Apparat zur serienmässigen, automatischen Untersuchung von radioaktiven Proben
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur serien- mässigen, automatischen Untersuchung von radioak- tiven Proben bei konstantem Nulleffekt, mit eimem Probengestell, in das die die flüssigen oder festen Proben enthaltenden Rrobenbehälter einzusetzen sind, einem abgeschirmten Radioaktivitätsdetektor und ainem Probenwechsler, der einen Probenbehäl- ter nach dem anderen aus dem Probengestell entnimmt, zum Detektor hin und nach erfolgter Messung in das Probengestell wieder zurückbringt.
Bei einem bekannten Apparat dieser Art ist das Probengestell als Drehtisch ausgebildet, und. an sei- ner Peripihenie mit zur Aufnahme der Probenbehälter dienenden Löchern versehen, während der De tektor zentral und unbeweglichangeordnetist.Als Probenweohsler dient ein schwenkbarer Hebel, der an seinem freien Ende mit einem Greifer versehen ist. Ein in einer gewissen Azimutlage befindlicher Probenbehälter wird durch den Greifer gefasst und durch Schwenkung des Hebels in unmittelbare Nähe des zentralen Detektors gebracht, j'n welchem die von der Probe ausgehenden Strahlen Impulse aus lösen, die nach Verstärkung angezeigt und/oder re- gistriert werden.
Nachdem der Probenbehälter an iseine ursprüngliche Stelle im Probengestell zurückgebracht worden ist, wird der Drehtisch um einen Schritt weitergedreht, so dass der nächste Proben- behälter in die erwähnte Azimutlage kommt und das Spiel sich wiederholt.
Dersogenannte NullefBekt setztsichbekannt- lich zusammen aus dem Effekt der kosmischen Strahlung und dem der Umgebungsstrahlung, die im wesentlichen von den zu messenden R. roben stammt.
Die kosmische Strahlung,'die zwar grösstenteils, aber nicht vollständig abschirmibar ist, kann wenigstens während der Dauer einer Seriemessung als praktisch konstant angesehen werden. Die wesentlich stärkere Umgebungsstrahlung bleibt beim beschriebenen Apparat ebenfalls praktisch konstant, weil alle Proben, mit Ausnahme der gerade gemessenen Probe, stets dan gleichem Abstand vom Detektor haben. Bei den in Frage kommenden Vergleichsmessungen ist also die Wirkung des Nulleffektes konstant und kann somit am Messresultat als Konstante subtrahiert werden.
Der bekannte Apparat hat. den Nachteil, dass nach Du, rchführung einer Seriemessung die Probenbehälter der gemessenen flüssigen oder festen Proben aus demselben entfernt und durch andere ersetzt werden müssen, was eine ziemlich lange Unter brechung der Arbeit des Apparats bedingt. Es ist zwar ein zum gleichen Zweck dienender Apparat bakannt, der diesen Nachteil nicht aufwehst, mdem die Probenbehälter in einem auswechselbaren, mit einer Transportkette vensehenen Schubfach angeord- net werden. Dieser Apparat hat aber den Nachtiell, dass der Nulleffekt nicht eliminiert wird, wail'die Proben im Verlaufe der Seriemessung ihren Abstand vom Detektor verändern.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur serienmässigen, automatischen Untersuchung von flüssigen oder festen radioaktiven Proben bei konstantem Nulleffekt, mit einem. Probengestell, m das die das Messgut entbaltendan Probenbehälter ein- setzbar sind, einem abgeschirmten Radioaktivitäts- detektor und einem Probenwechsler, der einen Pro- benbehälter nach dem anderen aus idem Probengestell entnimmt, zum Detektor führt und nach erfolgter Messung in das Probengestell wieder zurückbringt.
Bei diesem Apparat werden die Nachteile der vorbekannten Apparate dadurch vermieden, dass das Probengestell ein auswechselbares, in den Apparat einsetztbares Gestell ist, welches während der Mes- sung einer Probe sich in bezug auf den Detektor immer in der gleichen vorbestimmten Lage befindet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung gezeigt.
Der in schematisch vereinfachter Form gezeigte Untersuchungsapparat weist eine rechteckige Grundplatte 1 auf, welche ein prismatisches Grundgehäuse 2 trägt, dessen Längswände 3 unten nicht gan bis zur Grundplatte 1 herabreichen. Ein in dar Längsrichtung der Grundplatte 1 ( x -Richtung) verschiebbares Gestell 4 weist zwei vertikale Wangen 5 auf, die sich ausserhalb der Längswände 3 befinden und oben durch eine Brücke 6 miteinan- der fest verbunden sind. Jede der Wangen 5 ist unten mit einem Endteil 7 versehen, der die untere Kante 8 der Längswand 3 umgraift und sich somit im Inneren des Gehäuses 2 befindet. Im Endteil 7 der in der Zeichnung vome liegenden Wange 5 ist eine in x-Richtung verlaufende Gewindebohrung vorgesehen, in n welcher eine Gewindespindel 9 eingeschraubt ist.
Ein Motor 10 kann die Spindel 9 tuber ein Zahnradgetriebs 11 antreiben. Der nicht sichtbare Endteil der hintenen Wange 5 kann in gleicher Weise über eine Gewindespindel 9 und ein Getriebe 11 mit einem Motor 10 kinematisch ver- bunden sein. Anstelle einer Gewindespindel 9 kann aber auch nur eine Führungsaobse oder eine Führungsschiene für den unteren Endteil der hinteren Wange 5 vorgesehen sein.
Die beiden Wangen 5 sind oben auch durch zwei Stangen 12 miteinander verbunden, auf denen ein Gehäuse 13 in der Querrichtung der Grundplatte 1 ( y -Richtung) verschiebbar geführt ist. Zur Verschiebung des Gehäuses 13.'dient ein Motor 14, der über ein Zahnradgetrieb e 15 eine Gswindespindel 16 antreiben kann, die durch eine im Gehäuse 13 vorgesehene Gewindebohrung hindurchgeht und an ihren Enden ! in den Wangen 5 gelagert ist.
Im Gehäuse 13 ist in vertikaler, also zur Grundplatte 1 senkrechten Richtung ( z -Richtung) ein als Transportorgan dienender Stab 17 verschiebbar ge ; führt,der auf einer Sorite als Zahnstange 18 ausgebildet ist. Ein im Inneren des Gehäuses 13 angeordneter Motor 19 ist über ein Zahnradgetriebe 20 mit der Zahnstange 18 kinematisch verbunden.
Das untere Ende des Transportorgans 17 ist in nicht näher dargestellter Weise als Greifer ausgebildet, mit dem das obere Ende eines, Probenbehälters 21, beispielsweise eines Reagenzglases, gefasst werden kann.
Auf der Deckenwand 22 des Gehäuses 2 ist ein Probengestell 23 von quaderförmiger Grundform angeordnet, in welches z. B. 100 Probenbehälter 21 in gleichmässigen Abständen voneinander eingesetzt werden. Das Probengestell 23 wird zu Beginn einer Untersuchung mit sämtlichen eingesetzten Proben behältem auf die Deckenwand 22 des Gehäuses 2 gesetzt und nach der Untersuchung abgenommen.
Um zu gewährleisten, dass das tProbengestoIl 23 stets genau in die gleiche Lage kommt, sind auf der Deckenwand 22 vier Führungen 24 vorgesehen, in die das Probengeatell 23 jeweils einzusetzen ist.
Auf der Deckenwand 22 ist ferner ein Detektor- gehäuse 25 angeordnet, das oben mit einem Loch 26 versehen ist, durch das in Probenbehälter 21 in das Innere des Detektorgehäuses eingeführt wer- den kann. In letzterem ist ein Radiaaktivitätsdetektor üblicher Art, z. B. ein Geiger- oder ein Bohrlochkristalldetektor, angeordnet und gut nach allen Seiten abgeschirmt. Eine zusätzliche Abschirmung 27 ist zwischen dem Detektorgehäuse 25 und dem , Probengestell 23 angeordnet.
Um die Bewegung des Gestells 4 in x-Richtung zu Stauern, sind auf der Grundplatte 1 zehn Mikroschalter 28 vorgesehen, deren gegenseitiger Abstand gleich demjenigen der Probenbebälter 21 in x-Richbung ist. Diese Mikroschalter 28 werden durch einen am unteren Ende der vorderen Wange 5 vorgesehe- nen, nicht dargestellten Schaltfinger betätigt, wenn dieser Finger zum betreffenden Schalter kommt. Ein weiterer Mikroscbalter 29 ist auf der Grundplatte 1 so vorgesehen, dass die Betätigung dieses Mikroschalters 29 durch den erwähnten Schaltfinger dann erfolgt, wenn sich das Transportorgan 17 gerade über dem Loch 26 des Detektorgehäuses 25 bzw. wenn essichinderdiesesLochenthalteadensenkrechten Querebene befindet.
Um die Bewegung des Gehäuses 13 in y-Rich- tung zu steuern, sind. an der Brücke 6 zehn Mikroschalter 30 angebracht, die von einem am Gehäuse 13 vorgesehenen, nicht dargestellten Schaltfinger be tätigt werden.
Im Inneren dos Gehäuses 2 sind zur Steuerung der Motoren 10, 14 und 19 erforderliche elektrische Apparaturen, die Schrittschaltevorriohtungen bekannter Art umfassen können, sowie zur Verstärkung der vom Detektor gelieferten Impulse und andere für die Durchführung der Messung erforderliche Vorrichtungen enthalten. Die diesbezüglichen An- zeige-und/oder Registriergeräte sowie Schalter, Signallampen und dergleichen, sind vorzugsweise. auf der mit 31 bezeichneten Frontwand des Gehäuses 2 montiert. Alle diese Apparaturen und Geräte sind bekannter Art und daher nicht dargestellt.
Der beschriebene Apparat arbeitet wie folgt :
Nachdem das Probengestell 23 mit den das Mess- gut enthaltenden Probenbehältern 21 beschickt und zwischen die Führungen 24 eingesetzt und nachdem durch Betätigung der Motoren 10 und 14 das Gehäuse 13 in eine vorbestimmbe Anfangslage gebracht worden ist (die eventuell mit der bei einer voran- gogangenen Seriemessung erreichten Endlage über einstimmen kann), wind der Apparat auf automati schen Betrieb geschaltet.
Nun wird durch den Motor 19 das Transportorgan 17 abgesenkt, bis sein Greifer den oberen, üblicherweise leicht nach aussen gebör- delten Rand (nicht dargestellt) des darunterliegenden Probanbehälters 21 fasst. Dann wird das Transportorgan 17 samt t dem Probenbehälter so weit gehoben, dass dessen unteres Ende über den oberen Enden der anderen Probenbehältern liegt, worauf das querverschiebbare Gehäuse 13 durch den Motor 14 in diejenige mittlere Lage gebracht wird, in welcher das Loch 26 des Detektorgehäuses 25 und das Transportorgan 17 sich m einer senkrechten Längs- ebene befinden, was durch einen entsprechenden Mikroschalter 30 festgestellt wird, der die Bewegung des Gehäuses 13 in der y-Richtung abstellt.
Hierauf wird das Gastell 4 durch den Motor 10 an x-Richtung bis zum Mikroschalter 29 verschoben ; nun wird der Probenbehälter in das Loch 26 des Dietektor- gehäuses 25 eingeführt und somit der Detektor der von der, probe ausgehendem Strahlung ausgesetzt.
Man kann z. B. die während einer bestimmten Zeit von der Probe e ausgelösten Impulse zählen, oder die Zeit messen,welche zur Erreichung einer bestimm- ten Anzahl von Impulsen erforderlich ist. Hierauf wird der Probenbahälter aus dem Detektorgehäuse 25 herausgezogen und wieder an seinen ursprünglichen Platz im Probengestell 23 zurückgebracht, worauf der Greifer ihn loslässt. Dann wird automa- tisch der nächste Probenbehälter 21 in das Detektorgehäuse eingeführt usw., bis programmgemäss alle Proben der Reihe nach. geprüft worden sind.
Es ist ersichtlich, dass während der einzelnen Messungen alite Proben, mit Ausnahme der gerade zu messenden probe, ihre Lage gegenüber dem Detek- tor nicht verändern, so dass'die Umgebungsstrahlung und somit auch der Nulleffekt praktisch konstant ist. Während eine Seriemessung vorgenommen wird, kann man-im Gegensatz zum Drehtischapparat bereits ein anderes Probongestell 23 mit weiteren Proben beschicken. Dabei ist es nicht nötig, dass das ganze Probemgestell 23 unbedingt mit Probenbehältern gefüllt werden muss ; denn der Nulleffekt 'bleibt auch dann konstant, wenn man z. B. nur achtzig Probenbehälter 21 in das Probengestell 23 einsetzt.
Gegebenenfalls kann man die Programm- steuerung des Prabenwechslers in an sich bekannter Weise so ausbilden, dass Proben, deren Radioaktivität eine bestimmte Grenze über-oder unterschreiten, ausgeschieden werden.
Was den am unteren Ende. des Transportorgans 17 vorgesehenen Greifer betrifft, der bekannter Art sein kann, sei noch hervorgehoben, dass seine Steuerung auf mechanischem oder elektromagnetischem Wege von der Bewegung des Transportorgans 17 selbst oder seines Zahnradgetniebeis 20 abgeleitet wird, so dass der Greifer sich schliesst, wenn das Transportorgan 17 beginnt, sich aus seiner untersten Lage nach oben zu bewegen, und sich öffnet, wenn es von oben in seine unterste Lage kommt. Dabei wird dafür gesorgt, dass diese Greiferbewegungen nur jades zweite Mal stattfinden, d. h. dann nicht, wenn der Stab sich über dem Detektorgehäuselooh 26 befindet. Vorzugsweise kann der Greifer so ausgebildet werden, dass ter drei.
Finger aufweist, die den oberen, nach. aussen umgebördelten Rand des Pro benbohälters 21 an drei äquidistanten Punkten fas- sen können.
Der beschriebene Apparat bat gegenüber den be- kannten Drehtischapparaten nicht nur den Vorzug, einfacher, handlicher und vielseitiger zu sein, son dern auch den Vorzug, wesentlich weniger Platz zu beanspruohen.
Statt der drei Motoren 10, 14 und 19 zur Erzeugung der Bewegungen des Gestelles 4, des Gehäuses 13 und des Tnanspertrogans 17 kann auch ein einziger, zentral ! angeondneter Motor vorgesehen sein, der mit den Antrieben für die verschiedenen Bewegungen mittels gesteuerter Kupplungen verbunden werden kann.
Gemäss einer ersten Variante ist vorgesehen, das Gehäuse 13 in der Mitte der Brücke 6 feist anzuorid- nen und dafür das Probengestell 23 in y-Richtung zu bewegen. Zu diesem Zweck werden die Fuhrun- gen 24 für das Probengestell 23 miteinander verbunden und in y-Richtung verschiebbar gelagert und mittels eines Motors, z. B. mittels des Motors 14, der jetzt aber im Grundgehäuse 2 untergebracht ist, so bewegt, dass jeweils eine in x-Richtung liegende Reih von Probenbehälbern 21 bedienbar ist.
Durch entsprechend ausgebildete Steuermittel ist dafür gesorgt, dass das Probengestell 23 nach der Entnahme eines Probenbehälters 21 jeweils selbsttätig m eine vorbestimmte Ausgangs-bzw. Messlage zurückbe wagt wird, damit das Probengesteü 23 während der Messung sich immer in der gleichen Liage befindet und der Nulleffekt unverändert bleibt. Die Bewegungen des Transportorgans 17 in den Richtungen x und z erfolgt dabei in der bereits beschriebenen Weise.
Gemäss einer zweiten Variante ist wiederum vorgesehen, das Gehäuse 13 in der Mitte der Bruche 6 fest anzuordnen, das Probengestell 23 jedoch ausser in y-Richtung auch noch in x-Richtung zu bewegen.
Zu diesem Zweck sind die miteinander verbundenen Führungen 24 für das Probengestell 23 so gelagert, dass sie sowohl in y-Richtung. als auch in x-Richtung versohiebbar sind. Als Antrieb dient wieder der im Grundgehäuse 2 untergebrachte Motor 14, der so gesteuert wind, dass die Entnahme der Probenibehäl- ter 21 aus dem Probengestell 23 ganz nach Belieben erfolge, kann. Auch an diesem Fall ist natürlich dafür gesorgt, dass das Probengestell 23 nach der Entnahme eines probenbohälters 21 jeweils selbsttätig in eine vorbestimmte Ausgangs-bzw. Messlage zurückbewegt wird.