFE, 24 die Länge des zylindrischen Preßrohrs 19 und 23 die des Kristalls numeriert.

Die zweite Umhüllungsstufe betrifft den rückseitigen Reflektor des Kristalls. Das Prinzip ist dasselbe wie für den Umfang, lediglich das Werkzeug, ein zylindrischer Stempel, und der Druck sind verschieden: Der Druck, der nach jeder Pulverfüllung auf eine Höhe von etwa 1 mm ausgeübt wird, liegt über 7000 und vorzugsweise bei etwa 7500 Hektopascal und der Füllvorgang wird beendet, wenn die zusammengepreßte Dicke ausreicht (beispielsweise 4 mm im Fall des Szintillationszählers der Fig. 1). Ein abschließender Preßvorgang wird bei einem Druck von über etwa 8500 Hektopascal, beispielsweise von 8300 Hektopascal, durchgeführt.

Danach kann die zweite Stufe zur Herstellung des erfindungsgemäßen Szintillationszählers durchgeführt werden. Dabei handelt es sich um die Konditionierung des Kristalls, für welche die Einrichtung aus Fig. 3 eingesetzt wird. Diese besteht im wesentlichen aus einem Stahlzylinder 25, der vorgesehen ist, den Szintillationszähler aufzunehmen, und einem Kolben 26, der vorgesehen ist, die Einheit aus Kristall 5 und dem Umfangsreflektor 11, 12 während des Verweilens bei hohen Temperaturen zusammenzupressen. Dabei wird der Druck von einer geeichten Feder 27 ausgeübt, auf welche über die Platte 29 die Schraube 28 einwirkt. Die Kraft, die einer gegebenen Anzahl Schraubendrehungen und damit dem Druck entspricht, der dabei auf die Einheit Kristall/Reflektor ausgeübt wird, ist zuvor durch Kalibrierung bestimmt worden.

Die Konditionierung besteht darin, den Szintillationszähler gleichzeitig Innendrücken und hohen Temperaturen zu unterwerfen. Das geschieht stufenweise bei immer höheren Drücken, wobei die Druckstufen bei hoher Temperatur von Pausen unter Druck, aber bei Umgebungstemperatur, unterbrochen werden.

Beispielsweise folgen vier Stufen aufeinander:

11 100 Hektopascal 24 Stunden lang bei 185ºC,

14 100 Hektopascal 24 Stunden lang bei 185ºC,

16 900 Hektopascal 24 Stunden lang bei 185ºC und

19 700 Hektopascal 24 Stunden lang bei 185ºC.

Am Schluß des Arbeitsgangs, wenn die Einheit wieder Umgebungstemperatur angenommen hat, wird das Gehäuse verschlossen, nachdem es mit der vorgesehenen Stickstoffatmosphäre gefüllt worden ist, und unter Enddruck gesetzt. Der endgültige Dauerdruck, der in Abhängigkeit von den Eigenschaften und der Anzahl der Federringe 14 und deren belassenem Spiel eingestellt wird, beträgt beispielsweise 15 000 Hektopascal.

Will man den unter den vorstehenden Bedingungen hergestellten Szintillationszähler überprüfen, wird vor und nach drei 8 Stunden dauernden thermischen Zyklen von -55ºC bis +150ºC das Signal gemessen, das von einem Sekundärelektronenvervielfacher PM 2102 E und von einem Sekundärelektronenvervielfacher PM 9727 B in Gegenwart einer Cs-137-Quelle geliefert wird.

Die in Prozentanteilen ausgedrückten erhaltenen Ergebnisse sind wie folgt.

vor nach PM 2102 E seitlich PM 9727 B seitlich

Die Ergebnisse, die sämtlich den Spezifikationen der Benutzer entsprechen, weisen nach den thermischen Zyklen einer sehr gute Stabilität auf. Weiterhin stellt man keinerlei Veränderung des Aussehens des Kristalls fest, wenn man ihn durch das Fenster betrachtet. Darüber hinaus haben Stoßversuche bis zu 700 g keine signifikante Veränderung der Meßgenauigkeit vor und nach den Versuchen und keine Veränderung des Aussehens erbracht. Zum Vergleich weisen die mit den herkömmlichen Verfahren hergestellten Szintillationszähler nach den vorstehenden Versuchen mindestens Lösungserscheinungen zwischen Kristall und Fenster und während der Stoßversuche sogar Brüche der Kristalle mit der offensichtlichen Folge einer inakzepablen Verschlechterung des Signals auf, das vom Sekundärelektronenvervielfacher geliefert wird, wenn man ihn einer gegebenen ionisierenden Strahlung aussetzt.

Das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Szintillationszählers ist nur beispielhaft, der Erfindungsumfang wird nicht verlassen, wenn die genannten Abmessungen oder Parameter verändert werden. Dabei muß jedoch eine Größenordnung eingehalten werden: Es ist wichtig, will man, daß der Szintillationszähler einer gegebenen Beschleunigung τ widersteht, auf ihn während der Konditionierung des Kristalls eine Kraft von derselben Größenordnung wie die der auszuüben, der er bei der betreffenden Beschleunigung ausgesetzt ist. So ist bei dem in Fig. 1 dargestellen Kristall NaI (T1), der vorgesehen ist, Beschleunigungen von etwa 700 g (g gleich Erdanziehungskraft von 9,8 m/s²) zu ertragen und der eine Masse von 510 Gramm besitzt, der maximale Druck, der auf ihn ausgeübt werden kann, 19 700 Hektopascal, d. h. 20,1 kp/cm², was, eine Fläche des Kolbens 26 von 17,7 cm² vorausgesetzt, einer Kraft

f = P·S = 20,1·17,7 = 355,8 kp,

d. h.

9,8·355,8 = 3704,4 Newton entspricht, wobei die ihr entsprechende Beschleunigung in der Formel

f = m·τ und τ = f = 3704,4 = 7264 m/s2/m 0,510

und damit über 700 g ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das im Beispiel auf Grund mechanischer Grenzen, die auf eine Verformung des Gehäuses zurückzuführen sind, auf Beschleunigungen von 700 g beschränkt ist, ermöglicht es, eine Beständigkeit gegenüber noch stärkeren Stößen von beispielsweise 1000 g unter der Bedingung zu erreichen, daß die obengenannte Regel eingehalten wird. So kann, unter der Voraussetzung, daß die mechanische Festigkeit des genannten Gehäuses verbessert wird, indem man seine Wanddicke vergrößert, eine Beständigkeit gegen 1000 g unter der Bedingung erhalten werden, daß während der letzten Stufe der Konditionierung des Kristalls der Druck auf 27 000 Hektopascal (an Stelle von 19 700) erhöht wird. Außerdem wird in diesem Fall auch der Dauerdruck erhöht, welcher durch die Federringe erzeugt wird, die es allgemein erlauben, auf den Kristall eine Kraft auszuüben, die wenigstens gleich drei Vierteln der Maximalkraft ist, welcher der Kristall unter härtesten Einsatzbedingungen ausgesetzt ist.


Anspruch[de]

1. Szintillationszähler, in dem zur Bestimmung ionisierender Strahlung ein Szintillator aus einem Alkali- oder Erdalkalihalogenidkristall eingesetzt wird und welcher ein Gehäuse, an einem Gehäuseende ein transparentes Fenster, zwischen dem Fenster und einer der ebenen Seiten des Kristalls einen Lichtleiter und auch auf den anderen Wänden des Kristalls ein diffus reflektierendes weißes Material umfaßt, wobei der Kristall durch Federn, die sich am dem Fenster gegenüberliegenden Gehäuseende befinden, an den Lichtleiter und dieser an das Fenster gepreßt wird, dadurch gekennzeichnete daß das reflektierende Material (11, 12) in Form eines gesinterten Pulvers vorliegt.

2. Szintillationszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Material Polytetrafluorethylen ist.

3. Szintillationszähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn auf das reflektierende Material (12) über eine Einrichtung (13) wirken, welche die Kräfte im gesinterten Pulver verteilt.

4. Szintillationszähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einwirkung der Federn auf den Kristall eine Kraft erzeugt wird, die wenigstens gleich drei vierteln der Maximalkraft ist, welcher der Kristall unter härtesten Einsatzbedingungen ausgesetzt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Szintillationszählers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnete daß die Verwendung des reflektierenden Materials nach Auswahl eines Polytetrafluorethylenpulvers mit einer Korngröße von im wesentlichen unter 1 mm und dessen Trocknung die drei folgenden Stufen umfaßt:

a. Einfüllen einer Pulvermenge am Umfang des Kristalls, der an den Lichtleiter angedrückt gehalten wird,

- Zusammenpressen des bereits eingefüllten Pulvers und

- Wiederholung der vorhergehenden Arbeitsgänge bis zur Füllung über den Umfang des Kristalls,

b. Einfüllen einer Pulvermenge, die am Boden des Kristalls verteilt wird,

- Zusammenpressen des bereits eingefüllten Pulvers und

- Wiederholung der vorhergehenden Arbeitsgänge, bis eine Enddicke von etwa 1,5 mm erreicht ist, und

c. Sintern bei einer Temperatur oberhalb der maximalen Einsatztemperatur des Szintillationszählers und bei Drücken, die sich stufenweise auf einen Wert erhöhen, der es erlaubt, auf den Kristall in Richtung seiner Achse eine Kraft auszuüben, die größer als m·τ ist, wobei m die Kristallmasse und τ die maximale Einsatzbeschleunigung des Szintillationszählers bedeutet.

6. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stufe a) die jedesmalige Höhe des eingefüllten Pulvers etwa 10 mm beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, welcher während der Stufe a) ausgeübt wird, jedes Mal über 3500 Hektopascal und schließlich etwa 7500 Hektopascal beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stufe b) die jedesmalige Höhe des eingefüllten Pulvers etwa 1 mm beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, welcher während der Stufe b) ausgeübt wird, jedes Mal über 7000 Hektopascal und schließlich etwa 8500 Hektopascal beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Stufe c) mehr als 150ºC und vorzugsweise 185ºC beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnete daß während der Stufe c) jede Druckerhöhungsstufe wenigstens 12 Stunden und vorzugsweise 24 Stunden dauert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnete daß der Druck der ersten Stufe etwa die Hälfte des Enddrucks beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vier Druckerhöhungsstufen vorhanden sind, deren Drücke linear anwachsen.







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