Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige von Impulsen eines Detektors für radioaktive
Strahlung, insbesondere für tragbare Strahlungsanzeigegeräte
Es sind StrahlungsanzeigegerÏte bekannt, bei denen ein Messinstrument vorgesehen ist, an dem die jeweilige Dosisleistung der radioaktiven Strahlung abgelesen werden kann. Bekanntlich braucht man f r die Messung der Dosisleistung eine Einrichtung zuir Bildung einer Spannung bzw. eiines Stromes, die der mittleren Frequenz mit der die statistisch verteilten Detektorimpulse eintreffen, proportional ist.
Diese Mittelwertbildung bedingt eine gewisse Zeitkon stante r, die um so grösser sein muss, je gerin, ger dfie zulässigen Zeigerschwankungen um den mittleren An zeigewert sind. Besonders f r geringe Dosisleistung, die durch eine geringe Anzahl von Detektorimpulsen pro Zeiteinheit gekennzeichnet ist, ist eine verhältnis- mässig grosse Zeitkonstante erforderlich, da sonst grosse Zeigerschwankungen die Ablesung stark erschweren, wenn nicht überhaupt unm¯glich machen würden.
Die Anzeige erreicht jedoch erst nach T Zeiteinhei- ten 950/o ihres Endwertes. Es ergibt sich demnach, dass die Zeitkonstante T nicht beliebig gross gewählt werden darf, da sich sonst eine prohibibiv gro¯e Wartezeit vor der Ablesung ergeben würde. Dies trifft insbesondere für tragbare Strahlungssuchgeräte zu, da bei diesen keine Registrierung des Messwertes vorgenommen wird. Der Zeitkonstante ist weiterhin nicht nur durch die zulässige Einstellzeit, sondern auch noch durch den. für tragbare Geräte vertretbaren Aufwand eine obere Grenze gesetzt. Dies bedeutet, dass bei der r Dosisleistungsmessung eine durch die e Gr¯¯e der Zeitkonstante gegebene relative mitt lere Anzeigeschwankung bei gegebenem Debektor n, icht unterschritten werden kann.
Eine e weitere Fehlerquelle, welche die Messgenauigkeit begrenzt, liegt darin, dass die zu messende Strahlung der immer vorhandenen natürlichen Strahlung überlagert ist, die selber auch statistischen Schwankungen unterliegt (Nulleffekt). In Fällen, in denen es sich um die In tens, itätsbestimmung relativ schwacher Strahlungen handelt, wird vorzugsweise dann auch ein anderes Verfahren verwendet. Hierbei wird jeder einzelne vom Detektor abgegebene Impuls akustisch oder optisch angezeigt.
Die in einem bestimmten Zeit- raum anfallenden Detektorimpulse werden gezählt und hieraus die mittlere Impulsfolgefrequenz ermittelt, die ja ein Mass für die Dosisleistungist. Dieses Verfahren hat gegenübcr der Impulsfrequenzmes s'ung mit einem Messinstrument den Vorteil, dass die EmpfindiLichkeit des Detektors voll ausgenutzt werden kann. Es sind ferner kombinierte Dosislei- stungsmess-und Dosisleistungswarngeräte bekannt, bei denen bei Überschreiten einer einzustellenden Dosisleistung ein Warnsignal ausgelöst wird.
Die vor- liegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige von Impulsen eines Detektors für radioaktive Strahlung gemäss dem die Einzelimpulse mit einer Uhr und eventuell e'mem Zähler ausgezählt werden können, um die Strahlungsintensität zu ermitteln, und d bei dem bei ¯berschreiten einer vorgegebenen Dosisleistung ein Warnsignal ausgelöst wird. Der Erfindung Megt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Teil der für die Warnung erforderlichen Anordnung zu einer r an, deren Funktion herangezogen werden kann, die der Einzelimpulsanzeige dient.
Das erfindungsgemässe Verfahren betrifft die Anzeige von Impulsen eines Detektors f r radioaktive Strahlung, insbesondere für tragbare Strahlungsanzeigegeräte, und ist dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines Strah lendetektors, einer Vorrichtung zur Bildung einer der mittleren Impulsfolgefrequenz proportionalen elektri- schen Grösse, einer Kippstufe und eines eine An zeigevorrichtungspeisendenOszNIatorssowohl eine Warnanzeige bei Uberschreiten einer vorgegebenen Dosisleistung als auch eine Einzelimpulsanzeige vor- genommen wird',
indem bei Warnanzeige die vom Detektor empfangenen Impulse der Vorrichtung zur Bildung der der mittleren Impulsfolgefrequenz pro portionalen elektrischen Grösse zugeführt werden, welche elektrische Grösse bei Uberschreiten eines vorgegebenen Wertes die Kippstufe zum Kippen bringt, die darauf den Oszillator auslöst, welcher an der Anzeigevorrichtung eine Warnsignalisierung speist, und bei Einzelimpulsanzeige die Detektor- impulse die Anzeigevorrichtung über den Oszillator unter Ausschaltung der Vorrichtung zur Bildung der der mittleren Impulsfolgefrequenz proportionalen elektrischen Grösse steuern.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert, wobei in den
Fig. l und 2 je ein Strahlungsanzeigegerät mit optischer und akustischer Anzeige gezeigt ist.
In der Fig. 1 ist mit 1 eine Vorrichtung angedeutet, deren Eingang 2 Impulse 3 zugeführt werden, die von einem nicht gezeigten Detektor oder einem ihm nachgeschalteten ImpulsverstÏrker herr hren.
Die Vorrichtung 1 liefert an ihrem Ausgang 4 eine e Spannung, die der mittleren Impulsfolgefrequenz pro portional ist. Sie enthält zu diesem Zweck eine an sich bekannte Schaltung, die eine gewisse e Zeitkonstante aufweist. Der Ausgang 4 ist ber einen Kontakt 5 eines Umschalters 6 mit dem Eingang 7 einer Kippstufe 8 verbunden. Die Ausgangsspannung der Vorrichtung 1 wird in der gezeigten Stellung des Umschalters 6 mit einer Spannung verglichen, die von einem Spannungsteiler 9 abgegriffen wird.
Der Span nungsteiler 9 wird dazu von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle gespeist und die von seinem Schleifkontakt 10 abgegriffene Vergleichsspannung der Ausgangsspannung der Vorrichtung 1 entgegengeschaltet. ¯berschreitet die Ausgangsspannung die Vergleichsspannung, so kippt die Kippstufe 8 und liefert an ihrem Ausgang 11 eine Gleichspannung, die dem Eingang 12 eines Oszillators 13 zugeleitet wird.
Der Oszillator wird demzufolge aus seinem Sperrzustand gebracht und schwingt nunmehr mit einer Frequenz von etwa 1500 Hertz. Sein Ausgang 14 speist eine Anzeigevorrichtung 15, die aus einer Glimmlampe 16 und einem Lautsprecher oder Kopfh¯rer 17 besteht. Im Bedarfsfall'kann noch ein Messinstrument 18 f r die Messung der Dosisleistung und ein Signalausgang zur Steuerung, beispielsweise eines Zählers, vorgesehen werden. Die Vorrichtung 1 wie auch der etwaige Impulsverstärker, die Kippstufc 8 und der Oszillator 13 sind vorzugsweise mit Tran sistoren bestückt.
Der Vorrichtung 1 werden bei einer gewissen Strahlungsintensität so viel Detektorimpulse 3 pro Zeiteinheit zugeführt, dass ihre Ausgangsspan- nung grösser wird alls die Vergleichsspannung. In der dargestellten Stellung ¸Warnung¯ liefert die Kippstufe 8 daher eine Steuenspannung, die den Oszillator 13 zum Schwingen bringt. Die Glimmlampe 16 leuchtet dann auf, während im Lautsprecher oder Kopfhörer 17 ein Ton hörbar wird, f r den das s Ohr bei gegebener Schalleistung am empfindlichsten ist.
Das optische und akustische Warnsignal dauern so lange an, bis die Ausgangsspannung der Vorrich- tung 1 unter den, Warnwert sinkt, der mit dem Span nungsteiler 9 eingestellt worden ist. Der Warnpege ! kann entweder unter Berücksichtigung des persönlichen Schutzes oder aber im Hinblick auf Schürfung radioaktiver Quellen festgelegt werden.
Durch Umlegen des Schalters 6 auf einen zweiten Kontakt 19 wird das Gerät auf Einzelimpuls- anzeiges eingestellt. Hierbei wird der Ausgang der Vorrichtung 1 von der Kippstufe 8 abgeschaltet und die verstärkten Detektorimpulse 3 direkt auf den Eingang 7 der Kippstufe 8 gegeben. Da ihre Impulsh¯he grösser ist als die Vergleichsspannung vom Spannungsteiler 9, wird die Kippstufe 8 jeweils zum Kippen gebracht und liefert für jeden positiven Impuls 3 einen negativen Ausgangsimpuls 20, der den Oszillator 13 zum Schwingen bringt. Die Einzelimpulse werden durch Lichtblitze an der Glimm- lampe 16 und durch Knacken im Lautsprecher oder Kopfhörer 17 wahrnehmbar gemacht.
Indem die Impulse mit einer Uhr und eventuell einem ZähJer ausgezählt werden, kann auf die Dosisleistung geschlos- sen werden. Bei grosser Dosisleisbung ist die Impuis fallgefrequenz so gro¯, da¯ der Beobachter nicht mehr imstande ist, die einzelnen Impulse aufzulösen.
Er nimmt ein dauerndes Leuchten der Glimmlampe und einen u, nunterbrochenen Ton wahr, die ihn von der gefährlichen Strahlungsintensität warnen.
Da der Oszillator 13 in vorliegendem Fall nur durch negative Impulse angestossen werden kann, dient die Kippstufe 8 bei Einzelimpulsanzeige zum Umkehren der Polarität der Impulse 3. Bei gleicher Polarität der Impulse 3 und der Steuerspannung des Oszillator 13 kan, man die Kippstufe 8 bei Einzelimpulsanzeige entbehren. In einem solchen Fall wird die Schaltung gemäss der Fig. 2 verwendet. Der Umschalter 6 ist hierbei zwischen der Kippstufe 8 und dem Oszillator 13 angeordnet. In der gezeigten Stellung des Umschalters 6 ist das Gerät auf Warnunga eingestellt. In der Stellung ¸Einzelimpulsanzeige¯ sind sowohl die Vorrichtung 1 als auch die Kipp- stufe 8 abgeschaltet.
Das erfindungsgemϯe Verfahren ermöglicht, mit derselben Schaltung sowohl die Warnung als auch die Einzelimpulsanzeige durchzuführen und eignet sich daher insbesondere für tragbare Strahlungs- anzeigegeräte. Die Einzelimpulsanzeige gestattet, die Empfindlichkeit des verwendeten Detektors voll aus zunutzen, während sich durch die Warnsignalisierung eine stÏndige Uberwachung der Strahlenintenstät er übrigt.
Method and device for displaying pulses of a radioactive detector
Radiation, in particular for portable radiation indicators
Radiation display devices are known in which a measuring instrument is provided on which the respective dose rate of the radioactive radiation can be read. As is well known, to measure the dose rate, a device is needed to generate a voltage or a current which is proportional to the mean frequency with which the statistically distributed detector pulses arrive.
This averaging requires a certain time constant r, which must be greater, the smaller, smaller the permissible pointer fluctuations around the mean display value. Particularly for a low dose rate, which is characterized by a small number of detector pulses per unit of time, a relatively large time constant is required, since otherwise large fluctuations in the pointer would make reading very difficult, if not impossible at all.
However, the display only reaches 950 / o of its final value after T time units. It follows that the time constant T must not be chosen arbitrarily large, since otherwise a prohibitively large waiting time before the reading would result. This applies in particular to portable radiation detectors, since with these no registration of the measured value is made. The time constant is still not only determined by the admissible setting time, but also by the. an upper limit is set for portable devices. This means that with the r dose rate measurement, a relative mean display fluctuation given by the e size of the time constant cannot be undershot for a given debtor n.
Another source of error that limits the measurement accuracy is that the radiation to be measured is superimposed on the natural radiation that is always present, which is itself also subject to statistical fluctuations (background effect). In cases in which it is a matter of determining the intensity of relatively weak radiation, a different method is then preferably used. Each individual pulse emitted by the detector is displayed acoustically or optically.
The detector pulses occurring in a certain period of time are counted and from this the mean pulse repetition frequency is determined, which is a measure of the dose rate. Compared to pulse frequency measurement with a measuring instrument, this method has the advantage that the sensitivity of the detector can be fully utilized. Combined dose rate measurement and dose rate warning devices are also known in which a warning signal is triggered when a dose rate to be set is exceeded.
The present invention relates to a method for displaying pulses from a detector for radioactive radiation, according to which the individual pulses can be counted with a clock and possibly a counter in order to determine the radiation intensity, and when a predetermined dose rate is exceeded a warning signal is triggered. The invention is based on the knowledge that part of the arrangement required for the warning to a r, the function of which can be used, which is used for the individual pulse display.
The method according to the invention relates to the display of pulses of a detector for radioactive radiation, in particular for portable radiation display devices, and is characterized in that using a beam detector, a device for generating an electrical variable proportional to the mean pulse repetition frequency, a flip-flop and a On the indicating device-feeding oscillator, both a warning display when a specified dose rate is exceeded and a single pulse display is made ',
in that when a warning is displayed, the pulses received by the detector are fed to the device for forming the average pulse repetition frequency per proportional electrical variable, which electrical variable causes the flip-flop to tilt when a predetermined value is exceeded, which then triggers the oscillator, which feeds a warning signal to the display device , and in the case of a single pulse display, the detector pulses control the display device via the oscillator, switching off the device for forming the electrical quantity proportional to the mean pulse repetition frequency.
In the drawing, two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail, wherein in the
Fig. 1 and 2 each show a radiation indicator with optical and acoustic indicators.
In FIG. 1, 1 indicates a device, the input of which is supplied with 2 pulses 3, which originate from a detector (not shown) or a pulse amplifier connected downstream of it.
The device 1 supplies at its output 4 a voltage which is proportional to the mean pulse repetition frequency. For this purpose, it contains a circuit which is known per se and which has a certain time constant. The output 4 is connected to the input 7 of a flip-flop 8 via a contact 5 of a changeover switch 6. In the position of the switch 6 shown, the output voltage of the device 1 is compared with a voltage that is tapped off by a voltage divider 9.
For this purpose, the voltage divider 9 is fed by a direct voltage source, not shown, and the comparison voltage tapped from its sliding contact 10 is switched against the output voltage of the device 1. If the output voltage exceeds the comparison voltage, the flip-flop 8 flips and delivers a DC voltage at its output 11, which is fed to the input 12 of an oscillator 13.
The oscillator is therefore brought out of its blocking state and now oscillates at a frequency of around 1500 Hertz. Its output 14 feeds a display device 15 which consists of a glow lamp 16 and a loudspeaker or headphones 17. If necessary, a measuring instrument 18 for measuring the dose rate and a signal output for controlling, for example a counter, can be provided. The device 1 as well as any pulse amplifier, the Kippstufc 8 and the oscillator 13 are preferably equipped with Tran sistors.
At a certain radiation intensity, the device 1 is supplied with so many detector pulses 3 per unit of time that its output voltage becomes greater than the comparison voltage. In the position ¯Warnung¯ shown, the flip-flop 8 therefore supplies a control voltage which causes the oscillator 13 to oscillate. The glow lamp 16 then lights up while a tone can be heard in the loudspeaker or headphones 17, to which the ear is most sensitive at a given sound power.
The optical and acoustic warning signals last until the output voltage of the device 1 falls below the warning value that has been set with the voltage divider 9. The Warnpege! can be determined either with consideration of personal protection or with regard to the prospecting of radioactive sources.
By moving the switch 6 to a second contact 19, the device is set to single-pulse display. The output of the device 1 is switched off by the flip-flop 8 and the amplified detector pulses 3 are sent directly to the input 7 of the flip-flop 8. Since its pulse height is greater than the comparison voltage from the voltage divider 9, the flip-flop 8 is made to flip and for each positive pulse 3 supplies a negative output pulse 20 which causes the oscillator 13 to oscillate. The individual impulses are made perceptible by flashes of light on the glow lamp 16 and by cracking in the loudspeaker or headphones 17.
By counting the pulses with a clock and possibly a counter, the dose rate can be inferred. With a large dose exercise, the impulse fall frequency is so great that the observer is no longer able to resolve the individual impulses.
He perceives the glow lamp glowing continuously and an uninterrupted tone warning him of the dangerous radiation intensity.
Since the oscillator 13 can only be triggered by negative pulses in the present case, the flip-flop 8 serves to reverse the polarity of the pulses 3 for single-pulse displays. If the polarity of the pulses 3 and the control voltage of the oscillator 13 are the same, the flip-flop 8 for single-pulse display can be dispensed with . In such a case, the circuit according to FIG. 2 is used. The changeover switch 6 is arranged between the flip-flop 8 and the oscillator 13. In the position of the switch 6 shown, the device is set to Warninga. In the "single pulse display" position, both device 1 and flip-flop 8 are switched off.
The method according to the invention makes it possible to carry out both the warning and the individual pulse display with the same circuit and is therefore particularly suitable for portable radiation display devices. The single pulse display allows the sensitivity of the detector used to be fully exploited, while the warning signaling eliminates the need for constant monitoring of the radiation intensity.