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Dosimeter mit magnetisch betätigter Ladevorrichtung
Die Erfindung betrifft Dosimeter nach dem Prinzip der Ionisationskammer, mit magnetisch betätigter Ladevorrichtung.
Bei lonisationskammer-Dosimetern soll die Anzeige jedenfalls unabhängig von den Bedingungen der Umgebung - wie z. B. von Luftdruck, Temperatur und Feuchtigkeit - sein, so dass die Kammer vakuum-
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Ablesegerät kommt daher nur Glas oder ein äquivalentes Material (z. B. Keramik oder Quarz) in Betracht- keinesfalls jedoch Kunststoff. Da Glas aber anderseits den Anforderungen an die Isolation der Dosimeter (RC-Werte > 1 Jahr) nicht gerecht wird, muss der hochisolierte Kondensator im Normalzustande von der elektrisch leitenden Zuführung abgetrennt sein.
Die Verbindung zwischen dem Kondensator und der als isoliert eingebetteten Durchführung ausgebildeten elektrisch leitenden Zuführung darf also nur zum
Zwecke des Ablesens der Dosimeteranzeige bzw. des Wiederaufladens des Kondensators hergestellt werden, d. h-nur während einer relativ kurzen Zeit.
Zur Erfüllung dieser Forderungen ist bereits eine Lösung bekanntgeworden, bei welcher die die Dosi- meterhülse abschliessende isolierende Bodenscheibe, welche die Zuführung trägt, wie eine Membrane elastisch durchbiegbar ausgebildet ist. Der an dieser elastischen Scheibe angeordnete Metallkontakt hat im Normalzustand vom entsprechenden Gegenkontakt des Dosimeter-Messsystems einen gewissen Abstand, welcher lediglich beim Neuladen des Kondensators bzw. beim Ablesen der Strahlendosis durch von aussen her erfolgendes mechanisches Eindrücken der elastischen Scheibe überbrückt wird. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass es sehr schwierig ist, eine solche Scheibe absolut dicht in die Dosimeterhülse einzusetzen und anderseits auch die elektrisch leitende Zuführung absolut dicht in der Scheibe anzuordnen.
Weiterhin ist hier von Nachteil, dass durch Verwendung einer derartigen elastischen Scheibe die genaue Bemessung des Volumens der Ionisationskammer erschwert wird und dessen Konstanz - insbesondere auf längere Zeit - wegen der allmählich nachlassenden Elastizität der Scheibe nicht aufrechterhalten werden kann ; dies wirkt sich vor allem bei kleinen Dosimetern - wie bei sogenannten "Fül1halter-Dosi- metern" - besonders ungünstig aus, weil die Abweichung des Kammer-Volumens vom Sollwert natürlich umso mehr als Ungenauigkeitsfaktor ins Gewicht fällt, je kleiner dieses Volumen an sich schon ist.
Schliesslich hat die Anwendung einer als Schalter dienenden elastischen Scheibe auch noch den Nachteil, dass diese jederzeit mutwillig bzw. unbefugt von aussen her eingedrückt und dadurch der jeweilige Ladezustand des Dosimeters mehr oder weniger stark verändert werden kann, was im Ernstfalle zu schwerwiegenden Folgen für die das Dosimeter tragende Person führer. kann bzw. muss ; denn es könnte dadurch sogar eine vollkommene Entladung des Kondensators hervorgerufen werden.
Zwar hat man auch bereits vorgeschlagen, an Stelle der schwer gegen die Hülse abzudichtenden elastischen Scheibe einen aus Metall bestehenden federnden Harmonikabalg zu verwenden, welcher längs seines zylindrischen Kragens an der Hülse absolut vakuumdicht angelötet werden kann. Hier muss natürlich die elektrisch leitende Zuführung in geeigneter Weise gegen den stirnseitigen Boden des Metallbalges durch Einbettung in geeignetes Isolationsmaterial isoliert werden, so dass also hier immer noch, wie bei der elastischen Scheibe, die Schwierigkeit der Abdichtung der Zuleitung gegen den sie umgebenden Isolierkörper besteht.
Bei Verwendung eines derartigen Federbalges trifft überdies der Nachteil des nicht genau einzuhaltenden Kammer-Volumens mindestens ebenso stark in Erscheinung wie bei der elastischen
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Scheibe und wie bei dieser, so ist auch hier ein'unbefugtes Betätigen des Schalters im Falle des am Kett- chen zu tragenden Flachdosimeters keineswegs vermieden.
Es ist nun eine Einrichtung bekannt, welche alle Nachteile der beiden genannten Ausführungen um- geht. Diese Einrichtung besteht darin, dass beim Laden des Kondensators bzw. beim Ablesen der Dosime- iteranzeige die Kontaktgabe dadurch erfolgt, dass ein kleiner mit einem Kontakt ausgerüsteter Hebel, der im Innem der Dosimeterhalse angeordnet ist, mittels-eines im Lade- und Ablesegerät angeordneten Ma- gneten gegen die Wirkung einer Rückstellfeder geschwenkt wird und beim Schwenken an einem entspre- chenden Gegenkontakt der Messeinrichtung des Dosimeters zum Anliegen kommt. Wird nach dem Laden bzw.
Ablesen das Dosimeter aus der Ladevorrichtung bzw. dem Ablesegerät entfernt, dann verlässt es damit auch das Kraftlinienfeld des Magneten und der Hebel schwenkt unter der Wirkung der ihn zurückstel- lenden Feder wieder in seine normale Ausgangslage zurück, wobei die beiden Kontakte wieder voneinan- der getrennt werden.
Diese an sich recht vorteilhafte Lösung hat nun aber den Nachteil, dass der Hebel in seinem Zapfenlager leicht klemmen kann, so dass dann unter Umständen die Rückstellfeder die ohnehin schon eine verhältnismässig grosse Kraft zum Schwenken des Hebels liefern muss, nicht mehr imstande ist, den Hebel zurückzuschwenken und vor allem dass anderseits beim Laden das Kraftfeld des Magneten, wel- ches dann nicht nur die Rnckstellkraft der Feder, sondern zusätzlich auch noch den erhöhten Reibungs- bzw. Klemmwiderstand des Hebellagers überwinden muss, nicht mehr ausreicht, den Hebel in die Ein- schaltstellung auszuschwenken.
Besonders das Ausschwenken des Hebels aus einer normalen Ausgangslage ist hier also in Frage gestellt, dies um so mehr, als während des Ausschwenkens noch ein weiterer zusätz- licher Schwenkwiderstand durch die Gleitreibung zwischen der als Blattfeder ausgebildeten Rückstellfeder und einer Anlagefläche des Hebels verursacht wird. Selbst bei Verwendung sehr starker Magnete lässt sich also keine Sicherheit gegen die Situation schaffen, dass der Hebel infolge der vierfachen summarischen
Wirkung der Rückstellkraft der Feder, der Gleitreibung im Hebelzapfenlager, der Gleitreibung zwischen
Hebel und Feder, sowie der zu überwindenden Massenträgheit des aus dem Stillstand zu beschleunigenden
Systems von Hebel und Feder, beim Lade- bzw.
Ablesevorgang blockiert ist, d. h. vom magnetischen
Kraftfeld nicht wie vorgesehen ausgeschwenkt wird ; weiters ist hier nachteilig, dass der durch diese Ein- richtung bedingte Herstellungsaufwand verhältnismässig gross und mit erheblicher Passarbeit verbunden ist ;
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spielig und auch mit erhehlicher Passarbeit verbundeni ausserdem erfordert der Hebelmechanismus beträchtlich viel Platz, wodurch diese Einrichtung oft nur schwer oder gar nicht eingebaut werden kann ;
schliesslich ergibt sich noch der schwerwiegende Nachteil, dass der Hebel aus konstruktiven Gründen nur in einer einzigen Richtung ausschwenken und dadurch Kontakt geben und daher auch das Dosimeter nur in einer einzigen Lage richtig auf die Lade- und Messvorrichtung aufgesetzt werden kann und somit besondere technische Massnahmen an letzterer sowie am Dosimeter selbst erforderlich sind, welche jeweils diese einzig richtige Aufsetzlage des Dosimeters gewährleisten, wobei auch noch die genaue Beobachtung der richtigen Aufsetzlage des Dosimeters eine umständliche und bei Prüfung zahlreicher Geräte zeitraubende Belastung bedeutet.
Nach der Erfindung soll nun die magnetisch betätigte Ladevorrichtung für lonisationskammer-Dosimeter derart ausgebildet werden, dass die Vorteile des zuletzt beschriebenen Gerätes gegenüber beiden vorher erwähnten Ausführungsformen uneingeschränkt aufrechterhalten, seine erheblichen Nachteile aber vermieden werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass als bewegbares Schaltorgan eine aus elektrisch leitendem Material bestehende zylindrische Schraubenfeder dient und diese derart ausgebildet sowie im Innern der DosimeterHülse angeordnet ist, dass sie selbst den bewegbaren Schaltkontakt bildet, mittels dessen sie beim Einschalten die leitende Verbindung zwischen einem Durchführungsteil der Ladedurchflihrung und einer Elektrode des Kondensators herstellt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Dosimeters ist die zylindrische Schraubenfeder in ihrem mittleren Abschnitt aussen von einem aus Isoliermaterial bestehenden Federgehäuse gehalten und bleibt dadurch kammer-und ladeseitig je ein Teil frei, von denen einer mit seinem freien Ende unter Druckspannung an einem der beiden zu verbindenden Teile ständig anliegt und der andere Federteil den andern dieser beiden Teile etwa konzentrisch umgibt und mit seinem freien Ende nur in Einschaltstellung infolge seiner Biegung an ihm anliegt.
Bei einer ändern Variante des Dosimeters ist die zylindrische Schraubenfeder an einem Ende mit einem der beiden zu verbindenden Teile ständig fest verbunden und umgibt ihr anderes Ende den ändern dieser Teile etwa konzentrisch, wobei es nur in Einschaltstellung infolge der Biegung der Schraubenfeder an ihm anliegt.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Ionisationskammer-
Dosimeters dargestellt. Es zeigen. Fig. 1 ein zylindrisches Dosimeter-Füllhalter-Dosimeter-im Mittel- schnitt mit offener Kontaktfeder ; und Fig. 2 und 3 jeweils den oberen Teil desselben - vergrössert - mit geschlossener Kontaktfeder in Ladestellung mit zwei verschiedenen Formen des Magneten.
In Fig. 1 ist in die zylindrische Hülse 1 ein Kondensator 2 eingeschoben. Ausserdem ist in die Hülse 1 ein zylindrisches aus Glas bestehendes Federgehäuse 3 und anschliessend eine zylindrische Ladedurchfnh- rung 4 eingeschoben, welche an einer Stirnseite 5 der Hülse 1 vakuumdicht verlötet ist und in welche ein
Boden 6 aus Glas vakuumdicht eingeschmolzen ist. In den Boden 6 ist ein elektrisch leitender Durchfah- rungsteil 7 ebenfalls vakuumdicht eingeschmolzen, der auf der Ladeseite des Gerätes aus dem Boden 6 mit seinem einen Ende 8, welches den Ladekontakt des Gerätes bildet, herausragt.
Auf der andern Seite des Bodens 6 ragt der Durchführungsteil 7 aus dem Boden 6 mit seinem andern Ende 9 heraus, welches in einen freien Federteil 10 einer an ihrem mittleren Teil 11 aussen vom Federgehäuse 3 festgehaltenen zy- lindrischen Schraubenfeder 12 hineinragt. Auf der andern, dem Kondensator 2 zugekehrten Stirnseite des
Federgehäuses 3 befindet sich ebenfalls ein freier Federteil 13, welcher an einem Anschlagkopf 14 einer inneren Elektrode 15 des Kondensators 2 dauernd anliegt, wobei der freie Federteil 13 ständig unter Druck- spannung steht, so dass die Schraubenfeder 12 dauernd elektrisch leitend mit der inneren Elektrode 15 in
Verbindung ist.
In Fig. 1 befindet sich die Schraubenfeder 12 in Öffnungsstellung, d. h. ihr freier Federteil 10 umgibt etwa konzentrisch das freie Ende 9 des Durchführungsteiles 7, hat also allseitig einen gewissen Abstand vom freien Ende 9.
In Fig. 2 ist das Dosimeter der Fig. 1 in die nur teilweise gezeichnete Ladevorrichtung 16 eingesetzt.
Der als Hufeisenmagnet ausgebildete Magnet 17 der Ladevorrichtung 16 ist derart angeordnet, dass sein
Südpol S auf Höhe des freien Federteiles 10 der Schraubenfeder 12 zu stehen kommt. Der Nordpol N des
Hufeisenmagnets 17 setzt sich in einem rohrartigen Teil 18 fort, welcher einen Aufnahmestutzen 19 für die Aufnahme des Dosimeters bildet. Durch den Hufeisenmagneten 17, den freien Federteil 10, den Auf- nahmestutzen 19 sowie den rohramgen Teil 18 wird ein nahezu vollkommeneisengeschlossener magneti- scher Kreis gebildet, was zur Folge hat, dass durch die magnetische Induktion mehr Kraftlinien gebildet werden und dieselben dichter beieinander liegen als beim offenen magnetischen Kreis, so dass sich ein starkes magnetisches Feld einstellt.
Unter Wirkung dieses Magnetfeldes wird der freie Federteil 10 der Schraubenfeder 12 zur Seite gebogen, wobei mindestens die äusserste Federwindung des freien Federtei- les 10 am freien Ende 9 des Durchführungsteiles 7 zum Anliegen kommt. Dadurch wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der inneren Elektrode 15 des Kondensators 2 und dem Ladekontakt 8 des Durchführungsteiles 7 hergestellt. Da der Ladekontakt 8 beim Einsetzen des Dosimeters in die Ladevorrichtung 16 an einem Anschlussstift 20 zum Anliegen gekommen ist, kann jetzt der Ladestrom fliessen.
In Fig. 3 enthält die nur teilweise gezeichnete Ladevorrichtung 16 einen rohrförmigen Magneten 21, der an seinem Südpol S mit einem rohrförmigen asymmetrischen Polschuh 22 versehen ist. Infolge der Asymmetrie des Polschuhes 22 wird der freie Federteil 10 der Schraubenfeder 12 unter Wirkung des magnetischen Feldes derart federnd zur Seite gebogen, dass die äusserste Federwindung des freien Federteiles 10 sich in Richtung auf den am weitesten vorspringenden Teil 23 des Polschuhes 22 hin bewegt und schliesslich am freien Ende 9 des Durchführungsteiles 7 zum Anliegen kommt.
Das Federgehäuse 3 besteht vorzugsweise aus Plexiglas und ist mit einem Innengewinde versehen, in welches die Schraubenfeder 12 mit ihren Schraubenwindungen eingeschraubt ist.
Das Dosimeter kann in kinematischer Umkehrung auch so eingerichtet sein, dass der ladeseitige freie Federteil 10 mit seinem freien Ende am Ende 9 des Durchführungsteiles 7 unter Druckspannung ständig anliegt und der kammerseitig freie Federteil 13 die innere Elektrode 15 des Kondensators 2 etwa konzentrisch umgibt und sein freies Ende an der letzteren nur in der Einschaltstellung infolge der Biegung des kammerseitigen freien Federteiles 13 anliegt.
Das Federgehäuse 3 könnte auch ganz fehlen. In diesem Falle wäre das eine Ende 13 der zylindri- schen Schraubenfeder 12 mit der inneren Elektrode des Kondensators 2 ständig fest und elektrisch leitend zu verbinden und ihr anderes freies Ende 10 würde dann das Ende 9 des Durchführungsteiles 7 der Ladedurchfahrung 4 etwa konzentrisch umgeben und nur in der Einschaltstellung infolge der Biegung der Schraubenfeder 12 an ihm anliegen.
Umgekehrt könnte aber auch das eine Ende 10 der Schraubenfeder 12 mit dem Ende 9 des Durchfüh- rungsteiles 7 ständig fest und elektrisch leitend verbunden sein und ihr anderes freies Ende 13 die innere Elektrode 15 des Kondensators 2 etwa konzentrisch umgeben und nur in Einschaltstellung infolge der Biegung der Schraubenfeder 12 an ihr anliegen.
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Bei den Ausführungen, bei welchen die Schraubenfeder 12 in einem aus Isoliermaterial bestehenden Federgehäuse 3 gehalten, d. h. bei welchen sie vorzugsweise in ein Plexiglasgehäuse 3 eingeschraubt ist, ist es zweckmässig, die Federungslängen der beiden beiderseits vom festgehaltenen mittleren Federteil 11 befindlichen freien Federteile 10 und 13 entsprechend ihrer Funktion zu bemessen. So ist bei den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungen der kammerseitige Federteil 13 so lang bemessen, dass ein ausrei- chender ständiger Kontaktdruck gegenüber der inneren Elektrode 15 gewährleistet ist, und der ladeseitige
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gemessene Biegespannung beim Einschalten erreicht wird.
Der Magnet 17 könnte. auch als Elektromagnet ausgebildet sein. Die magnetisch betätigte Ladevorrichtung gemäss der Erfindung stellt eine einfache und betriebssichere Einrichtung dar, welche den Vor- teil hat, dass die als bewegbares Schaltorgan dienende Schraubenfeder in allen beliebigen radialen Rich- tungen ausschwenken und dadurch Kontakt geben kann. Diese Ausführung hat ausserdem den Vorteil, dass die Massenträgheit des Schaltorgans gering ist und bei der Schaltbewegung des letzteren eine Zapfenla- gerreibung nicht überwunden zu werden braucht. Dadurch werden die eingangs beschriebenen Nachteile der bisherigen magnetischen Ladevorrichtungen umgangen, ohne dass dabei deren Vorteile gegenüber nicht magnetisch betätigten Ladevorrichtungen eine Einbusse erfahren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dosimeter nach dem Prinzip der Ionisationskammer, mit magnetisch betätigter Ladevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass als bewegbares Schaltorgan eine aus elektrisch leitendem Material beste- hende zylindrische Schraubenfeder (12) dient und diese derart ausgebildet sowie im Innern der Dosimeter- . Hülse (l) angeordnet ist, dass sie selbst den bewegbaren Schaltkontakt bildet, mittels dessen sie beim Ein- schalten die leitende Verbindung zwischen einem Durchführungsteil (9) der Ladedurchführung (4) und einer Elektrode (15) des Kondensators (2) herstellt.