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Verfahren und Einrichtung zum Messen und gegebenenfalls Registrieren von strahlender Energie.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen und gegebenenfalls Registrieren von Strahlungsenergie.
Sucht man z. B. die für die photographische Aufnahme einer bestimmten Vorlage benötigte Beleuchtungsdauer und ist im weiteren die Empfindlichkeit einer lichtempfindlichen Emulsion bekannt, so ist es auch dann nicht möglich, die gesuchte Beleuchtungsdauer genau zu bestimmen, wenn mittels eines Photometers die momentane Helligkeit der Lichtquelle ermittelt wurde, denn Änderungen dieser Lichtquelle können, insbesonders bei künstlichen Beleuchtungsarten, unmittelbar nach der vorgenommenen Messung auftreten. Ist anderseits die für die Aufnahme einer bestimmten Vorlage benötigte Beleuchtungsdauer für eine bestimmte Beleuchtungsquelle, z. B. einer elektrischen Lampe, bekannt, so sind bei Heranziehung anderer Beleuchtungsarten, wie z.
B. des Tageslichtes oder des Gasglühlichtes, langwierige Umrechnungen und photometrische Messungen nötig, um die für eine Beleuchtungsart einmal festgelegten Verhältnisse auch auf andere Lichtquellen zu übertragen.
Photographen und optische Vervielfältigungsanstalten verwenden in der Regel bei ihren photographischen Reproduktionsverfahren elektrisch betriebene Beleuchtungseinrichtungen,. wie Glühlampen oder Bogenlampen. Die hauptsächlich infolge von Schwankungen der Betriebsspannung auftretenden Intensitätsänderungen der Lichtquelle bewirken eine grosse Unsicherheit in der Bestimmung der Beleuchtungsdauer für die photographische Aufnahme der Vorlagen. Wohl sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, um diese Helligkeitsschwankungen zu kompensieren, jedoch können hohe Ansprüche an solche Vorrichtungen nicht gestellt werden. Insbesondere erweisen sich solche Vorrichtungen als ungenügend, wenn sich die spektrale Zusammensetzung der Lichtquelle ändert.
Solche Änderungen in der Lichtquelle können dann auftreten, wenn beispielsweise die Kohlen der Bogenlampen ausgewechselt werden, weil im allgemeinen durch die in diese Kohlen eingefügten Metalldochte die spektrale Zusammensetzung des Lichtes und dessen Ausbeute bedingt wird. Ein weiterer Übelstand liegt darin, dass in der Regel die Beleuchtungslampen an fahrbaren Schienen aufgehängt werden. Gebäudeerschütterungen oder Luftbewegungen im Aufnahmeraum bewirken ein Pendeln der so aufgehängten Beleuchtungskörper, wodurch der Abstand der Beleuchtungskörper zum aufzunehmenden Objekt entsprechend dem Rhythmus der Lampenschwingungen geändert wird. Treten solche Schwingungen auf, so ändert sich die auf die
Vorlage auffallende Lichtmenge auch dann, wenn das von der Beleuchtungslampe abgegebene Licht keine Intensitätsschwankungen aufweist.
Wollte man zur Messung der von einer Lichtquelle emittierten Strahlung einfach die von einer photoelektrischen Vorrichtung durch auffallendes Licht ausgelösten Photoströme verwenden, so würde sich zeigen, dass eine solche Vorrichtung für den beabsichtigten Zweck deshalb nicht geeignet ist, WI jede Photozelle eine selektive Empfindlichkeit für eine bestimmte Wellenlänge des auffallenden latentes aufweist.
Würde man beispielsweise eine Kaliumzelle verwenden, so würde der blaue Anteil der Strahlung besonders hervorgehoben, während der rote Anteil des Lichtbandes nicht zur Anzeige kime. Vergleicht
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dauer einer photographischen Emulsion nicht verwendbar sein, weil die spektrale Empfindlichkeit der Emulsion in einer von der Photozelle abweichenden Wellenlänge des Lichtbandes gelegen wäre.
Bei dem Verfahren und der Einrichtung gemäss der Erfindung werden die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass man die von einer Strahlungsquelle herrührende Strahlung einer Dispersionsvorrichtung zuführt, wodurch ein Spektrum dieser Strahlung gebildet wird, dass man ferner die einzelnen Punkte dieses Spektrums abwechselnd und in schneller Aufeinanderfolge einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung zuführt, in welcher Ströme nach Massgabe der ihr zugeführten Einzelbeträge strahlender Energie erzeugt werden, und dass man schliesslich diese Teilströme mittels einer geeigneten Vorrichtung summiert und gegebenenfalls diese Summe registriert.
Hiebei ist es möglich, durch Verwendung geeigneter Filter, Blenden od. dgl., die während der Messdauer auf die Vorlage treffende Strahlung nur einer bestimmten Wellenlänge oder mehrerer bestimmter Wellenlängen zu ermitteln. Ferner ist es auch möglich, die Teilemissionen verschiedener Wellenlängenwährend verschiedener Dauerauf die strahlungsempfindliche Vorrichtung einwirken zu lassen. Hiedurch kann erreicht werden, dass die Summe der Teilintensitäten der Strahlung anstatt nach ihrem absoluten Wert unmittelbar entsprechend von ihnen ausgeübter besonderer Wirkungen, z. B. der Schwärzung einer lichtempfindlichen Sehicht od. dgl., angezeigt wird, oder dass die selektive Empfindlichkeit der strahlungsempfindlichen Vorrichtung kompensiert wird.
Das Verfahren gestattet auch solche Strahlungsenergien zu messen oder zu registrieren, die ausserhalb des sichtbaren Spektrums liegen, beispielsweise die Energie von ultravioletten Strahlen oder Röntgenstrahlen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch zum Messen der von einem bestrahlten Körper absorbierten Strahlungsenergie dienen, was mit den bisher bekannten Methoden nicht in einwandfreier Weise erfolgen kann. Beispielsweise kann die vom menschlichen Körper aufgenommene Strahlungsmenge eines Bremsstrahlgemisehes mit den heutigen Methoden nicht direkt angezeigt werden. Die Bestimmung der Intensität eines Röntgenstrahlgenerators erfolgt im allgemeinen mittels eines Milliamperemeters, welches in die Kathodenzuleitung der Röntgenröhre eingefügt wird. Die Beurteilung der in der Tiefe eines Körpers wirksamen Strahlungsmenge wird zudem durch die verschiedene Absorption der Strahlung durch das Hauptzellgewebe ausserordentlich erschwert. Es wird bei Menschen mit einem starken Fettpolster mehr Strahlungsenergie durch die Haut absorbiert als bei mageren Menschen.
Gemäss der Erfindung kann nun das Verfahren zum Messen der von einem bestrahlten Körper absorbierten Strahlungsenergie in der Weise ausgeführt werden, dass man die Zerlegung der Strahlung und die Summierung der erzeugten Teilströme ausser an der von der Strahlungsquelle unmittelbar herrührenden Strahlung auch an der aus dem absorbierenden Körper austretenden Strahlung vornimmt und aus der Differenz der beiden Summenmessungen die absorbierte Strahlungsenergie ermittelt. Auf diese Weise ist es möglich, wenn es sich beispielsweise um die Messung der von dem menschlichen Körper aufgenommenen Röntgenstrahlen handelt, Überdosieren mit Sicherheit zu vermeiden.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform mit einer optischen Zerlegeeinrichtung. Fig. 1 a zeigt eine Einzelheit dieser Ausführungsform.
Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Einrichtung mit Photozelle. Fig. 3 zeigt eine andere zweckmässige Ausführungsform einer solchen Einrichtung, Fig. 4 stellt eine Ausführungsform mit Sperr- schichtphotozelle dar. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Monochromators für Bremsstrahlen, Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Monochromators für sichtbare Strahlen, Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Messen der von einem bestrahlten Körper absorbierten Strahlungsenergie unter Verwendung zweier auf ein Differentialwerk einwirkender Registrierwerke. Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform einer derartigen Einrichtung, bei welcher zwei strahlungsempfindliche Vorrichtungen in einer Brückenschaltung miteinander verbunden sind.
Die im Kopierrahmen K (Fig. 1) eingespannte Vorlage wird durch die Lampen L und L'beleuchtet.
Das von der Vorlage reflektierte Licht tritt durch die Sammellinse 8 und den Kondensator 81, um auf den schräg zur Strahlenriehtung angeordneten Magnesitblock M aufzufallen. Dieser Magnesitblock soll verhindern, dass beim Messen das unmittelbar, d. h. ohne Reflexion, auf die Optik 8 fallende Licht direkt auf die Photozelle gelangen kann. Der vom Magnesitbloek reflektierte Strahl tritt durch die Linse 82 und fällt auf eine Dispersionsvorrichtung P', welche durch ein Prisma oder ein Diffraktionsgitter gebildet ist, und wird hiedurch zerstreut, so dass ein langgestrecktes Spektrum dieses Lichtstrahles entsteht.
Dieses Spektrum tritt durch die Linse 83 auf die auf der Achse Zu befestigte Scheibe T, welche durch einen Motor Zm mittels eines Zahnradantriebes Zr, Zr'in schnelle Rotation versetzt wird. Die Scheibe T enthält mehrere, z. B. entsprechend den einzelnen Farben des Spektrums sieben kreisbogenförmige Spalte T 1-T 7 (Fig. 1 a), welche auf verschiedenen Radien der Scheibe liegen und verschiedene Breiten und verschiedene Bogenlängen aufweisen. Durch die Spalte T 1-T 7 treffen jeweils einzelne Punkte des abgebildeten Spektrums durch einen rechteckigen Spalt 9 {einer feststehenden Spaltplatte 91 und durch eine zylindrische Sammellinse S4 auf die Photozelle P.
So gelangen infolge der raschen Drehung der Scheibe T die verschiedenen Farbenstrahlen des zerlegten Lichtes durch die Spalte T 1- T 1 {ab- wechselnd und in schneller Aufeinanderfolge auf die Photozelle P. In dieser Photozelle wird ein Photo-
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strom, nach Massgabe der Intensität der einzelnen Punkte des Spektrums, ausgelöst. Dieser Strom wird nach erfolgter Verstärkung durch den schematisch angedeuteten Verstärker V mittels der Leitungen E und E'dem Registrierwerk W zugeleitet.
Dieses Registrierwerk besteht aus einem nicht dargestellten Übersetzungsgetriebe und aus einer durch ein Zifferblatt gebildeten Skala, vor welcher sieh die durch ein Übersetzungswerk miteinander verbundenen Zeiger s, m, h bewegen. Dieses Registrierwerk zeigt die in einer bestimmten Zeitdauer auf die strahlungsempfindliche Vorrichtung einwirkende Gesamtmenge von Strahlungsenergie an.
Mittels der dargestellten und beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die gesamte Strahlungenergie, welche während einer bestimmten Zeit von den Lampen L und L'auf die Vorlage K gelangt, zu messen bzw. registrieren.
Durch entsprechende Ausgestaltung und Anordnung der Spalte T 1- T 7 der Scheibe T oder durch Verwendung von geeigneten Filtern, Blenden od. dgl. an oder in Verbindung mit der Spaltplatte T ist es auch möglich, die während der Messdauer auf die Vorlage K treffende Strahlung nur einer bestimmten Wellenlänge oder mehrerer bestimmter Wellenlängen für sich zu ermitteln. Durch verschiedene Bemessung der Bogenlängen der Spalte T 1- T 7 der Scheibe T ist es auch möglich, die Teilemissionen verschiedener Wellenlängen während verschiedener Dauer auf die Photozelle einwirken zu lassen, z.
B. derart, dass die Summe der Teilintensitäten der Strahlung unmittelbar entsprechend der von ihnen ausgeübten besonderen Wirkungen, wie die Schwärzung einer lichtempfindlichen Schicht od. dgl., angezeigt wird oder dass die selektive Empfindlichkeit der Photozelle für bestimmte Wellenlängen kompensiert wird.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist zwischen den beiden Polen des Elektromagneten 10, dessen Bewicklung 9 mit der Anode der Dreielektrodenröhre D in Serie geschaltet ist, ein Eisenanker angeordnet, der auf einer drehbaren Achse befestigt ist. Auf der gleichen Achse ist der Hebel 4 befestigt.
Ferner ist an diesem Anker die Klinke 7 angebracht. Auf der Ankerachse sitzt lose das Sperrad 5 und das mit ihm verbundene Zahnrad 6. An dem Hebel 4 greift die Feder f an, die die Triebkraft des Registrierwerkes bildet und den mit dem Hebel 4 verbundenen Anker in der Richtung des Pfeiles l zu drehen sucht. Diese Bewegung ist durch den Anschlag 8 begrenzt. In seiner entgegengesetzten äussersten Stellung drückt das isolierte Ende 3 des Hebels 4 auf das Segment 2 des aus zwei voneinander isolierten Segmenten 1 und 2 bestehenden Schalters U.
Wird der Elektromagnet erregt, so dreht sich der Anker in der Richtung des mit a bezeichneten Pfeiles. Das Sperrad 5 und das mit ihm verbundene Zahnrad 6 wird dabei durch die am Gestell des Elektromagneten befestigte Klinke 15 an der Drehung verhindert. Gleichzeitig gleitet die am Anker befestigte Klinke 7 frei über die Zähne des Sperrades hinweg. Dadurch wird die Feder f gespannt. Wird der Strom des Elektromagneten unterbrochen, wodurch die Anziehung des Ankers aufhört, zieht sich die Feder f zusammen und dreht den Anker in der Richtung des Pfeiles . Da die Klinke jetzt in das
Sperrad eingreift, so wird das mit dem Sperrad 5 yerbundene Zahnrad 6 gleichfalls in der Richtung des Pfeiles I gedreht.
Dieses Zahnrad 6 greift in ein Zahnrad 12 ein, auf dessen Achse der Trieb J3 sitzt, welcher ein weiteres Zahnrad 14 treibt. Die Drehungen des Zahnrades 14 werden auf die weiteren auf der Zeichnung nicht dargestellten Räder des Registrierwerkes übertragen.
An der Kathode 20 der Photozelle ? i und dem Gitter 21 der durch die Batterie Hb geheizten Röhre D liegt der veränderliche Kondensator K, dem die Photozelle Pi parallel geschaltet ist. Diese Photozelle stellt einen mit der Belichtung sich ändernden Überbrückungswiderstand dar, der den Kondensator entlädt. Zunächst wird der Kondensator K durch das Schliessen des in die Leitungen 18 und 19 der Gitterbatterie Bg eingefügten Schalters U aufgeladen, wodurch das Gitter der Röhre eine so hohe negative Spannung erhält, dass kein Anodenstrom mehr von der Batterie-Ai durch die Bewicklung des Elektromagneten 10 und durch die Röhre D fliesst. In demselben Masse wie die Ladung des Kondensators zurückgeht, steigt der Anodenstrom von Null an.
Hat der Anodenstrom eine bestimmte Grösse erreicht, so wird der mit dem Hebel 4 verbundene Anker des Elektromagneten 10 in der Richtung des mit a bezeichneten Pfeiles angezogen. In seiner äussersten Stellung drückt das isolierte Ende 3 des Hebels 4 auf das Segment 2 des Schalters U, wodurch dem Kondensator eine neue Ladungsmenge zugeführt wird.
Dadurch zieht sich die Feder f zusammen und dreht den Anker in der Richtung des Pfeiles 1. Der Vorgang wiederholt sich so lange, als Licht auf die Photozelle trifft. Die Anzahl der Ankerschwingungen ist daher ein Mass für die auf die Photozelle einwirkende Lichtintensität.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird zum Registrieren der auf die Photozelle einwirkenden Strahlungsintensität ein Fadenelektrometer in Verbindung mit einer Verstärkeranordnung und einem elektromagnetisch gesteuerten Registrierwerk verwendet.
In einem geerdeten Gehäuse G ist ein Wollastondraht von zirka 5 [i. Dicke zwischen einer Schleife aus einem dünnen Quarzfaden und einem Metallstift 22 ausgespannt. Der Metallstift 22 wird durch das Bernsteinstück 22'hochisoliert in das Gchäuse G eingeführt. Ebenfalls gegen das Gehäuse isoliert sind die beiden Metallstifte 26 und 27, welche die Schneiden 24 und 25 tragen. Der Abstand der Schneiden voneinander kann reguliert werden. Der Quarzbügel wird von einer Metallklammer gehalten, die durch die Schraube 28 in ihrer Höhe verstellt werden kann. Die beiden Schneiden 24 und 25 erhalten von den
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die das Durchbrennen des Fadens verhindern sollen, ein entgegengesetztes Potential.
Der Faden zeigt keinerlei Ausschlag an, wenn die Schneiden 24 und 25 symmetrisch zum Faden stehen und die Anodenbatterien A2 und A3 gleiche Spannung besitzen. Legt man an die mit Edelgas gefüllte Photozelle Pi über den Widerstand Ra eine von der Anodenbatterie A4 durch die Leitung 29 geführte Spannung an, so steht der Faden des an die Photozelle angeschlossenen Fadenelektrometers bei verdunkelter Zelle nahezu ruhig. Ist die Spannung der Anodenbatterie genügend hoch, so zeigt der Elektrometerfaden bei sehr kleinen, mit dem Auge nicht wahrnehmbaren Lichtintensitäten an Stelle eines kontinuierlichen Ausschlages einzelne Stromstösse an, deren Grösse mit zunehmender Lichtintensität abnimmt. Ihre Zahl pro Zeiteinheit ist der Strahlungsintensität proportional.
Durch Zählen der Sprünge, die der Faden in einer bestimmten Zeit macht, wird die Strahlungsintensität gemessen. Das Zählen und Registrieren der Fadensprünge geschieht mit Hilfe der Dreielektrodenröhre Di und des an diese angeschlossenen Zählwerkes.
Der Faden des Fadenelektrometers ist mit der Kathode der Photozelle P, und mit deni Gitterkondensator Xi galvanisch verbunden. Die Verstärkerröhre D1, welche durch die Batterie Rb1 geheizt wird, erhält über den Widerstand R4 eine negative Spannung von der Batterie Bgl. Die Anode dieser Verstärkerröhre ist in Serie mit der Primärwicklung des Transformators Tr an die Anodenbatterie A4, welche ebenfalls die Photozelle speist, angeschlossen. Die durch Belichtung der Photozelle auftretenden Schwingungen des Fadens des Elektrometers werden über dem Gitterkondensator jK'i dem Gitter der Verstärkerröhre D aufgedrückt.
Durch diese Gittersteuerung wird anodenseitig ein Wechselstrom, welcher durch die Primärwicklung Tr fliesst, erzeugt. Der in der Sekundärseite des Transformators fliessende Wechselstrom gelangt über die Leitung 31 zu der Bewicklung des Elektromagneten 32. Vor diesem Elektromagnetenist der als Anker ausgebildete Dauermagnet 41 auf dem Zapfen 33 drehbar gelagert.
An dem Anker ist der Verlängerungsarm 34 fest, an dem ein Rädchen 35 drehbar sitzt.
Fliesst durch den Elektromagneten 32 ein Wechselstrom, so schwingt der Anker 41 synchron mit der Wechselstromfrequenz. Zwischen den nicht dargestellten Platinen befinden sich die Zahnräder des Zählwerkes, deren Achsen in den Platinen gelagert sind. Die Achse I ist die Ankerachse. Auf dieser Achse sitzt der mit einer Gabel 36 versehene Anker 37, welcher vom Rädchen 35 am Verlängerungarm 34 mitgenommen wird. Die Klauen 38 und 39 dieses Ankers greifen in das auf der Achse 11 sitzende Steigrad ein. Ferner befindet sich auf der Achse 11 der Trieb 42, welcher aus dem gleichen Stück wie die Achse selbst angefertigt ist. In diesen Trieb greift ein Zahnrad ein, welches auf der Achse 111 sitzt und mit seiner Achse fest verbunden ist.
Auf dieser Achse sind die zwei Zeiger 43 und 44, welche durch eine auf der Zeichnung nicht näher angegebene Übersetzung miteinander verbunden sind, angebracht und drehen sich entsprechend der Umdrehungen des Steigrades 40. Auf der Achse 111 sitzt ausserdem ein Trieb 45, der wiederum ein Ganzes mit der Achse bildet. In diesen Trieb greift das auf der Achse IV sitzende Triebrad ein, welches unmittelbar mit dem fliegenden Federhaus verbunden ist. Die Achse IV ist durch das auf ihr sitzende Sperrad 48 und die Klinke 47, die an der vorderen Platine befestigt ist, arretiert.
Dieses Gesperre tritt in Tätigkeit, wenn die Triebfeder mit Hilfe eines auf dem Vierkant der Achse IV aufgesetzten Schlüssels aufgezogen wird. - Bei jeder -hin- oder hergehenden Schwingung des Ankers 37 dreht sich das Steigrad 40 des Zählwerkes um einen Zahn weiter, so dass durch diese Vorrichtung die vom Faden des Elektrometers ausgeführten Schwingungen registriert werden.
Bei den bisher beschriebenen Einrichtungen werden als Lichtmessorgane Photozellen verwendet.
Anstatt Photozellen und elektrische Verstärkereinrichtungen zum Nachweis der Strahlung zu verwenden, kann man auch solche Vorrichtungen heranziehen, die selbst Strom bei Belichtung abgeben, z. B. Sperrschichtphotozellen.
Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt.
Das von der Zerlegeeinrichtung abwechselnd in seine einzelnen Spektren zerlegte Licht gelangt auf die Sperrschiehtphotozelle 79, welche einen nach Massgabe der Lichtintensität wechselnden Strom abgibt. Dieser elektrische Strom wird über die Leitungen 80, 81 und über die beiden Einwegventile 82, 83 dem Kondensator zugeführt, wodurch dieser Kondensator aufgeladen wird. Die Einwegventile dienen dazu, ein Entladen des Kondensators über die Sperrschichtphotozelle zu verhindern. Parallel zum Kondensator ist die Drehspule 87 des elektromagnetischen Anzeigeinstrumentes 86 durch die
Leitungen 84 und 85 angeschlossen. Auf der Achse 89 der Drehspule 87 ist das Evolventensegment 88 fest aufgesetzt. Der Ausschlag dieser Evolvente bzw. der Schwingspule ist der aufgenommenen Strommenge proportional.
Durch das Parallelschalten des Kondensators X mit der Drehspule des Instrumentes soll eine stossartige Beanspruchung des Messwerkes verhindert werden. Das auf der Achse 56 sitzende, durch die Klinke 57 und das Sperrad 58 arretierte Federhaus 55 treibt das mit ihm verbundene Zahnrad 53, den auf der Achse 51 sitzenden Trieb 52 sowie das Zahnrad 54, welches in den Trieb 50 des auf der Achse 49 sitzenden Exzenterrades N eingreift. Durch den Trieb 52 wird mittels des Zahnrades 91 der auf der Achse 93 sitzende Trieb 92 angetrieben, welcher das mit dem Ankerwerk 61 verbundene
Steigrad 60 treibt.
Durch die Unruhe 62 wird eine gleichförmige Drehgeschwindigkeit des Werkes erzielt, wodurch sich das auf der Achse 49 sitzende Exzenterrad N mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht.
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Auf der Achse 63 ist der Hebel 64, welcher fest mit dem Arm 65 und dem 8perrklinkenhalter 66 ver- bunden ist, drehbar gelagert. Der Arm 65 hat einen an ihm befestigten Rollenhalter 70, welcher eine lose Rolle 71 trägt. Dreht sich das Exzenterrad N, so wird der durch Druck der Feder 90 auf die Evol- vente 88 der Messspule anliegende Arm 64 gehoben. Bei Hebung dieses Armes wird das durch die Klinke 69 gesperrte Zahnrad 68 durch die Klinke 67 mitgenommen.
Diese Drehung des Zahnrades 68 wird durch die Zahnräder 72, 73, 74 und 75 auf die Anzeigeorgane 76 und 77, welche sich vor der Skala 78 bewegen, übertragen. Je nach der Stellung der Evolvente 88 wird durch das Heben des Armes 64 ein kürzerer oder längerer Teil des Zahnradumfanges 68 mitgenommen. Dreht sich das Exzenterrad N mit gleichförmiger Geschwindigkeit, so ist das Auszählen der Hebelwege ein Mass für die auf die Sperrschichtphotozelle auffallende Lichtintensität.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Monochromator für Bremsstrahlen ist zum spektralen Zerlegen des Bremsstrahlgemisches die Drehkristallmethode verwendet.
Das von der Antikathode der Röntgenröhre 100 ausgehende Strahlenbündel wird durch die Spalteinrichtung 101 zu einem engen Strahlenbündel ausgeblendet. Dieses Strahlenbündel trifft auf den
Kristall 106, welcher beispielsweise ein Steinsalzkristall sein kann, auf und wird dort reflektiert. Dieser
Kristall ist auf dem um das Lager 114 schwenkbaren Tisch 115 angeordnet. In einem gewissen Winkelbereich wird dieser Tisch, welcher an einer Verlängerung 105 die Ionisationskammer 104 trägt, langsam durch die in einer Nute 109 des Rades 111 laufende Führung 108 des Armes 167 während der Belichtungs- zeit hin-und hergeschwenkt. Das Drehen des Rades 111 erfolgt durch Antrieb des Rades 113, welches in den Trieb 110 eingreift.
Dieser Antrieb geschieht mit einem auf der Zeichnung nicht dargestellten Motor oder Uhrwerk, welches das Rad 113 mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht. Durch die Drehungen des Kristalltisches werden nacheinander alle im Strahlenbündel enthaltenen Strahlen den Kristall unter einem ihrer jeweiligen Wellenlänge zugeordneten Winkel treffen und zu einem Spektrum auf der Schwenkbahn des Tisches ausgesondert. Die durch den Kristall reflektierten Wellen des Strahlenbündels treffen die am Drehtisch des Kristalls befestigte Ionisationskammer. Diese Ionisationskammer, welche mit einem beliebigen Gas gefüllt ist, besteht aus einem mit einem Fenster versehenen Metallzylinder, in welchem der Metalldraht 117 koaxial gespannt ist. Die Kammer ist durch zwei Isolierflansehen nach aussen abgeschlossen.
Die Anschlüsse 116 und 117 der Ionisationskammer werden so mit dem Verstärkersystem des Registrierwerkes verbunden, dass der im Gitterkreis einer Verstärkerröhre liegende Kondensator parallel zur Ionisationskammer geschaltet ist. Die Ionisationskammer stellt einen mit der Belichtung sich ändernden Überbrückungswiderstand dar, der den Kondensator entlädt. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Verstärkervorrichtung ist bereits an Hand von Fig. 2 näher beschrieben.
Auch hier ist es wieder möglich, durch Ersatz der Kreisnute 109 durch eine entsprechend ausgebildete kurvenförmige Nute die Strahlen verschiedener Wellenlängen während verschiedener Dauer auf die Ionisationskammer 104 einwirken zu lassen, z. B. derart, dass die Teilintensitäten der Strahlung entsprechend einer bestimmten von ihnen ausgeübten Wirkung, z. B. ihrer Wirkung auf das Zellgewebe, angezeigt werden.
Fig. 6 zeigt schematisch die Wirkungsweise der Messvorrichtung zur Bestimmung der von einem bestrahlten Körper reflektierten Strahlungsenergie.
Die vom bestrahlten Körper K'reflektierten Strahlen werden durch die Sammellinse S auf der Vorderfläche des Kondensators Slabgebildet. Durch diesen Kondensator werden die einfallenden Strahlen in einem Brennpunkt auf dem schräg zur Strahlenrichtung angeordneten Magnesitblock M vereinigt.
Der auf dem Magnesitblock reflektierte Strahl tritt durch die Linse 82 und gelangt zum Straubelschen Prisma P', welches diesen Lichtstrahl in seine einzelnen Spektren zerlegt.
Dieses Prisma ist auf einem Drehtisch angeordnet, welcher durch den Arm H in Schwingungen versetzt wird. Der Arm H trägt an seinem Ende eine lose Rolle, welche in der kurvenförmigen Rille einer Scheibe B gleitet. Die Rille weist sieben Teile B 1-B 7 verschiedener Bogenlängen auf, welche durch zur Achse konzentrische Kreisabschnitt gebildet sind, aber auf verschiedenen Radien der Scheibe B liegen, und durch Rillenstücke miteinander verbunden sind. Die Scheibe B wird durch den Trieb Z und das Zahnrad Z'durch ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes Uhrwerk in gleichförmige Drehungen versetzt. Durch das Schwenken des Prismas gelangen die verschiedenen Farben aus dem abgebildeten Spektrum in die Photozelle P.
Nach Verstärken des Photostromes durch den angedeuteten Verstärker V werden die der Strahlungsintensität korrespondierenden Teilströme durch die Leitungen E und E'der Registriervorrichtung zugeleitet.
Durch geeignete Form der kurvenförmigen Rille, insbesondere durch entsprechende Bemessung der verschiedenen Bogenlängen der Kreisabschnitt B 1- B"I, ist es auch hier möglich, die Teilemissionen verschiedener Wellenlängen während verschiedener Dauer auf die Photozelle P einwirken zu lassen.
Fig. 7 zeigt ein Zählwerk zum Registrieren der von einem bestrahlten Körper absorbierten Strahlungsenergie. Lediglich zur Erleichterung der Beschreibung und zur Veranschaulichung des allgemeinen Prinzips, das der Erfindung zugrunde liegt, soll die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Gebiete der sichtbaren optischen Strahlen erfolgen. Bei andern Strahlungsarten sind einfach die für die betreffende Strahlungsart geeigneten Anzeigeorgane an Stelle von Photozellen zu verwenden.
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. Zur Bestimmung der von einem bestrahlten Körper absorbierten Menge von Strahlungsenergie werden zwei gleiche Zerlegeeinrichtungen und Registriervorrichtungen so miteinander verbunden, dass vorerst die Intensität der einzelnen Punkte der zerlegten Strahlung vor Eintritt in den Körper gemessen wird, um nachher beim Austritt aus den Körper nochmals zerlegt und gemessen zu werden. Diese zwei Registrierwerke treiben ein gemeinsames Differential, durch welches die Differenz der Intensitätsbeträge der beiden Messwerke registriert wird.
Die beiden Registrierwerke, welche auf das gemeinsame Differential wirken, sind als Werk A und Werk B bezeichnet. Die Beschreibung der Funktion eines Werkes entspricht sinngemäss auch der Funktion des andern Werkes. Aus diesem Grunde ist in beiden Werken für das gleiche Organ immer dasselbe Symbol verwendet.
Die Fig. 7 zeigt ferner einen Schnitt nach Linie 0- D durch dass Differential.
Im Gitterkreis der durch die Batterie Hb geheizten Verstärkerröhre 21 liegt der veränderliche Kondensator K, dem die Photozelle P1 parallel geschaltet ist. Diese Photozelle, die die Intensität der einzelnen Punkte des durch eine der beschriebenen Monochromatoranordnungen zerlegtenlichtstrahles misst, stellt einen mit der Belichtung sich ändernden Widerstand dar, der den Kondensator entlädt. Zunächst wird der Kondensator durch das Schliessen des in die Leitungen 18 und 19 der Gitterbatterie Bg eingefügten Schalters U aufgeladen, wodurch das Gitter der Verstärkerröhre eine so hohe negative Spannung erhält, dass kein Anodenstrom mehr von der Anodenbatterie durch die Bewicklung 9 des Elektromagneten 10 und durch die Röhre fliesst.
In demselben Masse wie die Ladung des Kondensators zurückgeht, steigt der Anodenstrom von Null an. Hat der Anodenstrom eine bestimmte Grösse erreicht, so wird der mit dem Hebel 4 verbundene Anker des Elektromagneten 10 in der Richtung des mit a bezeichneten Pfeiles gedreht. In seiner äussersten Stellung drückt das isolierte Ende 3 des Hebels 4 auf die Segmente des Schalters U, wodurch dem Kondensator eine neue Ladungsmenge zugeführt wird.
Die Anziehung des Ankers hört auf, und die Feder/* dreht den Anker in Richtung des mit I bezeichneten Pfeiles zurück. Der Vorgang wiederholt sich so lange von neuem, als Licht auf die Photozelle trifft.
Das Zahnrad 12 des Werkes A und das Zahnrad 12 des Werkes B, welche beide im entgegengesetzten Sinne rotieren, sind im Eingriff mit den beiden Kronrädern a und b, welche auf der Kron-
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rades trägt, ist in den abgebrochen dargestellten Platinen t und t'gelagert. Mit dieser Kronwelle ist das Zahnrad p fest verbunden, welches die weiteren Räder der Registriervorriehtung treibt. Die durch eine Drehung des Kronrades a resultierende Drehung wird durch eine Drehung des Kronrades b wieder rückgängig gemacht. Dadurch würde bei gleicher Intensität der auf die Photozelle einfallenden Strahlungsenergie keine Registrierung über das Differential zustande kommen.
Die Einstellung der Vorrichtung erfolgt derart, dass der zu bestrahlende Körper zwischen Strahlungsquelle und eine Photozelle der Messeinrichtung eingeschoben wird zur Messung der aus dem Körper austretenden Strahlungsenergie, während die Strahlungsenergie der Quelle auf die andere Photozelle der Vorrichtung direkt einwirkt. Bei freiem
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Strahlungsenergie durch das Registrierwerk angezeigt wird. Bei späteren Vergleiehsmessungen muss die Kapazität desjenigen Kondensators des Messwerkes, welcher der Strahlungsquelle direkt ausgesetzt wird, auf den Kapazitätswert der ersten Messung wieder eingestellt werden können. Aus diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, entweder die Kapazität eines Messwerkes als unveränderlich einzubauen oder die Achse des Drehkondensators mit einer entsprechend geteilten Skala auszurüsten.
Befindet sich im Strahlenfeld ein absorbierender Körper, so wird die dadurch bedingte Schwächung der Strahlungsenergie eine Verzögerung in der Anzeigegeschwindigkeit des hinter dem bestrahlten Körper befindlichen Messwerkes bewirken. Da die Anzahl Schwingungen des Drehankers der Strahlungsintensität proportional ist, wird die Differenz der Ankersehwingungen der beiden Messwerke A und B durch das Differential registriert und angezeigt. Die vom Registrierwerk angezeigte Strahlungsmenge ist gleich der vom bestrahlten Körper absorbierten Strahlungsenergie.
Bei der Ausführungsform der Einrichtung zur Messung absorbierter Strahlungsenergie gemäss Fig. 8 wird ebenfalls die von der Quelle ausgehende Strahlungsenergie vor Eintritt in den absorbierenden Körper einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung zugeführt, in welcher ein elektrischer Strom nach Massgabe der ihr zugeführten Menge strahlender Energie variiert, und nach Austritt aus dem Körper nochmals durch eine strahlungsempfindliche Vorrichtung gemessen. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch an Stelle des Differentialwerkes die beiden strahlungsempfindlichen Vorrichtungen derart in Brückenschaltung miteinander verbunden, dass durch die an die strahlungsempfindliche Vorrichtung angeschlossene Verstärkerröhre nur die resultierende Differenz der auf beide strahlungsempfindlichen Vorrichtungen auffallenden Strahlungsenergien gemessen werden.
An der Kathode der Photozelle Zi und dem Steuergitter 121 der durch die Batterie Hb geheizten Elektronenröhre V liegt der veränderliche Kondensator K, dem die Photozelle Zj. parallel geschaltet ist.
Diese Photozelle stellt einen mit der Belichtung sich ändernden Überbrückungswiderstand dar, der den Kondensatorentlädt. Zunächstwird der Kondensator JE durch das Schliessen des in die Zuleitungen 121, 128 der Gitterbatterie Bz eingefügten Schalters 130 aufgeladen, wodurch das Steuergitter 121 der Verstärker-
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röhre eine so hohe negative Spannung erhält, dass kein Anodenstrom mehr durch die Röhre fliesst. In demselben Masse, wie die Ladung des Steuergitter zurückgeht, steigt der Anodenstrom von Null an.
Hat der Anodenstrom eine bestimmte Grösse erreicht, so resultiert am Anodenwiderstand Ra der Röhre V ein entsprechender Spannungsabfall.
Mit der Anode der Verstärkerröhre V ist das Steuergitter 126 der Verstärkerröhre i, in deren Anodenkreis der Elektromagnet 129 eingeschaltet ist, galvanisch verbunden. Solange durch die Verstärkerröhre V kein Anodenstrom fliesst, hat die Röhre Rleine entspreehende Emission und zieht dadurch den Anker des Elektromagneten 129 an. Fliesst durch die erste Röhre V ein Anodenstrom, so erhält dadurch das Gitter 126 der zweiten Röhre eine so hohe negative Spannung, dass kein Anodenstrom mehr durch diese Röhre fliesst. Dadurch wird der Anker des Elektromagneten 129 freigelassen und der Schalter 130 geschlossen, wodurch dem Kondensator K eine neue Ladungsmenge zugeführt wird.
Die Verstärkerröhre V1 erhält dureh die Gitterbatterie Bg die benötigte Gittervorspannung.
Die Anode der Photozelle Z2 ist ebenfalls mit dem Steuergitter 121 der Verstärkerröhre V verbunden. Die Kathode dieser Photozelle erhält eine doppelt so hohe negative Spannung als das Gitter der Steuerröhre.
Trifft nun Licht auf diese Photozelle Zs, so wird das Steuergitter 121 weiter negativ aufgeladen, wodurch die durch die Photozelle Z1 entstehende Entladung des Steuergitterkreises wieder aufgehoben wird. Ist die Intensität der auf die erste Zelle Z1 auffallenden Strahlungsenergie grösser als diejenige, welche auf die zweite Zelle Z2 einwirkt, so findet eine Entladung des Kondensators K statt, wodurch Strom durch die Röhre V fliesst.
Dadurch wird der Anker des Elektromagneten 129, der vom Anodenstrom der Verstärkerröhre R durehflossen wird, abfallen, der Schalter 130 geschlossen, der Kontakt 131, welcher mittels nicht dargestellter Leitungen zu einem Zählwerk führt, ebenfalls betätigt.
Durch Schliessen des Schalters 130 wird dem Kondensator K eine neue Ladungsmenge zugeführt.
Die Anzahl der Ankerschwingungen ist daher ein Mass für die durch den bestrahlten Körper absorbierte Menge von Strahlungsenergie.
Damit beide Zellen eine ihrer Arbeitsbedingungen entsprechende Spannung erhalten, ist ein Spannungsteiler 132 parallel zur Gitterbatterie Bz angeordnet, auf welchem die für die erste Zelle benötigte Spannung abgenommen wird.
Durch Einfügen des Hochohmwiderstandes Ra in die Anodenleitung der Röhre V wird das Registrieren durch den Elektromagneten 129 schon bei beginnender Emission erfolgen, wodurch der Einsatzpunkt des Registriermomentes schon im Gebiete der höchsten negativen Gitterspannungen erfolgt.
Ist dieser Widerstand genügend hoch, so wird schon beim Fliessen eines minimalen Stromes durch die Röhre V das an die zweite Röhre V1 angeschlossene Zählwerk betätigt. Dadurch wird die Zeitkonstante der Messeinrichtung wesentlich verbessert. Gleichzeitig kann immer am gleichen Punkt der Röhrenkennlinie gearbeitet werden. Dadurch werden sich eventuell einschleichende Fehler bei verschiedenen Geschwindigkeiten des Registriervorganges vermieden.
Auch bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der Einrichtung werden zweckmässig sowohl die der Photozelle Zi von der Strahlungsquelle zugeführte Strahlung als auch die aus dem absorbierenden Körper austretende auf die Photozelle Z2 gelangende Strahlung in der oben beschriebenen Weise mittels einer Dispersionsvorrichtung zerlegt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Messen und gegebenenfalls Registrieren strahlender Energie, bei welchem die von einer Strahlungsquelle herrührende Strahlung einer Dispersionsvorrichtung zugeführt wird, wodurch ein Spektrum dieser Strahlung gebildet wird, und bei welchem die einzelnen Punkte dieses Spektrums abwechselnd und in schneller Aufeinanderfolge einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung zugeführt werden, in der Ströme nach Massgabe der ihr zugeführten Einzelbeträge strahlender Energie erzeugt werden, und bei welchem diese Teilströme mittels einer geeigneten Vorrichtung summiert werden und gegebenenfalls diese Summe registriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die Einwirkung, z.
B. die Einwirkungsdauer der einzelnen Wellenlängen des Spektrums auf die strahlungsempfindliche Vorrichtung, derart bemisst, dass dadurch die Summe der Teilintensitäten der Strahlung unmittelbar entsprechend einer bestimmten von ihnen ausgeübten Wirkung, z. B. die Schwärzung einer lichtempfindlichen Schicht od. dgl., gemessen bzw. registriert wird.