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Die Erfindung bezieht sich auf eine Messeinrichtung mit mehreren Sensoren zur Messung von statistisch aufeinanderfolgenden Ereignissen mit hoher Messrate und geringer Totzeit, mit Sensoren deren Totzeit lang gegenüber oder vergleichbar lang mit der Aufeinanderfolge der zu messenden Ereignisse ist. Die Messeinrichtung besteht aus mehreren Sensoren erforderlichenfalls mit vorgeschalteten Impulsformen, einer Addierschaltung und einem Zähler.
Bei Messanlagen, bei denen die Intensität der Strahlung von Radionukliden oder von andern Strahleneinrichtungen zur Bestimmung von abhängigen Messgrössen gemessen werden muss, ist es notwendig, um eine genügend genaue Aussage über die Messgrössen zu erhalten, eine grosse Anzahl von Ereignissen (Impulsen) zu zählen, denn der Messfehler bei derartigen Anlagen wird in der Regel durch
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bestimmt. Es ist daher im allgemeinen erforderlich, um kurze Messzeiten zu erzielen, die Messung mit hohen Zählraten durchzuführen.
Die maximal messbare Zahl der Ereignisse pro Zeiteinheit wird jedoch durch die Totzeit der
Sensoren begrenzt. Die Totzeit ist dabei jene Zeit, in welcher der Sensor mit der Registrierung eines Ereignisses beschäftigt ist. In dieser Zeit kann vom Sensor kein neu auftretendes Ereignis erkannt werden. Wenn diese Zeit sehr lang ist, muss entweder mit relativ niederen Zählraten sehr lange gezählt werden, oder es müssen, wenn lange Messzeiten nicht zielführend sind, mehrere
Sensoren verwendet werden, deren Beobachtungen addiert und von einem gemeinsamen Ereignis- zähler registriert werden.
Um von der individuellen Totzeit, gegebenenfalls variablen, Totzeit der einzelnen Sensoren unabhängig zu sein, ist es üblich, die Sensoren elektronisch während eines etwas grösseren Zeit- raumes als der maximalen individuellen Totzeit der einzelnen Sensoren entspricht, zu deaktivieren, wodurch eine elektronische definierte Totzeit der einzelnen Sensoren entsteht. Die Sensoren liefern daher in diesem Fall pro registriertem Ereignis einen elektrischen Impuls, dessen Form immer gleich d. h. normiert ist.
Unter dieser Voraussetzung ist es möglich, wenn sich die Zahl der Ereignisse pro Zeiteinheit während der Messzeit nicht ändert, die Totzeitverluste zu berechnen und zu korrigieren.
Bei Verwendung mehrerer Sensoren ist es notwendig, die langen Impulse der einzelnen Sensoren über ein schnelles Addierwerk einem gemeinsamen Zähler zuzuführen.
Üblicherweise werden die langen Impulse der einzelnen Sensoren durch einen Univibrator verkürzt und auf eine gemeinsame Impulsleitung geschaltet, die diese verkürzten Impulse einem Zähler zuführt. Eine andere Variante besteht darin, die Impulse jedes einzelnen Sensors einem eigenen Zähler zuzuführen und die Zählerstände nach Beendigung der Zählung zu addieren. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Zählzeit vorgegeben wird und nicht, wie das häufig gewünscht wird, die Zählung nach Registrieren einer vorgegebenen Zahl von Ereignissen beendet wird, wobei die dazu erforderliche Zählzeit ermittelt wird. Beide Addiereinrichtungen sind elektronisch sehr aufwendig.
Erfindungsgemäss werden die oben angeführten Nachteile dadurch vermieden, dass die aus mehreren Sensoren, einer Addierschaltung und einem Zähler bestehende Messeinrichtung zur Registrierung von statistisch aufeinanderfolgenden Ereignissen mit hoher Eintrittswahrscheinlichkeit so aufgebaut ist, dass die Sensoren Normimpulse mit für alle Sensoren gleichen Anstiegszeiten und gleichen Impulsdauern liefern bzw. erforderlichenfalls die Gleichheit durch Impulsformer hergestellt wird und dass die Normimpulse der ersten beiden Detektoren über die Eingänge eines Exclusiv Or Gates verknüpft werden und dass der Ausgang des Exclusiv Or Gates jeweils mit den Normimpulsen des nächsten Sensors über das nächste Exclusiv Or Gate verknüpft wird und dass der Ausgang des letzten Exclusiv or Gates an den Eingang eines Zählers gelegt wird.
Um vernachlässigbar kleine Totzeiten durch die Addierschaltung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Anstiegszeit der Normimpulse extrem klein gegenüber der Impulslänge ist, die ja durch die Totzeit des einzelnen Sensors bestimmt wird. Ebenso muss die Ansprechzeit des Exclusiv Or Gates kleiner als die Anstiegszeit der Normimpulse sein, um zusätzliche Totzeiten
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und etwaige Impulsverluste durch die Schaltunsicherheiten während des Impulsanstieges oder durch die Ansprechzeit der Exclusiv Or Gates weitestgehend zu vermeiden.
Eine solche Einrichtung zur Registrierung mit hohen Zählraten ist notwendig bei Durch- strahlungs-oder Rückstreumessung zur On Line Bestimmung des Flächengewichtes oder der Stoff- zusammensetzung von verschiedenen Materialien.
Im folgenden wird die Erfindung in nicht einschränkender Weise am Beispiel einer Messein- richtung zur Registrierung der radioaktiven Strahlung hoher Intensität mittels Geiger-Müller-Zähl- rohre beschrieben.
Eine derartige Messeinrichtung dient zur Zählung von statistisch aufeinanderfolgenden Ereig- nissen und besteht aus mehreren Sensoren, deren Totzeit lang gegenüber der Aufeinanderfolge der Ereignisse ist. Übliche Geiger-Müller Zählrohre haben Totzeiten von is. Die Schaltzeiten der in diesem Beispiel verwendeten Exclusiv Or Gates und die Impulsanstiegszeiten liegen jedoch im
Bereich von 100 ns, so dass die dadurch entstehenden Summationstotzeiten vernachlässigbar sind.
In Fig. l ist als Beispiel eine Rückstreumessanordnung dargestellt. Die von der Strahlen- quelle --1-- ausgesendeten Strahlen --2-- werden vom Messgut --3-- teilweise rückgestreut und von den Sensoren --4-- registriert. Die normierten Impulse werden über das Addierwerk (5) addiert, wobei das in Fig. 3 dargestellte Impulsdiagramm entsteht. Die Impulse werden über die
Impulsleitung (6) einem Zähler (7) zugeführt, der die Impulse während einer vorgegebenen Mess- zeit zählt oder so lange aufsummiert, bis eine vorgegebene Anzahl von Impulsen erreicht wurde.
Das zu der Messanordnung gehörende Blockschaltbild ist in Fig. 2 für 3 Sensoren dargestellt.
Die von den Sensoren (Geiger-Müller-Zählrohre) --11, 12, 13-- detektierten Strahlungsquanten erzeugen elektrische Impulse, die mit den Impulsformern --14, 15, 16-- in Normimpulse umge- wandelt werden. Diese Normimpulse werden mittels der Exclusiv Or Gates --17, 18-- zu dem in
Fig. 3 gezeigten Impulsdiagramm addiert und vom Zähler --19-- registriert.
Die üblicherweise im Handel erhältlichen Geiger-Müller-Zählrohre, z. B. LND 7242, haben eine Totzeit von zirka 100 IlS, die Exclusiv Or Gates, von denen mehrere in einem IC unter- gebracht sind, und die Bausteine zur Impulsformung haben Ansprechzeiten kleiner als 100 ns.
Erforderlichenfalls könnten durch Verwendung von ECL-Bausteinen und geeigneten Printtechniken die Ansprechzeiten für die Summation auf wenige ns verkürzt werden.
In Fig. 3 wird gezeigt, wie die Impulse durch die Exclusiv Or Gates summiert werden und welches Impulsdiagramm dabei entsteht. Der Impuls 20 am Ausgang des Impulsformers --14-- wird mit dem Impuls 21 am Ausgang des Impulsformers-15-durch das Exclusiv Or Gate --17-- ver- knüpft - dadurch entsteht am Ausgang des Gates das Impulsdiagramm --22--, das aus 2 gleich langen aber gegenüber den Normimpulsen verkürzten Impulsen besteht. Dieses Impulsdiagramm wird mit dem normierten Impuls 23 des Ausganges des Impulsformers --16-- über das Exclusiv Or Gate --18-- verknüpft, wodurch das Impulsdiagramm --24-- entsteht, das aus 3 Impulsen besteht, die ungleich lang aber kürzer als die normierten Impulse sind. Dieses Impulsdiagramm wird dem Impulszähler --19-- zugeführt.
Impulse der Sensoren können der Zählung nur dann verloren gehen, wenn sie sich mit einem andern Impuls zeitlich decken, bzw. wenn durch die endlichen Schaltzeiten der Bausteine bedingt, die Impulse maximal um die Impulsanstiegszeit versetzt sind. Da diese Zeiten sehr gering sind (100 ns) können sie gegenüber der Zählrohrtotzeit (100 gs) vernachlässigt werden.
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