CN111352146A - 用于测量电离辐射的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量电离辐射（IS）的装置（1），其具有：‑探测器（2），其带有：‑阴极（3），‑阳极（4），‑计数气体（ZG），用于在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间通过电离辐射（IS）产生气体电离，‑电压源（5），用于在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间施加电压（U5），和‑电流测量机构（6），用于在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间测量在所述计数气体（ZG）中通过所述电离辐射（IS）产生的探测器电流（I6）；和‑调节机构（7）。

Description

用于测量电离辐射的装置

技术领域

本发明涉及一种用于测量电离辐射的装置。

背景技术

用于测量电离辐射的装置是已知的。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于测量电离辐射的装置，其相比于现有技术具有改善的特性，特别是能实现简单的并且因而成本低廉的构造，且同时根据电离辐射的强度能实现特别是灵活的和/或可靠的运行。

本发明通过提出一种具有权利要求1的特征的装置来实现该目的。本发明的有利的改进和/或设计在从属权利要求中有所记载。

根据本发明的装置被构造或配置用于特别是自主地或自动地测量电离辐射。该装置具有用于电离辐射的探测器和尤其是电子的运行方式调节机构。该探测器具有阴极机构、阳极机构、计数气体、特别是电的电压源和特别是电子的电流测量机构。计数气体在空间上布置在和/或构造在阴极机构和阳极机构之间，用于通过由入射的电离辐射引起的气体电离来产生自由载流子，特别是电子和正离子。电压源被构造或配置用于特别是自主地或自主地在阴极机构和阳极机构之间施加特别是电的电压，尤其是直流电压。电流测量机构被构造或配置用于特别是自主地或自主地测量由电离引起的在阴极机构和阳极机构之间的探测器电流。运行方式调节机构被构造或配置用于根据所测量的探测器电流，自主地或自主地将装置调节至第一运行方式和与第一运行方式不同的一个或多个运行方式。

该装置特别是其运行方式调节机构能够实现根据电离辐射尤其是电离辐射的辐射强度利用探测器尤其是灵活地和/或可靠地运行，特别是无需用户操纵和/或操作。这能够实现装置的简单的并且由此成本低廉的构造。

利用根据本发明的装置，利用唯一的探测器便实现了非常大的目前根据现有技术只有利用多个探测器才能实现的动态范围。

该装置如此构造或配置，从而它可以同时测量α辐射、β辐射、伽马辐射和/或X辐射和/或中子辐射。

此外附加地或替代地，阴极机构可以仅具有唯一的阴极。换句话说：阴极机构不需要或者可以不具有多个阴极。

此外附加地或替代地，阳极机构可以仅具有唯一的阳极，或者具有多个尤其是并联电连接的阳极。阳极机构尤其可以具有至少一根阳极线。

此外附加地或替代地，探测器可以称为充气的探测器。此外附加地或替代地，计数气体可以具有或者是氩气、甲烷、CO2和/或异丁烷和/或空气当量气体。

电离辐射在气体中产生自由载流子。在电离室中，电流相当于从探测器流出的电流，即探测器电流。对于比例计数器，主要产生的电离电流通过气体增益被放大，并且因而使得探测器电流增大了所谓的气体增益系数。通过这种气体增益，明显提高了测量灵敏度。

根据本发明的无气体增益的装置称为电离室。对于利用气体增益的运行，人们会说是计数管。

对于充气的探测器，需要区分电离室、比例计数管和Geiger-Müller-计数管。此处不考虑Geiger-Müller-计数管。

充气的探测器可以按不同的运行方式—以下称为B1-B4—运行。

1. 带气体增益的电离室（与带电流测量的比例计数管相同）（B1）；

2. 无气体增益的电离室（B2）；

3. 比例计数管，带积分鉴别器和标准脉冲输出的运行，高水平的高电压调节（B3）；

4. 带有脉冲高度测量的比例计数管（B4）。

根据本发明，在运行方式之间或者在运行方式B1内的测量范围之间的切换仅由所测量的探测器电流引发。

本发明的应用涉及这种探测器用于配给率测量的用途。在此，本发明基于有或无气体增益的探测器电流测量。在此，带有气体增益的电流测量的主要优点在于测量灵敏度高，结合以大的动态范围。如果气体增益系数为n，则与无气体增益的运行相比，探测器电流要高出相同的系数n。

但是，这牵涉到以下缺点：

1. 必须校准对动态范围有贡献的测量范围；

2. 相对于电离室，例如因温度变化、气体增益变化或老化，电流测量对于工作点改变明显更为敏感。

本发明消除了现有技术的所述缺点。

为此，预先配置（校准）不同的测量范围。对最佳测量范围的选择于是自动地通过所测量的探测器电流进行。

可以按以下方式进行这种预先配置：

在相对于探测器的规定位置的放射性参考源在探测器中产生探测器电流。

校准：

为了调节工作点，在存在参考源的情况下，可以逐步地或连续地改变高电压，并且在此（同时）调整或调校电子增益，以使所选参考电流保持恒定。同样，可以逐渐地或连续地改变电子增益，并改变或调校高电压，以使所选的参考电流保持恒定。把电子增益和高电压之间的在此求出的函数关系（作为列表或曲线）存储起来。使用这种方法，将获得任意多的校准的测量范围。（按如下方式产生边界：在参考源肯定未过度配给的情况下，对于低的高电压值（即低的气体增益），探测器电流始终具有较大的误差。）

测量：

在真正的测量时，优选从列表中选择一增益值，然后自动地调节相关的高电压值，并且使得测量-灵敏度相比于增益的初始值（相对于参考值）改变电子增益的系数，即该增益值等于灵敏度值，替代地可以从列表中获取并输入该灵敏度值。当然，也可以输入高电压值，并且将自动调校电子增益。在测量期间，于是根据所测量的探测器电流进行自动的灵敏度选择。

有利地，以尽可能高的气体增益工作，以便获得最佳的信噪比（Signal-Rauschabstand）。另一方面，气体增益不能太高，以致离开真正的比例范围。用于测量范围切换的对气体增益的减小，在高辐射强度下进行以避免计数管的过控制效应。

如果代替参考电流而使用参考频谱或从中导出的参量，则上述内容类似地适用。与使用参考电流相反，在借助参考频谱的适当特性进行校准时，不必由于参考辐射器的放射性衰变（Zerfall）而与所用放射性同位素（Radioisotop）的半衰期（Halbwertszeit）相对应地进行衰变补偿。

此外附加地或替代地，该装置可以被称为测量设备，特别是辐射防护测量设备。此外附加地或替代地，该装置可以在辐射防护领域中使用或应用。

在本发明的一种改进中，运行方式调节机构被构造用于，当所测量的探测器电流达到或超过电流极限值时，自主地调节该装置，特别是从第一运行方式的测量范围调节至第一运行方式的另一测量范围，或调节至第二运行方式。附加地或替代地，运行方式调节机构被构造用于，当探测器电流低于第二电流极限值时，自主地调节该装置，特别是从第二运行方式B2调节至第一运行方式B1的测量范围。

为了避免在测量范围或运行方式之间切换太频繁，可以规定一个迟滞。

因此，该装置能实现高的测量灵敏度，具有大的动态测量范围和抗超控能力，并且由此实现灵活且可靠的运行。

特别地，第一电压值可以使得该装置能够在比例范围内工作。详细地，该装置在比例范围内虽然不能实现测量高辐射强度，但能实现以高灵敏度进行测量。

附加地或替代地，第二电压值可以使得该装置能够作为电离室工作。详细地，该装置作为电离室虽然不能实现以高灵敏度进行测量，但能实现测量高辐射强度。

此外附加地或替代地，运行方式调节机构可以被构造用于，根据所测量的探测器电流，自主地特别是逐步地或逐级地特别是在无气体增益情况下把电压源调节至最小的电压值，在有最大气体增益情况下调节至最大的电压值，和/或调节至在最小电压值或最大电压之间的至少一个平均电压值。特别地，平均电压值可以低于最大电压值或可能的接下来较高的平均电压值，使得平均气体增益可以比最大气体增益或可能的接下来较高的平均气体增益低5-20倍，特别是10倍。因此，探测器或装置可以实现具有良好的测量分辨率或测量灵敏度的大的动态测量范围，或者实现分别具有合适的测量分辨率或测量灵敏度的多个测量范围。

此外附加地或替代地，运行方式调节机构可以被构造用于，尤其是对于第一电压值，在所测量的探测器电流达到或超过第一电流极限值时，将电压源特别是从第一电压值自主地调节到第二电压值。附加地或可替代地，运行方式调节机构可以被构造用于，尤其是对于第二电压值，在所测量的探测器电流低于第二电流极限值时，将电压源特别是从第二电压值自主地调节到第一电压值。

在从B1到B2的过渡中，高电压必须至少降低到不再发生气体增益的程度。 但是，电压越低，严重地产生空间电荷和复合的风险就越高。根据本发明，对电离电流的测量可以在阳极和阴极之间的极性反转时进行，也就是说，一个或多个计数线是阴极，计数管壁是阳极。

在这种配置中，即使在高电压情况下，也不会发生气体增益，因为撞击到壁上的电子不会引发气体倍增，也就是说，电离室在高电压情况下运行，且重组风险最小。这增大了朝向高辐射强度的动态范围。这尤其在测量脉冲辐射时也适用。

在本发明的一种改进中，该装置具有尤其是电的电流脉冲测量机构和尤其是确定机构和/或电的确定机构。电流脉冲测量机构被构造或配置用于，特别是自主地或自动地测量阴极机构和阳极机构之间的电离电流脉冲的高度，特别是高度的高度值和/或基于电离电流脉冲的信号电流脉冲。确定机构被构造或配置用于，基于探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱，特别是自主地或自动地尤其是确定电离辐射的特性，特别是特性的特性值。

附加地或替代地，基于探测器电流脉冲的测量的计数率来确定特性可以称为计数率确定-运行。尤其是在计数率确定-运行中，所有高于预先给定的或特定的脉冲高度阈值的探测器电流脉冲都可以进行数字分析或计数。此外附加地或替代地，在计数率确定-运行中，可以在探测器的平台中选择合适的工作点电压，尤其是工作点电压的合适的工作点电压值。

特别地，所述特性可以具有或者可以是计数率、特别是以贝克勒尔为单位的活性、特别是以每平方厘米贝克勒尔为单位的表面污染物和/或特别是所述配给率。

此外附加地或替代地，基于探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱来确定特性可以称为频谱确定-运行。

此外附加地或替代地，可以在有气体增益的运行中，尤其是在比例范围-运行中，基于所测量的计数率和/或探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱来确定特性。

此外附加地或替代地，该装置可以具有尤其电子的增益机构，其中，该电子的增益机构可以被构造用于放大探测器电流脉冲。

此外附加地或替代地，所述探测器电流不能在时间上求平均，或者不能在时间上解析。此外附加地或替代地，探测器电流脉冲特别是分别不能在时间上求平均，或者不能在时间上解析。

此外附加地或替代地，在计数率确定-运行和/或频谱确定-运行中，探测器电流的并行测量可以称为电流-一同测量。

在本发明的一种设计中，运行方式调节机构被构造或者配置用于根据探测器电流自主地或自动地调节确定机构，用来在第一运行方式中基于所测量的探测器电流且在第三运行方式基于测量的计数率和/或探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱来确定电离辐射的特性。

因此，该装置能实现高的测量灵敏度，具有大的动态测量范围和抗超控能力，并且由此实现了灵活且可靠的运行。

详细地，在电流确定-运行中，与计数率确定-运行和/或频谱确定-运行相比，该装置虽然可以实现以较低的灵敏度进行测量，但为此能实现测量较高的辐射强度。特别地，在计数率确定-运行中和/或在频谱确定-运行中在高辐射强度下，特别是当电离辐射可以被脉冲化时，确定机构会快速地超控，确切地说，比电流确定-运行中更快。特别地，在高辐射强度下会发生死区时间损失或巧合损失。这会导致以下结果：在计数率确定-运行中和/或在频谱确定-运行中，在强的特别是增加的辐射场的情况下，所确定的特性值会降低，或者可能会确定太低的或者甚至为零的特性值。相比之下，所测量的探测器电流尤其始终能够单调增加或力求达到至少一个饱和值，但特别是不降低。

特别地，运行方式调节机构能够被构造用于自主地调节确定机构，特别是在所测量的探测器电流达到或超过第一电流极限值时从尤其是在带气体增益的运行中特别是在比例范围-运行中的计数率确定-运行和/或频谱确定-运行，调节到尤其是在带气体增益的运行中特别是在比例范围-运行中或者在无气体增益的运行中特别是在电离室-运行中的电流确定-运行中。附加地或替代地，运行方式调节机构能够被构造用于自主地调节确定机构，特别是在所测量的探测器电流低于第一电流极限值时从尤其是在带气体增益的运行中特别是在比例范围-运行中或者在无气体增益的运行中特别是在电离室-运行中的电流确定-运行，调节到尤其是在带气体增益的运行中特别是在比例范围-运行中的计数率确定-运行和/或频谱确定-运行中。

在本发明的改进中，该装置具有探测器电流脉冲（B4）的脉冲高度测量。这允许记录脉冲高度频谱。为此在本发明的范畴内产生以下应用：

第一种应用是对运行方式B1的工作点进行校准。通过调节高电压，通过改变高电压来调节工作点，从而在存在参考辐射器的情况下实现参考频谱或频谱的与工作点有关的特性。

另一种应用用于通过对各个频谱范围的不同加权来确定配给率，例如，用于根据通用标准来确定配给率，例如H*10或H'0.07。

根据本发明的装置既可以用于测量连续的或脉冲式的辐射。

如前所述，对于脉冲式辐射，计数率可以降低，而电离电流和/或信号电流可以增大。

附加地或替代地，可以数字地分析或计数高于预先给定的或特定的脉冲高度阈值的全部探测器电流脉冲（运行方式B3）。此外附加地或替代地，可以在探测器的平台中选择合适的工作点电压，尤其是工作点电压的合适的工作点电压值。

在运行方式B3中，可以同时测量探测器电流作为电流一同测量。如果由于计数率损失而无法再正确地测量计数率，则所述电流一同测量一方面可以在高计数率情况下触发警报信号。为了扩展测量范围，可以将探测器电流本身用作测量参量。（通过电流一同测量自主地从运行方式B3切换到运行方式B1。）

此外附加地或替代地，在带气体增益的运行中，尤其是在比例范围-运行中，可以基于比较来确定特性。

此外附加地或替代地，该装置可以具有特别是电子的增益机构，其中，电子的增益机构可以被构造用于放大探测器电流脉冲。

此外附加地或替代地，所述探测器电流不能在时间上求平均，或者不能在时间上解析。此外附加地或替代地，探测器电流脉冲特别是分别不能在时间上解析，或者不能在时间上求平均。

在本发明的一种改进中，电压源是尤其是可调节的电压源，用于在阴极机构和阳极机构之间施加尤其是可调节的电压。该装置具有特别是电的工作点调节机构，其具有发出电离参考辐射的参考源。所述工作点调节机构被构造或配置用于特别是在带气体增益的运行中，尤其在比例范围-运行中将电压源自主地或自动地调节到工作点电压值，使得通过电离的参考辐射所测量的探测器电流达到或具有预先给定的或确定的参考电流值。

因此，该装置能够实现特别是在带气体增益的运行中，尤其在比例范围-运行中精确地测量辐射特性。

特别地，在带气体增益的运行中，尤其在比例范围-运行中，由于诸如老化、计数气体损失或温度波动的不同影响，气体增益会变化很大。

附加地或替代地，该装置可以具有对由于放射性参考源的衰减而导致的辐射强度的降低的补偿机构。仅当通过测量参考电流进行工作点调节时才需要这种衰减补偿。在通过频谱测量来调节工作点时不需要补偿，因为即使参考源的活动降低，频谱形状也会保持。与通过电流测量来确定工作点相反，参考源的定位误差不会影响频谱确定。此外附加地或替代地，该装置可以被构造用于规定的探测器-参考源-几何形状。此外附加地或替代地，该装置可以被构造用于屏蔽环境辐射。

附加地或替代地，在校准过程中，频谱的特性可以是频谱上的积分。此外附加地或替代地，频谱的特性可以是频谱形状。此外附加地或替代地，频谱的特性可以是频谱中的最大值的位置。此外附加地，频谱的特性可以是频谱份额的比率。特别地，这可以称为比率调节。

此外附加地或替代地，该装置可以具有模拟-数字-转换器（ADC）和/或现场可编程门阵列（FPGA），其中，FPGA可以特别是被构造用于分析所期望的频谱形状。因此，探测器或装置能够以良好的测量分辨率或测量灵敏度实现大的动态的且校准的测量范围，或者能够分别以合适的测量分辨率或测量灵敏度实现多个测量范围。

附加地或替代地，工作点调节机构可以仅具有唯一的参考源。换句话说：工作点调节机构不需要或者可以不具有多个参考源。此外附加地或替代地，该装置不需要或者可以不被构造用于多个规定的探测器-参考源-几何形状，充其量（wenn überhaupt）用于仅仅唯一的探测器-参考源-几何形状。这可以实现该装置的简单的并且因此成本低廉的构造。

在本发明的一种设计中，参考源是钠22或铁55或合适的其他同位素（Isotop）。 特别地，钠22和/或铁55尤其是分别地具有在生物学上很短的半衰期，并且因此具有很高的法定释放极限。因此，参考源虽然可以具有高的活性，但低于法定的释放极限。这可以实现装置的成本低廉的运输。

在本发明的一种改进中，该装置具有可操控的尤其是电的报警信号-输出机构。报警信号-输出机构被构造或配置用于在超过探测器电流极限值时特别是自主地或自动地输出特别是声音和/或光学的报警信号。运行方式调节机构被构造或配置用于自主地或自动地操控报警信号-输出机构，以便在每种运行方式下都输出报警信号。

该装置特别是报警信号-输出机构因而特别是在确定机构被超控时（英语：Overload或Overflow）能实现通报。

在本发明的一种改进中，阴极机构被构造或配置用于在运行中置于接地电位，或者在运行中阴极机构处于接地电位。阳极机构被构造或配置用于在运行中相对于接地电位处于正电位，或者在运行中阳极机构处于正电位。

因此，该装置能实现保护使用者免于接触与电压相连的机械组件和/或屏蔽阳极机构。

阴极机构尤其可以在空间上包围阳极机构。

在本发明的改进中，阴极机构部分地或完全地由碳纤维构成。

阴极也可以由另一种合适的材料例如金属或塑料构成。如果它不导电，则面向阳极的表面涂覆有传导层。

阴极机构优选地由组织等效或至少空气等效的材料制成。所用材料的原子序数越小（Ordnungszahl），计数管体对低能X-或伽马辐射的透过率就越高。

因此，该装置特别是探测器尤其是阴极机构能实现高的机械稳定性。另外，该装置特别是探测器可以对计数气体不可透过，和/或对电离辐射特别是对低能量电离辐射可透过，和/或可实现小的能量依赖性。

在本发明的一种改进中，探测器特别是要么具有柱形的计数管，要么具有大面积计数器。

特别地，计数管可以仅具有唯一的阳极线。附加地或替代地，大面积计数器可以具有多根特别是平行伸展地布置的阳极线。

附图说明

本发明的其它优点和方面可由权利要求书和本发明优选实施例的如下说明得到，下面借助附图介绍这些实施例。在此：

图1示出根据本发明的用于测量电离辐射的装置；

图2a为图1的装置的探测器的柱形的计数管的横截面；

图2b为图1的装置的探测器的大面积计数器的横截面；

图3为图1的装置的方框图；

图4为图1的装置的用于不同配给率的电流-电压-特性曲线；

图5示出借助图1的装置所测量的探测器电流脉冲高度的频谱。

具体实施方式

图1至3示出根据本发明的用于测量电离辐射IS的装置1。该装置1具有探测器2和运行方式调节机构7。探测器2具有阴极机构3、阳极机构4、计数气体ZG、电压源5和电流测量机构6。计数气体ZG位于并且/或者在空间上布置和/或构造在阴极机构3和阳极机构4之间，用以采用电离辐射IS通过气体电离产生自由载流子FL。电压源5被构造用于在阴极机构3和阳极机构4之间施加电压U5。电流测量机构6被构造用于测量阴极机构3和阳极机构4之间的探测器电流I6。运行方式调节机构7被构造用于，当超过或低于设定的极限值、有时带有滞后时，根据所测量的探测器电流I6将装置1自主地调节至运行方式之一B1、B2、B3或B4。

此外，电压源5是用于在阴极机构3和阳极机构4之间施加可调节的电压U5的可调节的电压源。

另外，如图4中所示，运行方式调节机构被构造用于根据所测量的探测器电流自主地将电压源调节至与不同的气体增益（Gasverstärkung）对应的不同的电压值。

在图4中示出了用于电离室区域（U51）、低气体增益（U52b）和高气体增益（U52a）的三个电压值。电压值U51尤其是最小的，使得装置1在电离室区域中没有气体增益。详细地，电压值U51在200伏（V）至400V的范围内。电压值U52b使得该装置以低气体增益处于比例范围内。电压值U52a尤其是最大，使得该装置以较高的气体增益处于比例范围内。特别地，电压值U52b低于电压值U52a，使得较低的气体增益相比于较高的气体增益低5-20倍、尤其是10倍。详细地，电压值U52b、U52a在1000V至2000V的范围内。气体增益处于高达100,000的范围内。在替代的实施例中，可以存在两个电压值或多个电压值，尤其是在电离室-区域中无气体增益的最小电压值和在比例范围内带有最大气体增益的电压值之间具有至少两个电压值。

此外，装置1具有确定机构8，如图3中所示。确定机构8被构造用于基于所测量的探测器电流I6确定电离辐射IS的特性EG。

此外，装置1具有电流脉冲测量机构9。电流脉冲测量机构9被构造用于所测量的高度H6，带有后续的积分鉴别器，用于测量基于阴极机构3和阳极机构4之间的探测器电流脉冲IP6的信号电流脉冲IP6的计数率Z6。

此外，确定机构8被构造用于，基于所测量的计数率Z6和/或信号电流脉冲IP6的所测量的高度H6的频谱SP来确定电离辐射IS的一个尤其是所述特性EG。

详细地，一种特性是频谱SP，该频谱是所测量的高度H6的频繁度HK，特别是高度H6的高度值，作为所测量的高度H6的函数，如图5中所示。

在替代的实施例中，确定机构可以被构造用于要么基于所测量的探测器电流要么基于所测量的计数率和/或探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱进行确定，这就足够了。特别地，该装置不需要或可以不具有电流脉冲测量机构。

详细地，在示出的实施例中，运行方式调节机构7被构造用于根据所测量的探测器电流I6自主地调节确定机构8，该确定机构用于在运行方式B1和B2中基于所测量的探测器电流I6，并且在运行方式B3和B4中基于测量的计数率Z6和/或探测器电流脉冲IP6的测量的高度H6的频谱SP，确定电离辐射IS的特性EG。

详细地，在所示的实施例中，存在四种运行方式B1、B2、B3、B4。

运行方式B1例如在电压值U52a或U52b情况下在比例范围内以具有不同增益系数的气体增益工作，并且基于所测量的探测器电流I6确定特性EG（例如配给率）。

运行方式B2在电离室-区域中特别是在电压值U51情况下无气体增益地工作，并且基于所测量的探测器电流I6确定特性EG。

运行方式B3特别是在电压值U52a情况下在比例范围内以较高的气体增益工作，并且基于探测器电流脉冲IP6的所测量的计数率Z6确定特性EG。

运行方式B4在比例范围内特别是在电压值U52a情况下以较高的气体增益工作，并且基于探测器电流脉冲IP6的所测量的高度H6的频谱SP确定特性EG。

在替代的实施例中，该装置特别是探测器无需具有全部的运行方式，或者无需被构造用于全部的运行方式，或者无需在全部的运行方式中都能运行。

运行方式B1在不同的校准的测量范围Ma、Mb或其它测量范围内工作。如果起作用的运行方式例如是B1、Ma（最大灵敏度），则该装置可以自动地（automatisch）切换到测量范围B1、Mb、…，或切换到运行方式B2。

在另一个实施例中，如果选择的运行方式是B3或B4，则该装置可以在达到探测器电流脉冲的预先给定极限时自动地切换到运行方式B1的测量范围之一，并且还可以在更高的探测器电流情况下切换到运行方式B2。

此外，运行方式B2或者运行方式B1的不敏感的测量范围适合于高辐射强度，特别是脉冲式电离辐射IS，但不适合于运行方式B3、B4。特别地，与运行方式B3、B4相比，运行方式B2可以实现测量高出两个数量级或者高出100倍的辐射强度。 在低辐射强度下，特别是对于非脉冲式电离辐射IS，运行方式B3、B4具有最高的测量灵敏度。

此外，在所示的实施例中，确定机构8被构造用于将测量的计数率Z6和/或探测器电流脉冲IP6的所测量的高度H6的频谱SP与所测量的探测器电流I6进行比较，并基于比较来确定电离辐射IS的特性EG（例如配给率）。

在替代的实施例中，确定机构无需或者可以不被构造用于比较和基于比较进行确定。

此外，装置1具有带有参考源11的工作点调节机构10，该参考源发出电离的参考辐射ISR，如图1和3中所示。

详细地，工作点调节机构10被构造用于将电压源5特别是电压U5自主地调节至工作点电压值U5R，从而由电离的参考辐射ISR所测量的探测器电流I6特别是在有气体增益的运行中尤其是在比例范围-运行中达到预先给定的参考电流值I6R，如图4中所示。

附加地，工作点调节机构10被构造用于将电压源5特别是电压U5自主地调节至特别是工作点电压值U5R，从而探测器电流脉冲IP6的通过电离参考辐射所测量的高度H6的特别是频谱SP的特性特别是在有气体增益的运行中尤其是在比例范围-运行中达到预先给定的参考频谱值，如图5中所示。

详细地，图5定性地示出了脉冲高度频谱SP，其例如利用放射性核素（Radionuklid）在正确的工作点电压值U5产生。在所示的实施例中，为了正确地调节工作点电压值U5R，改变电压U5，从而频谱份额A1和A2特别是在频谱SP的部分上的积分—假设频谱形状始终相同—产生事先规定的比例，即预先给定的参考频谱值 EGSR：A2/（A1+A2）=常数=EGS。阈值TH1去除了并非所愿的干扰份额和噪声份额（在A1以下）。能量较高的阈值TH2将上面的信号份额A2分开。在替代的实施例中，频谱的特性可以是频谱中单一最大值的位置，在图5中为阈值TH2。

在替代的实施例中，如果工作点调节机构能够被构造用于调节，从而测量的电离电流和/或信号电流达到预先给定的参考电流值，或者能够被构造用于调节，从而电离电流脉冲和/或信号电流脉冲的所测量的高度的频谱的特性达到预先给定的参考频谱值，那么就可以足够了。

另外，装置1具有可调节的电子的增益机构15'、15''，如图3中所示。电子的增益机构15'、15''被构造用于以可调的增益值VW放大探测器电流I6和/或探测器电流脉冲IP6。工作点调节机构10被构造用于将增益机构15'、15''自主地调节至第一增益值VWa，并且将电压源5特别是电压值U52a自主地调节至第一工作点电压值U5Ra，以便在第一增益值VWa的情况下达到参考电流值I6R和/或参考频谱值EGSR。此外，工作点调节机构10被构造用于将增益机构15'、15''自主地调节至相比于第一增益值较高的第二增益值VWb，并且用于将电压源5特别是电压值U52b自主地调节至相比于第一工作点电压值较低的第二工作点电压值U5Rb，以便在第二增益值VWb的情况下达到参考电流值I6R和/或参考频谱值EGSR。

特别地，第一增益值VWa比第二增益值VWb低5-20倍，尤其是10倍。在替代的实施例中，可以存在至少三个增益值和相应的至少三个工作点电压值。

详细地，该方程式可以适用：（带有参考源的一次电离电流）x（气体增益）x（电子增益）=参考电流值。通常，该方程式可以适用：（电离电流）x（气体增益）x（电子增益）=探测器电流。相应的情况可以适用于探测器电流脉冲的所测量的高度的频谱，特别地其中，代替电流，例如可以采用频谱上的对脉冲高度的积分。

此外，参考源11例如具有Na-22和/或Fe-55和/或Cl-36，如图1中所示。

另外，装置1被构造用于规定的探测器-参考源-几何形状。详细地，探测器2具有包括阴极机构3、阳极机构4和计数气体ZG的探针22。装置1具有壳体20，该壳体带有用于插入探针22的开口21。参考源11在空间上布置在开口21之后。

在从开口21移除或拉出探针22之后，如前所述，可以开始或继续真正的或通常的测量。

详细地，装置1具有微控制器，其中，微控制器具有运行方式调节机构7的一部分、确定机构8的一部分和工作点调节机构10的一部分。换句话说：除其他调节机构外，还把运行方式调节机构7、确定机构8和工作点调节机构10安置在微控制器-机构中。

此外，装置1具有可操控的警报信号-输出机构12。警报信号-输出机构12被构造用于输出特别是声学和/或光学的警报信号AS。运行方式调节机构7被构造用于根据所测量的探测器电流I6自主地操控警报信号-输出机构12，以输出警报信号AS。

此外，阴极机构3被构造用于在运行中置于接地电位EGND，或者在运行中阴极机构3置于接地电位EGND，如图3中所示。阳极机构4被构造用于在运行中置于相对于接地电位EGND正电位PLUS，或者在运行中阳极机构4置于正电位PLUS上。

详细地，在运行中，以虚线框起的电路部分置于正电位PLUS。特别地，探测电流I6在正电位-水平上获取。在正电位-水平上输出电离电流脉冲IP6是通过容性耦联进行的。

另外，阴极机构3部分或全部由碳纤维CF构成。

详细地，阴极机构3具有0.1毫米（mm）至2mm、特别是1.5mm的壁厚T3。

在本发明的一种改进中，探测器特别是要么具有柱形的计数管13，如图2a中所示，要么具有大面积计数管14，如图2b中所示。

详细地，阴极机构3在空间上包围阳极机构4。

此外，柱形的计数管13只有唯一的阳极线4。大面积计数器14具有多个特别是电并联地连接且平行伸展地布置的阳极线4。特别地，一个阳极线/多个阳极线4特别是分别具有40微米（μm）至80μm特别是60μm的直径D4。附加地或替代地，一个阳极线/多个阳极线4特别是分别部分地或完全地由钨组成。

详细地，柱形的计数管13在两个端侧封闭。此外，对于柱形的计数管13，阴极机构3是柱形地构造。特别地，柱形的计数管13或阴极机构3具有15mm至35mm特别是25mm的直径D3。附加地或替代地，阴极机构13是管壁。阳极线4位于柱体的纵轴或中心轴上或者在其上被张紧，并且在一端穿过绝缘体特别是陶瓷从计数管13被引出。例如异丁烷（Isobutan）适合作为计数气体ZG。

特别地，柱形的计数管13可以用于伽马和/或X辐射的配给率测量。

详细地，为了伽马和/或X辐射进行配给率测量，装置1被构造用于在所有四种运行方式中运行。

详细地，大面积计数器14具有三个平面，其中，在图2b中示出了三个平面中的中间的那个。三个平面中的前面的那个平面特别是对于气体流量计数器由金属化塑料膜的非常薄的窗口形成，或者特别对于带永久性气体填充的气密性计数器由钛形成。窗口的内侧面接地。三个平面中的中间的那个由多条阳极线4形成。三个平面中的后面的那个平面由同样接地的导电的后壁形成。特别地，有源探测器面积为几百平方厘米。

特别地，大面积计数器14可以用于例如利用手脚监视器或全身监视器来测量对表面或人的放射性污染。

详细地，根据图2b的用于表面污染测量的装置3被构造用于在运行方式B3中特别是单脉冲计数地运行。另外，用于测量污染的装置3被构造用于当所测量的探测器电流I6达到或超过电流极限值时从运行方式B3切换到运行方式B1或B2，和/或输出警报信号AS。

特别地，如前所述，不需要或可以不进行工作点电压调节。在此，工作点调节通过记录等高线来进行。

如所示的和上述的实施例清楚地表明，本发明提供了一种用于测量电离辐射的有利的装置，其与现有技术相比具有改善的特性，特别是能实现简单的且因而成本低廉的构造，且同时根据电离辐射能实现特别是灵活的和/或可靠的运行。

Claims (15)

1.一种用于测量电离辐射（IS）的装置（1），具有：

- 探测器（2），其带有：

- 阴极（3），

- 阳极（4），

- 在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间的计数气体（ZG），用于通过电离辐射（IS）产生气体电离，

- 电压源（5），用于在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间施加电压（U5），和

- 电流测量机构（6），用于在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间测量在所述计数气体（ZG）中通过电离辐射（IS）产生的探测器电流（I6）；和

- 调节机构（7）；

- 其中，所述调节机构（7）被构造用于根据所测量的探测器电流（I6）自主地将所述装置（1）调节到不同的运行方式（B1、B2、B3、B4）；和/或，

- 其中，所述调节机构（7）被构造用于根据所测量的探测器电流（I6）自主地将所述装置（1）调节到不同的测量范围（Ma、Mb）。

2.按权利要求1所述的装置（1），其特征在于，

- 所述调节机构（7）被构造用于根据所测量的探测器电流（I6）是否超过第一阈值（IG1）或者低于第二阈值（IG2）来调节不同的运行方式（B1、B2、B3、B4）和/或不同的测量范围（Ma、Mb）。

3.按权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，

- 不同的运行方式具有第一运行方式（B1）和第二运行方式（B2），所述探测器（2）在第一运行方式情况下带气体增益（GV）地工作，所述探测器（2）在第二运行方式情况下无气体增益地工作。

4.按权利要求3所述的装置（1），其特征在于，

- 在第一运行方式（B1）中可调节带高气体增益（hGV）的第一测量范围（Ma），并且可调节带较低气体增益（nGV）的另一测量范围（Mb）。

5.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 通过改变在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间的施加电压（U5）来引起在不同的运行方式（B1、B2、B3、B4）之间的切换和/或在不同的测量范围（Ma、Mb）之间的切换。

6.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 所述装置（1）具有测量参量确定机构（8），所述测量参量确定机构被构造用于基于所测量的探测器电流（I6）来确定测量参量（MG）；和/或，

- 所述装置（1）具有测量参量确定机构（8），所述测量参量确定机构被构造用于确定测量参量（MG），并且所述调节机构（7）被构造用于根据所测量的探测器电流（I6）来监视对所述测量参量（MG）的确定。

7.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 不同的运行方式具有第三运行方式（B3），所述探测器（2）在第三运行方式情况下带气体增益（GV）地工作，并且基于借助所述探测器（2）产生的脉冲（IP6）的计数率（Z6）来确定测量参量（MG）。

8.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 不同的运行方式具有第四运行方式（B4），所述探测器（2）在第四运行方式情况下带气体增益（GV）地工作，并且基于借助所述探测器（2）产生的脉冲（IP6）的脉冲高度频谱（SP）来确定测量参量（MG）。

9.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 所述装置（1）具有工作点调节机构（10），所述工作点调节机构带有发出电离参考辐射（ISR）的参考源（11），其中，所述工作点调节机构（10）被构造用于把在所述阴极（3）和所述阳极（4）之间的施加电压（U5）调节到工作点电压值（U5R），

- 通过电离的参考辐射（ISR）所测量的探测器电流（I6）达到预先给定的参考电流值（I6R），和/或，

- 借助所述探测器（2）产生的脉冲（IP6）的通过电离的参考辐射（ISR）测量的脉冲高度频谱（SP）的特性（EGS）达到预先给定的参考频谱值（EGSR）。

10.按权利要求9所述的装置（1），其特征在于，

- 所述装置（1）具有可调节的电子的增益机构（15’、15’’），所述增益机构被构造用于以电子的增益值（VW）电子地放大，并且所述工作点调节机构（10）被构造用于在与其的比例范围内校准一个或多个测量范围（Ma、Mb）；

- 以第一电子的增益值（VWa）来调节所述电子的放大，并且针对带高气体增益（hGV）的第一测量范围（Ma）把所施加的电压（U5）调节至第一工作点电压值（U5Ra），从而所测量的探测器电流（I6）达到所述参考电流值（I6R）和/或参考频谱的合适的特性（EGSR）；和

- 相对于第一电子的增益值把所述电子的放大调节至另一较高的电子的增益值（VWb），并且针对带较低气体增益（nGV）的另一测量范围（Mb）把所施加的电压（U5）调节至相对于第一工作点电压值较低的另一工作点电压值（U5Rb），从而所测量的探测器电流（I6）达到所述参考电流值（I6R）和/或参考频谱的合适的特性（EGSR）。

11.按权利要求9或10所述的装置（1），其特征在于，

- 所述参考源（11）具有钠-22（Na-22）和/或铁-55（Fe-55）和/或氯-36（Cl-36）。

12.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 所述装置（1）具有可操控的报警信号-输出机构（12），所述报警信号-输出机构被构造用于输出报警信号（AS），并且所述调节机构（7）被构造用于根据所测量的探测器电流（I6）控制报警信号的输出。

13.按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 所述阴极（3）被构造用于在运行中置于接地电位（EGND），并且，

- 其中，所述阳极（4）被构造用于在运行中相对于接地电位（EGND）处于正电位（PLUS）。

14.按前述权利要求中任一项特别是按权利要求3或4所述的装置（1），其特征在于，

- 在所述第二运行方式（B2）中，一个计数线或多个计数线是所述阴极（3），并且计数管壁是所述阳极（4）。

15. 按前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，

- 所述阴极（3）部分地或完全地由碳纤维（CF）构成，和/或

- 所述探测器（2）具有柱形的计数管（13）或大面积计数器（14）。

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