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Einrichtung zur Bestimmung der Intensität von Röntgen-und anderen ionisierenden Strahlen.
Es ist bekannt, die Strahlung einer Röntgenröl1re dadurch zu messen, dass man einen im Strahlenfeld entstehenden Ionisationsstrom zur Auf-bzw. Entladung einer Kapazität benutzt. Zur Spannungsmessung verwendet man dabei vorzugsweise ein als Relais ausgebildetes Elektrometer, das am Ende jeder Entladung den Anfangszustand selbsttätig wieder herstellt. Die Anzahl der Auf-bzw. Entladungen in der Zeiteinheit kann durch ein Zählwerk gemessen werden und bildet ein Mass für die Strahlenleistung.
Eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung des Gerätes kann erzielt werden, wenn mit Hilfe einer Stoppuhr die Zeitdauer einer einzigen Ladung bzw. Entladung des Kondensators gemessen wird, um daraus die Strahlenleistnng in 'pro Minute zu berechnen bzw. mit Hilfe einer Tabelle zu ermitteln.
Hiebei ist das Elektrometerrelais im Steuerstromkreis einer elektromagnetischen Stoppuhr angeordnet, derart, dass die zu Beginn der Messperiode in Gang gesetzte Stoppuhr durch den Ausschlag des Elektrometerrelais am Ende der EinzeMadungs-bzw. Einzelentladungszeit stillgesetzt wird und so die Zeitdauer der einzelnen Ladung bzw. Entladung angibt.
Gemäss der Erfindung dient zur Einleitung der Messung ein im Gehäuse der Stoppuhr untergebrachter zweistufiger Druckknopfschalter, der beim Niederdrücken zunächst den Stromkreis eines Elektromagnetschalters schliesst, um das Elektrometersystem zu erden, und in der zweiten Schaltstufe die Stoppuhr in Gang setzt. Das Steuerglied dieser Uhr ist zugleich als Schaltglied für den Erdungsschalter ausgebildet. Es unterbricht beim Ingangsetzen des Zeitmessers den Erdungsstromkreis, um ihn beim Stillsetzen der Uhr am Ende der Messperiode wieder zu schliessen, so dass das Relais in die Anfangsstellung zurückkehrt.
Sämtliche Teile des Gerätes mit Ausnahme der Stoppuhr sind in einem handlichen Gehäuse besonderer Bauart auf kleinstem Raum zusammengedrängt. Das Gehäuse hat etwa die Form eines Kegelstumpfes oder Granatkopfes, in dessen abgeflachter Spitze das Fenster für den Eintritt der zu messenden Strahlen angebracht ist. Für die Form des Gehäuses war der Gedanke massgebend, die die Röntgenstrahlen aufnehmende Öffnung des Gerätes an zentraler Stelle anzubringen und das Gehäuse so zu gestalten, dass die Eintrittsöffnung z. B. unter einem Tubus, aus dem die Strahlen austreten, leicht zentriert werden kann. Zu diesem Zweck ist die nach oben stark verjüngte Form gewählt.
Die Stoppuhr ist zusammen mit dem Druekknopfsehalter in einem besonderen Gehäuse untergebracht, das mit dem Hauptgerät durch eine Steckerschnur von beliebiger Länge verbunden ist. Dadurch ist es möglich, sich mit der Uhr unabhängig von Sichtverhältnissen in vollkommenen Strahlungsschutz zu begeben. Ein Druck auf den Knopf leitet den Messvorgang ein und das Resultat ergibt sich nach wenigen Sekunden automatisch.
Die Erfindung ist beispielsweise in einer Ausführungsform in der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein Schaltbild der Anordnung nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse des Gerätes und Fig. 3 eine Aufsicht bei abgenommener Sehutzhaube. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Ionisationskammer und das Elektrometerrelais. Fig. 5 zeigt eine Einrichtung zur Radiumkontrolle des Gerätes. Fig. 6 zeigt eine Einrichtung zur Messung von Röntgenstrahlen und Grenzstrahlen.
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Fig. 7 stellt eine auswechselbare Schaltscheibe zur wahlweisen Einstellung des Gerätes für 110 oder 220 Volt Netzspannung dar. Fig. 8 zeigt den Steckerkopf mit der Schaltscheibe teilweise im Schnitt, Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse der Stoppuhr mit dem Druckknopfsehalter.
In dem Schaltbild (Fig. l) ist 1 die Ionisationskammer, deren leitende Innenwand über die Leitung 2' mit der einen Elektrode des Kondensators 3 verbunden ist, dessen andere Belegung geerdet ist. Dieser Kondensator wird über ein Ventil 4 von der Transformatorwicklung 5 auf eine Spannung von zirka 1500 Volt aufgeladen. In die Kammer ragt die isolierte Innenelektrode 7, die mit dem Messsystem des elektrometrisehen Relais verbunden ist. Zwischen den beiden Platten 8 befindet sich das geerdete drehbare Blättchen 9. Das Elektrometersystem kann durch den Magneten 10 geerdet werden.
Die elektromagnetische Stoppuhr 11 hat zwei Magnetspulen 12 und 13, zwischen denen der Magnetanker 14 hin und her schwingen kann. Wenn die Spule 12 erregt wird, wird die Unruhe der Uhr freigegeben. Wenn die Spule 13 erregt wird, wird sie durch den Anker 14 gesperrt. In der gezeichneten Stellung befindet sich der Magnetanker in der Haltestellung der Uhr. In dieser Stellung schliesst er die Federkontakte 15 und 16 kurz.
Zur Vornahme einer Messung wird der Knopf 17 niedergedrückt, wodurch zuerst die Federn 18 und 19 geschlossen werden. Hiedurch kommt von der 110-Volt-Wicklung des Transformators über die
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Weiterdrüeken des Knopfes 17 wird auch die Feder 20 berührt, und dadurch kommt ein zweiter Stromkreis durch die Spule 12 zustande. Diese zieht den Anker 14 an und setzt dadurch die Stoppuhr in Gang. Im gleichen Augenblick hört aber der Kontaktschluss zwischen den Federn 15 und 16 auf, so dass die Spule 10 stromlos wird.
Fallen nun Röntgenstrahlen auf die Kammer 1, so wird das System 8 allmählich aufgeladen und bei einer bestimmten Spannung das Blättchen 9 so weit gedreht, dass der Kontakt 21 geschlossen wird.
Dadurch erhält die Spule 13 Strom und zieht den Anker 14 wieder an. Dieser bewegt sich nun ganz weit nach links, so dass er nicht nur die Federn 15 und 16, sondern auch die Feder 22 berührt. Dadurch erhält der Magnet M über 22, 15 wieder Strom und erdet das Elektrometersystem 8, wodurch der Kontakt 21 geöffnet wird. Die Spule 13 wird jetzt stromlos und die Feder 23 zieht den Anker 14 so weit zurück, dass wohl noch die Federn 15 und 16, nicht aber die Feder 22 von ihm überbrückt wird. Dadurch ist es möglich, zur Einleitung der nächsten Messung durch Druck auf den Knopf 17 wieder eine Erdung des Systems 8. herbeizuführen.
Die einzelnen Teile der Messeinrichtung, u. zw. die Ionisationskammer 1 und das Elektrometerrelais 8, 9 ferner der Kondensator 3 mit dem aus Transformator 5 und Ventilröhre 4 bestehenden Netzanschlussteil zur Aufladung des Kondensators auf zirka 1500 Volt sind auf einem konsolartigen Gestell untergebracht, das von der einem Granatkopf ähnlichen Haube 25 überdeckt ist (Fig. 2). Zum bequemeren Abheben der Haube und zum Tragen des Gerätes sind an der Haube die seitlichen Einbuchtungen 25 a vorgesehen.
Das Traggestell besteht aus einer unteren (26) und einer oberen Grundplatte (27), die durch Rippen 28 gegeneinander versteift sind. Die obere Tragplatte (27) trägt die Ionisationskammer 1 mit dem Messrelais 8, 9 und dem Kondensator 3 und ausserdem auf der Unterseite den Sockel 29 der Ventilröhre 4, während auf der Fussplatte 26 der Transformator J und ein kleiner Block 30 für die Steckerstifte der Kupplung aufgeschraubt sind. Die Fussplatte 26 ist mit einer Einstülpung 31 versehen, in die
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Auf diese Weise sind Ventilrohr und Verstellknopf ohne Abnehmen der Haube zugänglich und doch so. geschützt untergebracht, dass sie nicht willkürlieh beschädigt oder verstellt werden können.
Die Ionisationskammer 1 besteht aus Bakelit und ist auf der Innenwand durch Graphit leitend gemacht. Die Elektrode 7 ist durch die Leitung 33 mit dem Messrelais 8, 9 bekannter Bauart (Kammerdosimeter) verbunden. Kammer und Relais sind in einem strahlensicheren Bleikasten.'14 eingeschlossen.
Die stufenförmige Anordnung dieses Kastens ist dadurch bedingt, dass Ionisationskammer und Relais eng zusammengebaut, aber so angeordnet werden sollten, dass die Kammer unmittelbar unter der Eintrittsöffnung an der Spitze des Gehäuses liegt. Zum Abdecken der Eintrittsöffnung (Fig. 4) dient eine Blende 36, die auf die Haube aufgeschraubt ist. Sie ist innen mit Blei (36) ausgegossen. Zwischen dieser Bleiblende und der Kammer liegt eine Scheibe 37, die mittels des Knopfes 88 gedreht werden kann (Fig. 6). Diese Scheibe, die z. B. aus Messingblech besteht, hat zwei Fenster 39 und 40.
Das Fenster 39 ist mit einer verhältnismässig dicken Zellophanscheibe verschlossen, während das Fenster 40 offen ist, aber einen wesentlich kleineren Durchmesser als das Fenster 39 hat. Diese Einrichtung dient dazu. mit der gleichen Kammer gewöhnliche Röntgenstrahlen sowie die sogenannten Grenzstrahlen dosieren zu können. Bei der Dosierung normaler Röntgenstrahlen ist es erforderlich, die von der Bleiblende ausgehenden Elektronen durch ein Zellophanfilter zurückzuhalten. Bei der Dosierung der Grenzstrahlen dagegen hat dieses Zellophanfilter bereits eine zu starke Absorption und muss daher entfernt werden.
Ausserdem ist die Intensität der Grenzstrahlen so viel grösser als im übrigen Röntgenstrahlengebiet, dass man eine kleine Blende verwenden muss. Bei der ausserordentlich geringen Durehdringungsfähigkeit dieser Strahlen genügt hier ein dünnes Messingblech als Blende.
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Zur Dosierung normaler Röntgenstrahlen wird also der Sektor 37 mittels des Knopfes 38 S so gedreht, dass das Zellophanfilter 39 vor dem Loch 42 steht (Fig. 6). Sollen Grenzstrahlen gemessen werden, so wird die Blende 40 vor das Loch gedreht. Um das empfindliche Zellophanfenster bei Nichtgebrauch zu schützen, kann der volle Teil 41 der Blende über das Loch 42 gedreht werden.
Das Messgerät ist für den Anschluss an eine Netzspannung von 110 und 220 Volt eingerichtet.
Wie Fig. 7 zeigt, ist die Steekerkupplung mit einer auswechselbaren Schaltscheibe 58 aus Isolierstoff versehen, in die sieben Buchsen 1-VII eingelassen sind. Von dem Anschlusspunkt I-VII führt eine dreiadrige Leitung zum Netz und eine vieradrige Leitung zu der automatischen Stoppuhr. Das Netz ist bei II und VI angeschlossen, während die Buchsen I und VII frei sind.
Die Primärwicklung des Transformators ist in zwei Hälften unterteilt und die eine Hälfte ist mit den Punkten I und VI und die andere Hälfte mit den Punkten 11 und VII verbunden. Die Schaltscheibe für 110 Volt trägt zwei kleine Blattfedern 43 und 44, die beim Aufstecken der Kupplung auf die im Gerät befindlichen Steckerstifte die Punkte VI und VII bzw. I und II leitend verbinden. Wie man sieht, werden dadurch die beiden Wicklungshälften des Transformators parallel geschaltet. Die 220-VoltScheibe trägt nur eine Feder 45, die die Punkte I und VII verbindet, wodurch die beiden Wicklunghälften hintereinander geschaltet werden.
Die Kupplung 46 wird nach dem Aufsetzen der Haube durch ein Loch in dieser auf den Stecker aufgesetzt. Dadurch werden die Innenteile des Gerätes erst dann zugänglich, wenn durch Abnehmen der Kupplung der Apparat stromlos gemacht ist.
Die Stoppuhr 11 (Fig. 9) ist auf einem Isolierblock 47 mit schräger Oberfläche gelagert, der auch die Federn 18, 19, 20 der Schaltvorrichtung trägt. Ihre Anordnung und Wirkungsweise ist bereits an Hand des Schaltbildes (Fig. 1) ausführlich beschrieben. Das Ganze ruht in einem Gehäuse 48 aus Isolierstoff, in dem auch der Druckknopf 17 zur Bedienung des zweistufigen Schalters geführt ist.
Zur fortlaufenden Überwachung der Messgenauigkeit des Dosisleistungsmessers ist unterhalb der Ionisationskammer ein Radiumpräparat eingebaut, das durch ein Loch im Boden der Kammer in diese hineinstrahlt (Fig. 5). Die durch das Präparat erzeugte Ionisation entspricht einer konstanten Röntgenstrahlung, auf die das Instrument stets in der gleichen Weise ansprechen muss. Sobald sich durch Veränderung der Elektrometerkonstanten die Zeit eines Ablaufes verändert, kann man mit einer Stellschraube 32 die Empfindlichkeit des Elektrometersystems so lange verändern, bis die vorgeschriebene \laufzeit wieder erreicht ist. Ist dies der Fall, so ist man sicher, dass die auffallenden Röntgenstrahlen gemäss der Eichung des Instrumentes gemessen werden.
Das Radiumpräparat 49 ist in einem Sektor 50 gelagert, der um den Punkt 51 geschwenkt werden kann. Der Handgriff 52 ist durch ein Loch 54 in der Haube nach aussen geführt. In der Zeichnung ist das Radiumpräparat 49 ausgeschaltet, d. h. seine Strahlen treffen auf den Boden der Kammer, wo sie sieh totlaufen. Durch Ziehen an dem Handgriff 52 wird das Präparat unter das Loch 54 im Boden der Kammer geschwenkt, so dass die Alphastrahlen in die Kammer dringen und dort ihre ionisierende Wirkung entfalten können. Diese Anordnung des Radiumpräparates erleichtert die Überwachung erheblich zum Unterschied von der bekannten bei Fasskammern gebräuchlichen Einrichtung, bei der das Präparat in die Kammern eingeschraubt und nach erfolgter Radiummessung wieder entfernt wird.
Man hat auch schon bei Kleinkammern die Kontrolle in der Weise ausgeübt, dass man einen besonderen Ionisator, d. h. ein Gerät, in dem die Strahlen des Radiums dauernd einen Ionisationsstrom erzeugen, elektrisch mit dem Elektrometersystem kuppelt. Wenn dabei die Radiumstrahlung ausgeschaltet werden soll, muss daher eine elektrische Abschaltung erfolgen. Diese Anordnung hat aber erhebliche Nachteile, sie
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stelle usw. Demgegenüber stellt die schwenkbare Anordnung des Radiumpräparates eine wesentliche Verbesserung dar.
Dem ausserordentlich einfachen und übersichtlicher Aufbau des Gerätes entspricht die Einfachheit der Bedienung. Durch einen Druck auf den Schaltknopf 17 wird der Messvorgang eingeleitet. Die auf die Kammer auffallenden Rontgenstrahlen ionisieren den Luftinhalt und laden dadurch das Elektrometer auf. Sobald etwa zehn Röntgen auf die Kammer gefallen sind, spricht das Relais an und stellt die Uhr ab. Wenige Sekunden nach Einleitung des Messvorganges kann man also an der Uhr ablesen. welche Zeit zur Erreichung von 10 r erforderlich war.
Eine beigegeben Tabelle zeigt zu dieser Sekundenzahl die Dosisleistung in r pro Minute, ferner die Zahl von Minuten, die man zum Erreichen von 600-650 und 700 r braucht. Man hat also nicht nur auf einen Blick und ohne jede Rechnung die Dosisleistung in r pro Minute. sondern auch die zur Erzielung der üblichen Hed. erforderliche Zeit in Minuten.
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