Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Feststellung von Aerosolen in Gasen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung von Aerosolen in Gasen, bei welchem in dem Raum zwischen zwei Elektroden mittels min destens einer Quelle radioaktiver Strahlung durch Ionisation Ladungsträger erzeugt werden und zwischen den Elektroden ein elektrostatisches Gleichfeld auf rechterhalten sowie die durch in den Raum gelangende Aerosole verursachte Änderung des zwischen den Elek troden fliessenden Ionenstromes gemessen wird.
Die Erfindung trifft weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren der vorgenannten Art ist beispiels weise aus der deutschen Patentschrift 1'046'372 be kannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird in der durch die beiden Elektroden definierten Ioni- sationskammer ein Ionenstrom vom Ladungsträger eines Vorzeichens aufrechterhalten. Treten Aerosole in die sen Raum ein, ändert sich der Ionenstrom, was als eine Anzeige für das Vorhandensein von Aerosolen verwendet wird.
Zur Erzeugung des unipolaren Stro mes in der Ionisationskammer wird dabei eine Quelle radioaktiver Korpuskularstrahlung verwendet, wobei die Reichweite dieser Strahlung in der Grössenordnung des Elektrodenabstandes liegt. Die radioaktive Quelle ist dabei derart angeordnet, dass die Strahlen parallel zu einer Elektrode verlaufen, in deren Bereich das sich in der Kammer befindliche Gas dann ionisiert wird.
Bei dem genannten älteren Verfahren ist jedoch die Ausnutzung des in der radioaktiven Quelle vor gesehenen radioaktiven Materials nicht sehr gut. Weiterhin ist die Kennlinie der Einrichtung zur Durch führung des bekannten Verfahrens von der mit der Zeit abklingenden Aktivität des radioaktiven Präpa rates sowie von dessen Verschmutzung in einem erheb lichen Ausmass abhängig, was insbesondere bei der Verwendung der Einrichtung als Feuermeldegerät nachteilig ins Gewicht fällt.
Es ist nun der Hauptzweck der vorliegenden Er findung, diese Nachteile zu vermeiden.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass eine radioaktive Quelle verwendet wird, von welcher die die Ionisation hervorrufende Korpuskularstrahlung eine Reichweite unter 1 cm besitzt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei die Vor richtung mit zwei in einem für das zu untersuchende Gas zugänglichen Raum angeordnete Elektroden und mit mindestens einer radioaktiven Quelle zur Ioni- sierung des Gases in einem Teil des Raumes versehen ist. Kennzeichnend für die Vorrichtung ist, dass die Reichweite der Korpuskularstrahlung der radioaktiven Quelle weniger als 1 cm beträgt.
Unter Reichweite der Korpuskularstrahlung soll nachfolgend immer die mittlere Reichweite bei atmo sphärischen Normalbedingungen verstanden werden.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der bei liegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden, wobei darstellen: Fig. 1 in schematischer Darstellung, eine Einrich tung zur Feststellung von Aerosolen in Gasen der bisher üblichen Art; Fig. 2 in schematischer Darstellung, eine Einrich tung zur Feststellung von Aerosolen in Gasen, mit einer radioaktiven Quelle, von welcher die ionisierende Korpuskularstrahlung eine Reichweite von weniger als 1 cm besitzt; Fig. 3 e 4 in schematischer Darstellung, die Ein richtungen der Fig. 1 und 2 zur Erläuterung der unter schiedlichen Ausnützung der radioaktiven Quelle;
Fig. 5 e 6 in schematischer Darstellung, die Ein- richtung der Fig. 1 und 2 zur Erläuterung der unter schiedlichen Verhältnisse bei Verschmutzung der ra dioaktiven Quelle; Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit des Ionisationsstromes von der Ak tivität der Quelle bzw. der Zahl der gebildeten Ionen paare, bei vorgegebener Spannung zwischen den Elek troden; Fig. 8 eine zylindrische Ionisationskammer zur Durchführung des Verfahrens, im Längsschnitt;
Fig. 9 das Schaltbild einer einfachen Feuermelde anlage unter Verwendung einer Ionisationskammer mit einem radioaktiven Präparat, wobei die Reichweite der Korpuskularstrahlen weniger als 1 cm ausmacht; Fig. 10 die Kennlinien der Einrichtung der Fig. 9; Fig. 11 einen Längsschnitt durch eine konstruk tive Ausführung der beiden Ionisationskammern des Feuermelders der Fig. 9; Fig. 12 eine graphische Darstellung der Kennlinien des Feuermelders der Fig. 11.
Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung der Elek troden und der radioaktiven Quelle der Ionisations- kammer bei dem Gerät des Standes der Technik. Mit 1 und 2 sind zwei Elektroden bezeichnet, an denen eine Spannung liegt, wobei der negative Pol mit der Elek trode 1 verbunden ist. Die radioaktive Quelle ist mit 3 bezeichnet und ionisiert den Raumteil 4. Im Raumteil 5 sind nur negative Ionen vorhanden. Die begrenzte Ionisierung wird durch den abschirmenden und nur einseitig geöffneten Präparat-Behälter 3a erreicht.
Fig. 2 zeigt in ähnlicher Darstellung ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Die positive Elektrode ist wiederum mit 2 und die negative Elektrode mit 1 bezeichnet. Auf der negativen Elektrode 1 ist beispiels weise in Form einer aufgedampften Schicht 3 das radioaktive Material enthalten, wobei die Reichweite der Korpuskularstrahlen maximal 1 cm ausmacht. Eine Ionisation findet somit nur in dem mit 4 bezeichneten Raumteil statt, während in gleicher Weise wie bei der Ionisationskammer der Fig. 1 in dem Raumteil 5 keine Ionisation hervorgerufen wird.
Zufolge der Spannungs differenz zwischen den Elektroden 1 und 2 werden die negativen Ionen aus dem Raumteil 4 herausgezo gen, so dass in dem Raumteil 5 praktisch nur Ionen negativen Vorzeichens auftreten, die den Ladungs transport übernehmen. Treten nun zwischen den Elek troden 1 und 2 Aerosole auf, lagern sich diese an die negativen Ionen an und verlangsamen den Transport bzw. setzen den durch die Kammer fliessenden Strom herab. Diese Stromänderung wird nun zur Anzeige für das Vorhandensein von Aerosolen verwendet, wie dies weiter unten noch ausgeführt werden wird.
Durch die Verwendung eines radioaktiven Mate rials, dessen ionisierende Korpuskularstrahlen eine Reichweiter unter 1 cm besitzen, werden eine Reihe von Vorteilen erzielt.
Zunächst ist der Ausnützungsgrad der verwendeten radioaktiven Quelle bedeutend vergrössert, was mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet, dass für die gleiche Ionisierung eine geringere Menge radioaktiver Substanz benötigt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird die begrenzte Ionisierung zur Erzeugung des unipolaren Stromes durch einen abschirmenden und nur einseitig geöff neten Präparat-Behälter 3a erreicht. Dadurch werden die meisten Strahlen in der Abschirmung absorbiert, und nur ein kleiner Teil derselben wird zur Ionen erzeugung ausgenützt. Zur Verdeutlichung dieses Ef fektes ist in Fig. 3 ein Punkt der strahlenden Quelle dargestellt, wobei die ungehindert in die Luft aus tretenden Korpuskeln mit durchgezogenen Pfeil strichen und die in der Abschirmung absorbierten mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Für die neue Anordnung ist die gleiche Darstellung in Fig. 4 enthalten.
Beim Vergleich der beiden Figuren wird der Vorteil der verbesserten Anordnung bezüglich der Ausnützung der Quelle offensichtlich. Während in Fig. 3 nur eine schmale Halbkugelzone für die Ionisierung ausgenutzt werden kann, erzeugt in Fig. 4 die ganze strahlende Halbkugel nutzbare Ionen.
Ein weiterer Vorteil der Ionisationskammer der Fig. 2 besteht darin, dass eine z. B. bei Feuermeldern unvermeidliche Verschmutzung der radioaktiven Quelle die Funktion der Kammer in geringerem Aus- mass beeinflusst als dies bei der Kammer gemäss Fig. 1 der Fall ist.
Lagert sich auf der radioaktiven Substanz Schmutz an, so verkürzt sich die Reichweite der Strahlen mit zunehmender Schmutzdicke infolge Verlust kinetischer Energie der Korpuskeln in der Schmutzschicht. Wäh rend in der bekannten Anordnung dadurch die ioni sierte Fläche im Bereich der Elektrode entsprechend der Kürzung der Reichweite abnimmt, bleibt in der neuen Anordnung die ionisierte Fläche gleich, obwohl die Reichweite der Strahlung ebenfalls zurückgeht.
Der Einfluss der Verschmutzung auf die beiden Ionisierungsarten ist in Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Mit 1 ist wiederum die Elektrode bezeichnet, und L1 gibt die Reichweite der Korpuskeln bei sauberer und L2 diejenige bei verschmutzter Quelle an.
Wie leicht einzusehen ist, wird im ersten Fall der Ionisationsstrom proportional der ionisierten Fläche reduziert. Dieser Effekt ist nicht unbedingt im zweiten Fall zu erwarten, obwol auch hier die Zahl der gebil deten Ionen infolge der verkürzten Strahlenlänge ge ringer wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass in einer unipolaren Ionisationskammer bei genügend ergiebiger Ionisierung und einer bestimmten Elektrodenspannung der Ionisationsstrom infolge der sich ausbildenden Raumladung unabhängig von der Zahl der gebildeten Ionenpaare ist.
Der Sättigungseffekt kann nun so ausgenützt wer den, dass von vornherein eine stärkere Ionisierung erzeugt wird als dies für den gewünschten Strom unbedingt nötig wäre.
In Fig. 7 ist die Abhängigkeit des Stromes der Kammer nach Fig. 2 von der Aktivität der Quelle angegeben, wobei der Zustand bei sauberer Quelle mit A und für einen bestimmten Verschmutzungsgrad mit B markiert ist. Wird nun die Ionisationskammer mit einer Strahlenquelle versehen, die eine dem Punkt A entsprechende Aktivität aufweist, so wirkt sich, wie schon erwähnt, die Verschmutzung bis zu einer ge wissen Grenze überhaupt nicht aus, wohingegen sich bei der bekannten Anordnung dieser Effekt unmittel bar in einem Rückgang des Ionisationsstromes be merkbar macht.
Wie in Fig. 7 gezeigt wird, bleibt der Ionisations- Strom bei ausreichender Ionenerzeugung konstant. Dieser Effekt kann nun einerseits - wie oben erwähnt - zur Eliminierung der Auswirkung der Verschmut zung ausgenützt werden und ausserdem auch, um die Verwendung relativ kurzlebiger Strahler zu ermög lichen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ändert sich der Ionisationsstrom nicht, wenn die Aktivität vom Ur sprungswert A gegen B zurückgeht.
Bewegt sich der Einfluss der Aktivitätsabnahme und der Verschmutzung nur innerhalb der Punkte A und B, so ist keine Beeinflussung des Ionisationsstromes festzustellen.
Als praktisches Beispiel sei der radioaktive Wasser stoff H3 mit einer Halbwertszeit von 12 Jahren er wähnt. Bei entsprechender Überdosierung kann für eine beliebige Zeitdauer der Ionisationsstrom konstant gehalten werden.
Die Verwendung dieses Strahlers hat ausserdem noch den bedeutenden praktischen Vorteil, dass aus- schliesslich Betastrahlen mit einer sehr geringen Energie emittiert werden. Dadurch wird eine biologi sche Strahlengefährdung im Gegensatz zu Gamma Strahlern bzw. Alpha-Stahlern mit Gamma-Kompo- nenten (Ra<B>226)</B> vermieden.
Eine zweckmässig praktische Ausführungsform der Unipolarkammer ist in Fig. 8 dargestellt. Zwischen der stiftförmigen Elektrode 2 und der dazu konzen trisch angeordneten Zylinder-Elektrode 1 ist die Kammerspannung von beispielsweise 100 V angelegt. Die radioaktive Substanz 3 ist auf der inneren Mantel fläche von Elektrode 1 gleichmässig aufgetragen. Im Raum 4 befinden sich positive und negative Ionen, im Raum 5 dagegen nur negative.
In Fig. 9 endlich ist die vollständige Schaltung eines Feuermeldegerätes mit einer nach der Patentbeschrei bung arbeitenden Ionisationskammer dargestellt. Die Messkammer 6 besteht aus der als perforiertes Blech ausgebildeten Kathode 7, der stiftförmigen Anode 8 und der auf der Kathode gleichmässig aufgetragenen radioaktiven Quelle 9. Die Kammer 6 liegt in Serie mit der in Sättigung arbeitenden Vergleichskammer 10, welche aus der Kathode 11, der Anode 12 und der Strahlungsquelle 13 besteht. Parallel zu diesen beiden Ionisationskammern liegt das Glimmrelais bzw. die Kaltkathodenröhre 14 mit einer Kathode 15, einer Steuerelektrode 16 und einer Anode 17.
Diese Anord nung liegt über der Wicklung des Relais 18 an der Spannungsquelle 19. Der Kontakt 20 des Relais 18 liegt in dem Stromkreis einer Alarmanlage, welche aus einer Batterie 21 und einem Horn 22 besteht. Wenn Verbrennungsgase in die Ionisationskammer 6 ge- langen, so steigt die Spannung an der Steuerelektrode 16 und zündet dadurch die Kaltkathodenröhre 14. Es fliesst dann ein tarker Strom durch die Wicklung des Relais 18, so dass mittels Kontakt 20 der Alarm kreis geschlossen wird.
In Fig. 10 sind zur Verdeutlichung der Wirkungs weise die Charakteristiken der beiden in Serie ge schalteten Ionisationskammern aufgetragen.
Darin bedeuten: 22 die Strom-Spannungskennlinie der Messkammer für reine Luft und 23 dieselbe Kenn linie bei Anwesenheit einer gewissen-Aerosol-Konzen- tration; 23 die Charakteristik der Vergleichskammer, wobei sich der Nullpunkt im Diagramm rechts be findet. V ist die an den beiden Kammern angelegte Spannung und VI die sich über der Messkammer einstellende Spannung bei reiner Luft. Beim Eindringen von Aerosolen in die Messkammer steigt die Kammer spannung vom Wert VI auf den Wert V2, also um den Betrag /\ V und zündet die Kaltkathodenröhre 14.
Die konstruktive Ausführung einer derartigen An ordnung ist aus Fig. 11 ersichtlich. Die Bezugzeichen 6 bis 17 bezeichnen in Fig. 11 die gleichen Teile, wie in Fig. 10. Auf einem Sockel 25 ist ein Gehäuse 26 befestigt, welches die Ionisationskammer 10 umgibt. Im Sockel ist ferner die Kaltkathodenröhre 14 befestigt, welche mit dem vom Sockel 25 abragenden Teil die Ionisationskammer 10 trägt.
An der der Kaltkathoden röhre 14 zugekehrten Wand der Ionisationskammer 10 ist die Steuerelektrode 16 befestigt und ragt wie dargestellt in den Innenraum der Kaltkathodenröhre 14. Ein Kontaktstift 27 ist mit der Kathode 15 und dem Gehäuse 26 verbunden und ein Kontaktstift 28 mit der Anode 17 und der Elektrode 12 der Ionisations- kammer 10. Die Elektrode 12 befindet sich dabei im Innern dieser Kammer 10. Die Ionisationskammer 6 besitzt als äussere Elektrode 7 eine perforierte Haube, welche auf dem Gehäuse 26 befestigt sein kann. Von der Aussenwand der Kammer 10 ragt die Elektrode 8 der Kammer 6 ab.
Als radioaktive Präparate in der Unipolarkammer werden Folienstücke verwendet, auf welchen in einer dünnen Titanschicht H3 chemisch gebunden ist. Da in der praktischen Ausführung die theoretisch ideale Anordnung der radioaktiven Quelle (gleichmässige Verteilung über die ganze Elektrodenfläche) nach Fig. 8 unter Umständen infolge herstellungstechnischer Gründe nicht realisiert werden kann, wird die an gestrebte Abhängigkeit zwischen Ionisationsstrom und Zahl der Ladungsträger nach Fig. 7 etwas ungünstiger, d. h.
die Sättigungskurve läuft nicht so flach wie an gegeben. Zum Ausgleich dieser geringen Stromab nahme, die sich, wie schon erwähnt, durch die relativ geringe Halbwertszeit des H3 ergibt, wird vorgesehen, die Referenzkammer mit einer radioaktiven Quelle zu versehen, deren Halbwertszeit den Stromrückgang der Messkammer ausgleicht. Die Wirkungsweise ist in Fig. 12 angedeutet.
Es bedeuten darin 29 die Stromspannungskennlinie der Messkammer zur Zeit 0, 30 dieselbe Charakte ristik nach der Zeit X, 31 die Stromspannungskennlinie der Referenzkammer mit dem 0-Punkt rechts im Diagramm zur Zeit 0, 32 dieselbe Charakteristik nach der Zeit X.
V ist die über den beiden Kammern liegende Spannung und VI die Spannung über der Mess kammer. Die Stromabnahme 0 I entspricht dem Rückgang der Aktivität der radioaktiven Quelle der Referenzkammer infolge radioaktiven Zerfalls. Durch diese Massnahmen gelingt es, den für die Stabilität des Feuermeldegerätes verantwortlichen Wert VI auch dann unabhängig vom radioaktiven Zerfall konstant zu halten, wenn die ideale Anordnung der radio aktiven Quelle aus praktischen Gründen nicht voll ständig berücksichtigt werden kann.
Die Strahlungsquelle der Vergleichskammer kann auch zusammengesetzt sein aus radioaktiven Substan zen verschiedener Halbwertszeiten. Dadurch kann eine hinreichende Kompensation auch dann erreicht werden, wenn die zur Verfügung stehenden Strahler eine Halbwertszeit aufweisen, die nicht genau der benötigten entspricht.
Method and device for the electrical detection of aerosols in gases The present invention relates to a method for the detection of aerosols in gases, in which charge carriers are generated by ionization in the space between two electrodes by means of at least one source of radioactive radiation and a constant electrostatic field between the electrodes and the change in the ion current flowing between the electrodes caused by aerosols entering the room is measured.
The invention also relates to a device for carrying out the method.
A method of the aforementioned type is known, for example, from German Patent 1,046,372. In the method described there, an ion current from the charge carrier of a sign is maintained in the ionization chamber defined by the two electrodes. When aerosols enter this space, the ion current changes, which is used as an indication of the presence of aerosols.
A source of radioactive corpuscular radiation is used to generate the unipolar current in the ionization chamber, the range of this radiation being in the order of magnitude of the distance between the electrodes. The radioactive source is arranged in such a way that the rays run parallel to an electrode, in the area of which the gas in the chamber is then ionized.
In the above-mentioned older method, however, the utilization of the radioactive material provided in the radioactive source is not very good. Furthermore, the characteristic of the device to carry out the known method is dependent on the decaying activity of the radioactive prepa rates as well as on its pollution to a considerable extent, which is particularly disadvantageous when the device is used as a fire alarm device.
It is now the main purpose of the present invention to avoid these disadvantages.
The method according to the present invention is now characterized in that a radioactive source is used, from which the ionization-causing corpuscular radiation has a range of less than 1 cm.
The invention further relates to a device for carrying out this method, the device being provided with two electrodes arranged in a space accessible to the gas to be examined and with at least one radioactive source for ionizing the gas in part of the space. A characteristic of the device is that the range of the corpuscular radiation of the radioactive source is less than 1 cm.
In the following, the range of the corpuscular radiation is always to be understood as the mean range under normal atmospheric conditions.
The invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example, in which: FIG. 1 shows a schematic representation of a device for detecting aerosols in gases of the previously customary type; Fig. 2 in a schematic representation, a device for the detection of aerosols in gases, with a radioactive source from which the ionizing corpuscular radiation has a range of less than 1 cm; Fig. 3 and 4 in a schematic representation, the A directions of Figures 1 and 2 to explain the different utilization of the radioactive source;
5 and 6 in a schematic representation, the device of FIGS. 1 and 2 for explaining the different conditions when the radioactive source is soiled; Fig. 7 is a graph to explain the dependence of the ionization current on the Ak activity of the source or the number of ion pairs formed, with a predetermined voltage between the electrodes; 8 shows a cylindrical ionization chamber for carrying out the method, in longitudinal section;
9 shows the circuit diagram of a simple fire alarm system using an ionization chamber with a radioactive preparation, the range of the corpuscular rays being less than 1 cm; FIG. 10 shows the characteristics of the device of FIG. 9; 11 is a longitudinal section through a constructive embodiment of the two ionization chambers of the fire alarm of FIG. 9; FIG. 12 is a graph showing the characteristics of the fire alarm of FIG. 11.
Fig. 1 shows the basic arrangement of the electrodes and the radioactive source of the ionization chamber in the device of the prior art. With 1 and 2 two electrodes are referred to, on which a voltage is applied, the negative pole with the electrode 1 is connected. The radioactive source is labeled 3 and ionizes the room part 4. In the room part 5 only negative ions are present. The limited ionization is achieved by the shielding preparation container 3a, which is only open on one side.
Fig. 2 shows a similar representation of an exemplary embodiment of the invention. The positive electrode is again designated with 2 and the negative electrode with 1. The radioactive material is contained on the negative electrode 1, for example, in the form of a vapor-deposited layer 3, the range of the corpuscular rays being a maximum of 1 cm. Ionization thus only takes place in the space part designated by 4, while in the same way as in the case of the ionization chamber of FIG. 1 no ionization is caused in space part 5.
As a result of the voltage difference between the electrodes 1 and 2, the negative ions are pulled out of the space part 4, so that practically only ions with a negative sign occur in the space part 5, which take on the charge transport. If aerosols now occur between electrodes 1 and 2, these accumulate on the negative ions and slow down the transport or reduce the current flowing through the chamber. This change in current is now used to indicate the presence of aerosols, as will be explained further below.
By using a radioactive mate rials whose ionizing corpuscular rays have a range of less than 1 cm, a number of advantages are achieved.
First of all, the degree of utilization of the radioactive source used is significantly increased, which, in other words, means that a smaller amount of radioactive substance is required for the same ionization.
As can be seen from Fig. 1, the limited ionization for generating the unipolar current is achieved by a shielding and only one-sided geöff NEN preparation container 3a. As a result, most of the rays are absorbed in the shield, and only a small part of them is used to generate ions. To illustrate this Ef fect, a point of the radiating source is shown in Fig. 3, wherein the unhindered corpuscles exiting into the air with a solid arrow and the absorbed in the shield are shown with dashed lines. The same illustration is shown in FIG. 4 for the new arrangement.
When comparing the two figures, the advantage of the improved arrangement with regard to the utilization of the source becomes evident. While in FIG. 3 only a narrow hemisphere zone can be used for the ionization, in FIG. 4 the entire radiating hemisphere generates usable ions.
Another advantage of the ionization chamber of FIG. 2 is that a z. B. inevitable contamination of the radioactive source with fire alarms affects the function of the chamber to a lesser extent than is the case with the chamber according to FIG.
If dirt accumulates on the radioactive substance, the range of the rays is reduced with increasing dirt thickness due to the loss of kinetic energy of the corpuscles in the dirt layer. While in the known arrangement the ionized area in the area of the electrode decreases in accordance with the reduction in the range, in the new arrangement the ionized area remains the same, although the range of the radiation also decreases.
The influence of pollution on the two types of ionization is illustrated in FIGS. 5 and 6. The electrode is again designated by 1, and L1 indicates the range of the corpuscles with a clean source and L2 that with a contaminated source.
As is easy to see, in the first case the ionization current is reduced proportionally to the ionized area. This effect is not necessarily to be expected in the second case, although here too the number of ions formed is reduced due to the shortened beam length. It has been shown that in a unipolar ionization chamber, given sufficient ionization and a certain electrode voltage, the ionization current as a result of the space charge that forms is independent of the number of ion pairs formed.
The saturation effect can now be used in such a way that a stronger ionization is generated from the start than would be absolutely necessary for the desired current.
In FIG. 7, the dependence of the current of the chamber according to FIG. 2 on the activity of the source is indicated, the condition being marked with A when the source is clean and with B for a certain degree of pollution. If the ionization chamber is now provided with a radiation source which has an activity corresponding to point A, then, as already mentioned, the contamination does not have any effect up to a certain limit, whereas with the known arrangement this effect is directly in one Decrease in the ionization current makes noticeable.
As shown in FIG. 7, the ionization current remains constant with sufficient ion generation. This effect can now on the one hand - as mentioned above - be used to eliminate the effects of pollution and also to enable the use of relatively short-lived emitters. As can be seen from FIG. 7, the ionization current does not change when the activity decreases from the original value A to B.
If the influence of the decrease in activity and the pollution is only within points A and B, no influence on the ionization current can be determined.
A practical example is the radioactive hydrogen H3 with a half-life of 12 years. With a corresponding overdose, the ionization current can be kept constant for any period of time.
The use of this radiator also has the significant practical advantage that only beta rays with a very low energy are emitted. This avoids a biological radiation hazard, in contrast to gamma emitters or alpha emitters with gamma components (Ra <B> 226) </B>.
An expediently practical embodiment of the unipolar chamber is shown in FIG. The chamber voltage of 100 V, for example, is applied between the pin-shaped electrode 2 and the cylinder electrode 1 arranged concentrically to it. The radioactive substance 3 is applied evenly to the inner jacket surface of electrode 1. In space 4 there are positive and negative ions, in space 5, however, only negative ones.
In Fig. 9, finally, the complete circuit of a fire alarm device with an ionization chamber operating according to the patent description is shown. The measuring chamber 6 consists of the perforated sheet metal cathode 7, the pin-shaped anode 8 and the radioactive source 9 evenly applied to the cathode. The chamber 6 is in series with the comparison chamber 10, which operates in saturation and consists of the cathode 11, the anode 12 and the radiation source 13 consists. The glow relay or the cold cathode tube 14 with a cathode 15, a control electrode 16 and an anode 17 is located parallel to these two ionization chambers.
This arrangement is located on the winding of the relay 18 at the voltage source 19. The contact 20 of the relay 18 is in the circuit of an alarm system, which consists of a battery 21 and a horn 22. When combustion gases get into the ionization chamber 6, the voltage on the control electrode 16 rises and ignites the cold cathode tube 14. A strong current then flows through the winding of the relay 18, so that the alarm circuit is closed by means of contact 20.
In Fig. 10, the characteristics of the two series-connected ionization chambers are plotted to illustrate the effect.
This means: 22 the current-voltage characteristic of the measuring chamber for pure air and 23 the same characteristic in the presence of a certain aerosol concentration; 23 the characteristics of the comparison chamber, with the zero point in the diagram on the right. V is the voltage applied to the two chambers and VI is the voltage across the measuring chamber for clean air. When aerosols penetrate into the measuring chamber, the chamber voltage rises from value VI to value V2, i.e. by the amount / \ V, and ignites the cold cathode tube 14.
The structural design of such an arrangement is shown in FIG. The reference numerals 6 to 17 denote the same parts in FIG. 11 as in FIG. 10. A housing 26 which surrounds the ionization chamber 10 is fastened on a base 25. The cold cathode tube 14, which carries the ionization chamber 10 with the part protruding from the base 25, is also fastened in the base.
On the wall of the ionization chamber 10 facing the cold cathode tube 14, the control electrode 16 is attached and protrudes into the interior of the cold cathode tube 14 as shown. A contact pin 27 is connected to the cathode 15 and the housing 26 and a contact pin 28 is connected to the anode 17 and the Electrode 12 of the ionization chamber 10. The electrode 12 is located inside this chamber 10. The ionization chamber 6 has a perforated hood as the outer electrode 7, which can be attached to the housing 26. The electrode 8 of the chamber 6 protrudes from the outer wall of the chamber 10.
Pieces of film on which H3 is chemically bonded in a thin titanium layer are used as radioactive preparations in the unipolar chamber. Since the theoretically ideal arrangement of the radioactive source (uniform distribution over the entire electrode surface) according to FIG. 8 cannot be realized in the practical implementation due to manufacturing reasons, the dependency between ionization current and number of charge carriers according to FIG. 7 becomes somewhat less favorable, d. H.
the saturation curve is not as flat as given. To compensate for this small decrease in current, which, as already mentioned, results from the relatively short half-life of the H3, provision is made to provide the reference chamber with a radioactive source whose half-life compensates for the decrease in current in the measuring chamber. The mode of operation is indicated in FIG.
In it, 29 the current-voltage characteristic curve of the measuring chamber at time 0. 30 denotes the same characteristic after time X, 31 the current-voltage characteristic curve of the reference chamber with the 0 point on the right in the diagram at time 0.32 means the same characteristic after time X.
V is the voltage across the two chambers and VI is the voltage across the measuring chamber. The current decrease 0 I corresponds to the decrease in the activity of the radioactive source of the reference chamber as a result of radioactive decay. These measures make it possible to keep the value VI, which is responsible for the stability of the fire alarm device, constant regardless of radioactive decay, even if the ideal arrangement of the radioactive source cannot be fully taken into account for practical reasons.
The radiation source of the comparison chamber can also be composed of radioactive substances with different half-lives. As a result, adequate compensation can also be achieved when the available radiators have a half-life that does not exactly correspond to the one required.