PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 06/14

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01T 1/04 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Czujnik promieniowania jonizującego (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/16 (72) Twórca(y) wynalazku: PAWEŁ KNAPKIEWICZ, Trzebnica, PL IZABELA AUGUSTYNIAK, Świdnica, PL JAN DZIUBAN, Wrocław, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Katarzyna Paprzycka

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest czujnik promieniowania jonizującego, przeznaczony do pomiaru wysokich dawek promieniowania w akceleratorach cząstek, reaktorach jądrowych, składowiskach odpadów radioaktywnych, oraz urządzeniach, które wytwarzają i/lub są poddane działaniu promieniowania jonizującego. Znane ze stosowania dozymetry umożliwiające pomiar wysokich dawek promieniowania jonizującego (powyżej 1 kgy) to przede wszystkim: dozymetry termoluminescencyjne (TLD), szklane dozymetry radiofotoluminescencyjne (RPL), dozymetry polimerowo alaninowe, wodorowe dozymetry ciśnieniowe (HPD), dozymetry ze wspomaganą luminescencją (OSL), folie dozymetryczne. Pomiar dozy promieniowania jonizującego jest realizowany w sposób pośredni. Dozymetr znany z opisu patentowego USA nr US , ma pojemnik o stałej objętości. W pojemniku wykonanym z kruchego i łamliwego materiału takim jest szkło i krzemionka, umieszczony jest materiał, z którego pod wpływem mierzonej dawki promieniowania jonizującego, wydziela się gaz. Dawkę promieniowania określa się przez pomiar ilości gazu i ciśnienia gazu wydzielonego z materiału po napromieniowaniu i na jego podstawie obliczana jest dawka promieniowania. Ciśnienie gazu mierzone jest za pomocą konwencjonalnego miernika ciśnienia gazu. Zazwyczaj, jako materiał stosuje się polietylen w postaci folii, z którego pod wpływem promieniowania jonizującego, wydzielają się gazy, z których największy procent ma wodór. Dozymetr PMMA znany z brytyjskiego opisu patentowego nr GB , jako materiał reagujący na promieniowanie jonizujące zawiera polimetakrylan metylu, który zmniejsza swoją transparentność proporcjonalnie do otrzymanej dawki promieniowania. Mierzona jest wartość absorbancji PMMA i na jej podstawie obliczana jest dawka promieniowania. W powyższych rozwiązaniach pomiar wymaga przeniesienia czujnika z monitorowanego obszaru do urządzeń odczytowych, co uniemożliwia pomiar ciągły. Istota czujnika, według wynalazku, polega na tym, że ma szczelnie połączone podłoże szklane dolne i górne, między którymi umieszczone jest podłoże krzemowe. W podłożu krzemowym wykonana jest co najmniej jedna komora oraz zbiornik na tworzywo sztuczne, w którym umieszczone jest tworzywo sztuczne. Każda komora zamknięta jest od góry mikromechaniczną membraną krzemową i wypełniona jest atmosferą beztlenową lub w komorach jest próżnia. Pomiędzy mikromechanicznymi membranami krzemowymi i podłożem szklanym górnym wykonany jest kanał łączący. W zbiorniku na tworzywo sztuczne umieszczone jest tworzywo sztuczne wybrane z grupy polietylen, polipropylen, polistyren, poliakrylonitryl, politeraftalan etylenu, politlenek etylenu, polichlorek winylu, nylon, politetrafluoroetylen, polimetakrylan metylu, polisiloksan. Korzystnie, w komorze, w zbiorniku na tworzywo sztuczne i w kanale łączącym jest próżnia. Korzystnie, podłoże szklane dolne połączone jest z podłożem krzemowym, podłoże krzemowe połączone jest z podłożem szklanym górnym oraz podłoże szklane górne połączone jest z górnym podłożem krzemowym metodą łączenia anodowego. Korzystnie, kanał w górnym podłożu krzemowym jest poziomy i wykonany od strony górnego podłoża szklanego, w którym osadzony jest poziomo światłowód włóknisty, przy czym jeden koniec światłowodu włóknistego usytuowany jest nad otworem. Korzystnie, kanał w górnym podłożu krzemowym jest pionowy i wykonany nad otworem, przy czym w kanale prostopadle do mikromechanicznej membrany krzemowej osadzony jest świ a- tłowód włóknisty, ponadto powyżej górnego podłoża krzemowego światłowód włóknisty osadzony jest w tulei szklanej, która najkorzystniej połączona jest z górnym podłożem krzemowym metodą łączenia anodowego. Czujnik, według wynalazku, umożliwia ciągły pomiar dawek promieniowania jonizującego, w bardzo szerokim zakresie, w tym dużych dawek promieniowania jonizującego do kilku MGy. Sygnał wyjściowy kierowany jest światłowodem włóknistym do układu pomiarowego. Czujnik ciśnienia wykonany jest z krzemu i szkła, które są odporne na działanie promieniowania jonizującego w szerokim zakresie dawek tego promieniowania. Połączenie elementów czujnika metodą bondingu anodowego zapewnia trwałe i szczelne połączenie. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czujnik promieniowania jonizującego z poziomym światłowodem włóknistym, a fig. 2 czujnik promieniowania jonizującego z pionowym światłowodem włóknistym.

3 PL B1 3 P r z y k ł a d 1 Czujnik promieniowania jonizującego ma szczelnie połączone ułożone kolejno dolne podłoże szklane 6, podłoże krzemowe 5, górne podłoże szklane 4 oraz górne podłoże krzemowe 9. W podłożu krzemowym 5 wykonane są komora 8 zamknięta od góry mikromechaniczną membraną krzemową 7 oraz zbiornik na tworzywo sztuczne 1, w którym umieszczone jest tworzywo sztuczne 2 w postaci polietylenu. Komora 8 i zbiornik na tworzywo sztuczne 1 połączone są kanałem łączącym 3 i wypełnione atmosferą beztlenową. Nad mikromechaniczną membraną krzemową 7 w górnym podłożu szklanym 9 wykonany jest otwór 12 i jednocześnie w górnym podłożu krzemowym 9 wykonany jest kanał 10, w którym osadzony jest światłowód włóknisty 11. Kanał 10 w górnym podłożu krzemowym 9 jest poziomy i wykonany od strony górnego podłoża szklanego 4, w którym osadzony jest poziomo światłowód włóknisty 11, przy czym jeden koniec światłowodu włóknistego 11 usytuowany jest nad otworem 12. P r z y k ł a d 2 Czujnik promieniowania jonizującego wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że w zbiorniku na tworzywo sztuczne 1 umieszczony jest polipropylen 2, natomiast w komorze 8, w zbiorniku na tworzywo sztuczne 1 i w kanale łączącym 3 jest próżnia. Podłoże szklane dolne 6 połączone jest z podłożem krzemowym 5, podłoże krzemowe 5 połączone jest z podłożem szklanym górnym 4 oraz podłoże szklane górne 4 połączone jest z górnym podłożem krzemowym 9 metodą łączenia anodowego. Ponadto kanał 10 w górnym podłożu krzemowym 9 jest pionowy i wykonany nad otworem 12, przy czym w kanale 10 prostopadle do mikromechanicznej membrany krzemowej 7 osadzony jest światłowód włóknisty 11. Powyżej górnego podłoża krzemowego 9 światłowód włóknisty 11 osadzony jest w tulei szklanej 13, która połączona jest z górnym podłożem krzemowym 9 metodą łączenia anodowego. W zbiorniku na tworzywo sztuczne 1 umieszczone może być tworzywo sztuczne 2 wybrane z grupy polietylen, polipropylen, polistyren, poliakrylonitryl, politeraftalan etylenu, politlenek etylenu, polichlorek winylu, nylon, politetrafluoroetylen, polimetakrylan metylu, polisiloksan, czyli takie które pod wpływem promieniowania jonizującego wydziela gaz i ilość wydzielającego się gazu jest proporcjonalna do dawki promieniowania jonizującego. Wykaz oznaczeń na rysunku: 1. zbiornik na tworzywo sztuczne, 2. tworzywo sztuczne, 3. kanał łączący, 4. górne podłoże szklane, 5. podłoże krzemowe, 6. dolne podłoże szklane, 7. krzemowa membrana mikromechaniczna, 8. komora pod membraną krzemową, 9. górne podłoże krzemowe, 10. kanał, 11. światłowód włóknisty, 12. otwór, 13. tuleja szklana. Zastrzeżenia patentowe 1. Czujnik promieniowania jonizującego zawierający zbiornik z polietylenem, znamienny tym, że ma szczelnie połączone ułożone kolejno dolne podłoże szklane (6), podłoże krzemowe (5), górne podłoże szklane (4) oraz górne podłoże krzemowe (9), przy czym w podłożu krzemowym (5) wykonane są komora (8) zamknięta od góry mikromechaniczną membraną krzemową (7) oraz zbiornik na tworzywo sztuczne (1), w którym umieszczone jest tworzywo sztuczne (2), przy czym komora (8) i zbiornik na tworzywo sztuczne (1) połączone są kanałem łączącym (3) i wypełnione atmosferą beztlenową, ponadto nad mikromechaniczną membraną krzemową (7) w górnym podłożu szklanym (4) wykonany jest otwór (12) i jednocześnie w górnym podłożu krzemowym (9) wykonany jest kanał (10), w którym osadzony jest światłowód włóknisty (11).

4 4 PL B1 2. Czujnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że w zbiorniku na tworzywo sztuczne (1) umieszczone jest tworzywo sztuczne (2) wybrane z grupy polietylen, polipropylen, polistyren, poliakrylonitryl, politeraftalan etylenu, politlenek etylenu, polichlorek winylu, nylon, politetrafluoroetylen, polimetakrylan metylu, polisiloksan. 3. Czujnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorze (8), w zbiorniku na tworzywo sztuczne (1) i w kanale łączącym (3) jest próżnia. 4. Czujnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże szklane dolne (6) połączone jest z podłożem krzemowym (5), podłoże krzemowe (5) połączone jest z podłożem szklanym górnym (4) oraz podłoże szklane górne (4) połączone jest z górnym podłożem krzemowym (9) metodą łączenia anodowego. 5. Czujnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał (10) w górnym podłożu krzemowym (9) jest poziomy i wykonany od strony górnego podłoża szklanego (4), w którym osadzony jest poziomo światłowód włóknisty (11), przy czym jeden koniec światłowodu włóknistego (11) usytuowany jest nad otworem (12). 6. Czujnik, według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał (10) w górnym podłożu krzemowym (9) jest pionowy i wykonany nad otworem (12), przy czym w kanale (10) prostopadle do mikromechanicznej membrany krzemowej (7) osadzony jest światłowód włóknisty (11), ponadto powyżej górnego podłoża krzemowego (9) światłowód włóknisty (11) osadzony jest w tulei szklanej (13), która korzystnie połączona jest z górnym podłożem krzemowym (9) metodą łączenia anodowego.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)