Filmdosimeter

Ein Filmdosimeter besteht aus einem fotografischen Film, der sich bei Kontakt mit Strahlung schwarz färbt. Um die Art der Strahlung zu bestimmen, sind verschiedene Filter um den Film angebracht.


Aufbau

Das Filmdosimeter ähnelt einer dünnen Brotdose mit einem kleinen Sichtfenster. Im Inneren sind verschiedene Filter um eine  Fotoplatte angeordnet.

Das Filmdosimeter (auch Dosimeterplakette) besteht aus

  • Einer lichtdichten Kunststoffkassette mit Fenster
  • Einem fotografischen Film
  • Verschiedenen Filtermaterialien (z.B. Plastik, Kupfer, Blei) in unterschiedlicher Dicke
Auf einer dicken Glasschicht befindet sich eine dünne Schicht Gelatine. In der Gelatine schwimmen feine Kristalle.

Die verwendete fotografische Platte besteht aus

  • Einem Trägermaterial (Glas, Plastik)
  • Einem Gel
  • Vielen Silber-Bromid-Kristallen

Das Gel mit den Kristallen wird als fotografischer Film bezeichnet.

Funktionsweise fotografische Platte

Silber-Bromid-Kristalle werden gleichmäßig in einem Gel verteilt. Durch das Gel bleiben die Teilchen an ihrer Position, sind aber nicht völlig starr.

Das Trägermaterial hat keinen Einfluss auf die Messung selbst. Es dient nur dazu, das Gel-Kristall-Gemisch sicher und gleichmäßig verteilt zu transportieren.

Trifft nun ein radioaktives Strahlungsteilchen auf die Fotoplatte, erreicht es mit hoher Wahrscheinlichkeit einige der vielen Kristalle im Gel.

Durch die hohe Energie von Strahlungsteilchen wird das gelbe Silber-Bromid ionisiert.
Brom und Silber trennen sich daraufhin voneinander.

Wird nun auch ein benachbartes Silber-Bromid ionisiert, verbinden sich die freien Silberteilchen unter Oxidation zu einem Silberatom. Dabei färben sie sich grau-schwarz.
Auf diese Weise kann man eintreffende Strahlung optisch nachweisen.

Funktionsweise Filmdosimeter

Ein beidseitig beschichteter fotografischer Film wird in eine Kunststoffkassette gebracht. Durch den lichtundurchlässigen Kunststoff soll verhindert werden, dass Licht den Film schwarz färbt.

Nun werden Filter aus unterschiedlichen Materialien und Dicken um den Film positioniert. Üblich sind dafür Plastik, Kupfer und Blei.

Bei einigen Filmdosimetern wird der Plastikfilter auch weggelassen, da das Gehäuse ja schon aus Plastik besteht. In diesem Fall ist das Fenster nur über der filterlosen Fläche angebracht.

Die Fensterfläche ohne Filter dient der Kontrolle: Färbt sie sich durch den Lichteinfall nicht schwarz, stimmt etwas mit der Plakette nicht.
An allen anderen Stellen braucht es kein Fenster: Strahlung die Kupfer durchdringen kann, wird durch Plastik nicht aufgehalten.

Die Plastikfilter und der dünnste Kupferfilter dienen der Detektion von \betaβ\beta-Strahlung. Sie kann nur diese Schichten durchdringen. Färbt sich der Film also nur in diesem Bereich schwarz, weißt du, dass du \betaβ\beta-Strahlung ausgesetzt warst.

Die dickeren Kupferschichten dienen der Detektion von \gammaγ\gamma-Strahlung. Sie kann durch alle Materialien außer Blei gelangen. Je dicker die Kupferschicht ist, die noch gut durchdrungen wurde, desto energiereicher - und damit gefährlicher - war die \gammaγ\gamma-Strahlung.

Die unterschiedlich hohen Bleifilter helfen zu bestimmen, aus welcher Richtung die Strahlung das Dosimeter getroffen hat. Wurde es nur von der Vorderseite getroffen, ist der Einfluss weniger gefährlich, als von der Hinterseite oder beiden Seiten.

Das liegt daran, dass das Dosimeter am Körper getragen wird. Gelangt Strahlung von der Rückseite auf das Dosimeter, hat diese Strahlung vorher auch sicher den gesamten Körper des Trägers durchdrungen.

Einsatzmöglichkeiten

Dosimeterplaketten werden hauptsächlich von Personal getragen, das viel oder regelmäßig mit Strahlung arbeitet. Das kann zum Beispiel in Strahlungslaboren oder Krankenhäusern sein.
Die Plakette muss dann in regelmäßigen Abständen überprüft und ausgetauscht werden.
War ein Mitarbeiter starker Strahlung ausgesetzt - oder leichter Strahlung über einen längeren Zeitraum - können bessere Schutz- und sofortige Hilfemaßnahmen ergriffen werden.

Da \alphaα\alpha-Strahlung eine sehr kurze Reichweite hat und selbst Plastik nicht durchdringt, kann sie mit Filmdosimetern nicht nachgewiesen werden.


Beispiel

Filmdosimeter auswerten

Miguel arbeitet in einem Krankenhaus in der Strahlentherapie. Er trägt zur Sicherheit ein Filmdosimeter an seiner Uniform.
Alle zwei Wochen werden die Dosimeter ausgewertet. Die letzten beiden Filmdosimeter sind im folgenden Bild dargestellt:

Zu Beginn des Monats ist die Platte vom Fenster bis zum dünnen Kupferfilter schwarz gefärbt. Die Platte zur Mitte des Monats ist nur im Fensterbereich schwarz.

Entscheide, welche Auswertung zutrifft und begründe deine Wahl:

  1. Es muss in den letzten zwei Wochen zu einem Austritt von \gammaγ\gamma-Strahlung gekommen sein. Das muss sofort überprüft werden.

  2. Es muss in den letzten zwei Wochen zu einem Austritt von \betaβ\beta-Strahlung gekommen sein. Das muss sofort überprüft werden.

  3. Es gab ein Strahlungsleck, das aber vermutlich schon behoben wurde. Zur Sicherheit sollte Miguel sich aber auf Strahlenschäden testen lassen.

  4. Es gab schon am Anfang des Monats ein leichtes Strahlungsleck, das jetzt schlimmer geworden ist. Das muss sofort überprüft werden.

Lösung

Am Anfang des Monats konnte Strahlung die erste Kupferschicht des Filmdosimeters durchdringen. Miguel war vermutlich starker \betaβ\beta-Strahlung ausgesetzt.

\alphaα\alpha-Strahlung hat eine kurze Reichweite und kann auch Plastik nicht durchdringen, deswegen lässt sie sich mit dem Filmdosimeter überhaupt nicht messen.

Die \gammaγ\gamma-Strahlung würde sich wiederum nicht durch Kupfer aufhalten lassen und einen viel größeren Bereich färben.

Beim zweiten Filmdosimeter wurde keine Strahlung gemessen. Nur das Kontrollfenster war gefärbt.

Vermutlich gab es also Anfang des Monats ein Strahlungsleck, das bereits behoben wurde. Miguel sollte sicherheitshalber einmal den Strahlungsbeauftragten danach fragen und auch überprüfen lassen, ob ihm die Strahlung geschadet hat.

Damit ist die Auswertung 3 richtig.

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