DE1010656B - Transportables Geraet zum Nachweis ionisierender Strahlen - Google Patents

Description

• Transportables Gerät zum Nachweis ionisierender Strahlen Die Erfindung betrifft ein transportables Gerät zum Nachweis lonisierender Strahlen. Es ist bekannt, eine Ionisationskammer, ein elektrostatisches Relais und eine Warneinrichtung so in einem transportablen Gerät zu vereinigen, daß bei einer bestimmten Strahlendosis das elektrostatische Relais durch die Ionisation in der Ionisationskammer betätigt wird und dadurch die Warneinrichtung ein schaltet.
• Dieses bekannte Warngerät hat den Nachteil, daß bei ihm keine Möglichkeit zum Nachprüfen besteht, ob ein vom Warngerät gegebenes Warnzeichen durch einen Fehler im Gerät oder durch eine ionisierende Strahlung verursacht wurde. Ein durch einen Fehler im Gerät verursachter blinder Alarm führt daher immer zu einer unnötigen Arbeitsunterbrechung.
• Diese Unterbrechung kann sehr lang und kostspielig werden, da wegen der Gefährlichkeit der Strahlen die Arbeit erst nach einer genauen Untersuchung der Ursachen wieder aufgenommen werden kann.
• Es sind auch Meßgeräte, wie z. B. Geiger-Müller-Zähirohre, bekannt, die es ermöglichen, die Strahlung zu messen und dadurch festzustellen, ob eine die betroffenen Personen gefährdende Strahlung vorliegt.
• Die bekannten Meßgeräte benötigen einen mehrstufigen Verstärker, der bei einem transportablen Gerät von einer Batterie gespeist werden muß. Es ist daher nicht möglich, ein solches transportables Meßgerät dauernd einzuschalten, da dadurch die Batterie in kurzer Zeit abgenutzt werden würde.
• Gemäß der Erfindung sind die Nachteile dieser bekannten Geräte durch ein transportables Gerät zum quantitativen Nachweis von ionisierenden Strahlen beseitigt, das, ohne sich dabei abzunutzen und ohne Strom zu verbrauchen, in dauernder Alarmbereitschaft ist, den Träger des Geräts beim Einfall von ionisieienden Strahlungen bestimmter Stärke durch ein Warnsignal warnt und das ihm gleichzeitig die Möglichkeit gibt, an Ort und Stelle die Strahlung quantitativ zu bestimmen. Um dieses Gerät zu schaffen, geht die Erfindung von dem bekannten transportablen Gerät aus, bei dem ein durch die Ionisation in einer Ionisationskammer bei einer bestimmten Strahlendosis betätigtes elektrostatisches Relais zusammen mit einer durch das elektrostatische Relais einschaltbaren Warneinrichtung ein Warngerät bildet. Bei diesem bekannten Gerät ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß mit der Warneinrichtung eine Strahlungsmeßeinrichtung kombiniert ist, die sich mindestens teilweise aus Elementen der Warneinrichtung zusammensetzt und zusammen mit dieser ein transportables einheitliches Gerät bildet, das mittels eines Schalters wahlweise auf Alarmbereitschaft oder Messen umschaltbar ist.
• Durch die Kombination der beilden bekannten Ein- richtungen vereint das Gerät gemäß der Erfindung auch die Vorteile dieser beiden Einrichtungen. Gegenüber der gleichzeitigen Anwendung der beiden bekannten Geräte hat es jedoch den Vorteil, daß die mit der Warneinrichtung kombinierte Meßeinrichtung mindestens teilweise aus Elementen der Warneinrichtung zusammengesetzt ist. Durch die Einsparung dieser Elemente der Meßeinrichtung kann das Gerät gemäß der Erfindung billiger hergestellt werden. Außerdem wird dadurch an Raum und Gewicht gespart, was bei einem transportablen Gerät von besonderer Wiohtigkeit ist. Auch ist die Bedienung des Gerätes denkbar einfach. Ohne Strom zu verbrauchen, ist das Gerät ständig alaimbereit und kann bei Alarm durch Betätigung eines einzigen Schalters unmittelbar auf Messen umgeschaltet werden. Auch kann nie eine Einrichtung vergessen werden, da beide Einrichtungen zusammen eine bauliche Einheit bilden.
• Es ist zwar bekannt, eine Rundfunkempfangsanlage mit einer Meßeinrichtung für ionisierende Strahlungen zu verbinden, um dadurch die Schaltelemente der Rundfunkempfangsanlage auch für die Meßeinrichtung mit verwenden zu können. Bei diesem bekannten Gerät handelt es sich jedoch lediglich um eine ökonomische Verwertung der Schaltelemente einer Rundfunkempfangsanlage für eine Meßeinrichtung zum Messen ionisierender Strahlen. Hinsichtlich der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist dieses bekannte kombinierte Gerät lediglich eine besondere Art der bereits oben beschriebenen bekannten Meßgeräte für ionisierende Strahlen. Mit den bekannten Meßgeräten dieser Art hat es den Nachteil gemeinsam, daß es nur dann auf ionisierende Strahlungen anspricht, wenn die Röhren des Verstärkers eingeschaltet sind.. Dadurch kann es aber nicht als transportables, in dauernder Alarmbereitschaft stehendes Gerät verwendet werden.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der von dem elektrostatischen Relais einschaltbare Verstärker wahlweise als Meßverstärker der Strahlungsmeßeinrichtung oder als Generator für Warnsignale umschaltbar ist. Dadurch wird erreicht, daß der gemeinsame Verstärker für zwei verschiedene Funktionen verwendet wird.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
• In der Zeichnung ist die Schaltung eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
• In einer Ionisationskammer 1 befindet sich eine Elektrolde 2, die an einem Isolator 3 hochisoliert angeordnet ist. Mit der Elektrode 2 ist die feststehende Platte 4 eines Kondensators 4, 5 verbunden, dessen zweite Platte den beweglichen Teil eines an sich bekannten elektrostatischen Relais bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese zweite Platte als ein bewegliches Blättchen 5 ausgebildet, das an einem Ende eines um seinen Mittelpunkt 5" gegen eine Rückstellkraft schwenkbaren Gliedes 5' angeordnet ist. Das Blättchen 5 ist beispielsweise über das Glied 5' und seine Aufhängung mit dem einen Pol 6' einer Batterie 6 verbunden, deren anderer Pol 6" an die Wand der Ionisationskammer angeschlossen ist.
• Das andere Ende des Gliedes 5' bildet die eine Elektrode eines Kontaktes 7, der in den Stromkreis einer Batterie 12 eingeschaltet ist, die für die Heizung von Röhren 13 eines Verstärkers vorgesehen ist.
• Dieser Verstärker ist in an sich bekannter Weise mit einem Zählrohr 14 verbunden, dessen durch ionisierende Strahlungen verursachte Stromstöße mittels des Verstärkers in einem Lautsprecher 8 hörbar gemacht werden.
• Neben der Kondensatorplatte 4 ist ein mit dem Pol 6' der Batterie 6 und damit mit dem beweglichen Blättchen 5 verbundener Kontakt 9 vorgesehen, der mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Druckknopfes mit der Platte 4 in Berührung gebracht werden kann, um dadurch auf der Platte 4 das gleiche elektrische Potential herzustellen wie auf dem Blättden 5. Für den Fall, daß durch das Schließen des Kontaktes 7 eine leichte Verschweißung stattgefunden haben sollte, so daß das Blättchen 5 nach dem Entladen der Platte 4 nicht sofort in seine Ruhelage zurückkehrt, kann mit dem Kontakt 9 in an sich bekannter Weise eine inder Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung verbunden sein, die beim Betätigen des zum Kontakt 9 gehörenden Druckknopfes eine mechanische Abstoßung des Blättchens 5 von der Platte 4 und damit ein Öffnen des Kontaktes 7 bewirkt.
• Zum Nachprüfen der Funktionsbereitschaft des Gerätes ist neben der Platte 4 ein weiterer, ebenfalls durch - einen Druckknopf zu betätigender Kontakt 10 vorgesehen, der mit dem Pol 6" der Batterie 6 verbunden ist. Durch Betätigung des zum Kontakt 10 gehörenden Druckknopfes kann die sonst über den Ionisationsvorgang langsam auf die Platte 4 gelangende Spannung der Batterie plötzlich draufgegeben werden.
• Wenn das Zählrohr 14 Idauernd unter Spannung liegen würde, könnte eine Abnutzung desselben durch die dauernd einfallende Höhenstrahlung nicht vermieden werden. Aus diesem Grunde ist gemäß der Erfindung ein dreistufiger Umschalter Sp S2, S3 vorgesehen, der zwei Stellungen a und b aufweist. Die Stufe, dient dazu, im Verstärker ein Rückkopplungsglied, bestehend aus einem Kondensator 15 und einem Widerstand 16, in der Stellung a ein- und in der Stellung b auszuschalten. Die Stufe S, des Schalters dient zur Verbindung des Pols 6" der Batterie 6 mit der Elektrode des Zählrohres 14. Diese Verbindung wird in der Stellung des Schalters unterbrochen und in der Stellung b hergestellt. Die Stufe S3 des Schalters ist parallel zum Kontakt 7 geschaltet. In der Stellung a des Schalters ist diese Brücke offen und in der Stellung b geschlossen.
• In der Stellung a des Schalters S1, S2, S3 ist das Gerät auf Alarmbereitschaft geschaltet. Fällt jetzt eine ionisierende Strahlung auf die Kammer 1, dann wird die Ladung von der Kammerwand auf die isolierte Elektrode2 iibertragen, und die Kondensatorplatte 4 nimmt allmählich eine Spannung gegenüber dem Blättchen 5 an. Sobald diese Spannung einen Betrag erreicht hat, der ausreicht, um dile Rückstellkräfte des Gliedes 5' zu überwinden, wird das Blättchen 5 an die Platte angezogen. Diese Bewegung des Gliedes 5' wird dadurch begrenzt, daß die Elektroden des Kontaktes 7 aufeinanderstoßen. Durch Schließen des Kontaktes 7 wird der aus den Röhren 13 bestehende, von einer Anodenbatterie 17 gespeiste Verstärker eingeschaltet. Infolge des Rückkopplungsgliedes 15, 16 gerät der Verstärker in Eigenschwingungen, die im Lautsprecher 8 einen kräftigen Heulton erzeugen, der nicht überhört werden kann.
• Um nun den Zählrohrverstärker oder lonisationsstromverstärker in Betrieb zu setzen, schaltet man den Schalter S1, S2, Ss in die Stellung b, wodurch durch die Stufe S1 das Rückkopplungsglied 15, 16 ausgeschaltet, durch die Stufe so an die Elektrode des Zählrohres 14 Spannung gelegt und durch die Stufe 5; der den Heizstromkreis des Verstärkers schließende Kontakt 7 überbrückt wird. Der aus den Röhren 13 bestehende Verstärker dient nun unmittelbar als Meßverstärker für das Zählrohr 14. Man hört in dem Lautsprecher 8 die vom Zählrohr 14 herrührenden Stöße, die ein Maß für die Intensität der Strahlung abgeben.
• Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Verstärker als Ionisationsverstärker dienen, dessen Anzeige an einem Meßinstrument erfolgt. Damit das Gerät beim Umschalten des Schalters SlX &2, 53 wieder alarmbereit ist, kann bereits nach der Umschaltung des Schalters in die Stellung b der zum Kontakt 9 gehörende Druckknopf betätigt werden. Dadurch wird die Platte 4 auf das gleiche Potential wie das Blättchen 5 gebracht, so daß die Anziehung zwischen der Platte 4 und dem Blättchen 5 aufhört. Das Glied 5' schwenkt nun seiner Rückstellkraft folgend, gegebenenfalls mit Hilfe der obengenannten mechanischen Vorrichtung, in seine Anfangsstellung zurück, so daß der Kontakt 7 geöffnet wird.
• Bei dem bekannten Warngerät wird das elektrostatische Relais durch elektrostatische Abstoßungskräfte geschaltet. Relais dieser Art funktionieren nicht einwandfrei. Beim Entladen der Kondensatorplatten des Elektrometers nehmen die Abstoßungskräfte der Platten mit der Ladung ab. Dadurch nähern sich die Platten. Durch die Annäherung der gleichnamigen Ladungen nimmt die Abstoßungskraft mit dem reziproken Quadrat der Entfernung zu. Das hat zur Folge, daß sich die Platten nur sehr langsam annähern. Werden nun die Platten dieses bekannten Relais dazu verwendet, beim Zusammenfallen einen Kontakt zu schließen, dann besteht keine Sicherheit dafür, daß der sich auf Iden Kontaktfiächen bildende Isolierfilm durchstoßen wird. Demgegenüber wird bei einer bevorzugten Form der weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Relais in an sich bekannter Weise durch elektrische Anziehungskräfte zwischen der Kondensatorplatte 4 und Idem Blättchen 5 geschaltet.
• Sobald die Rückstellkraft bei einer genügend großen Ladung überwunden ist, nähert sich das Blättchen 5 der Kondensatorplatte 4, und die Anziehungskräfte nehmen mit dem reziproken Quadrat der Entfernung zu. Der Schließvorgang des Kontaktes wird also von einer quadratisch zunehmenden Kraft durchgeführt.
• Die bewegliche Elektrode des Kontaktes 7 trifft mit einem starken Stoß gegen die andere Hälfte und wird mit einer verhältnismäßig großen Kraft in dieser Stellung gehalten. Dadurch besteht die Gewähr, daß der Kontakt auch tatsächlich geschlossen ist, was bei einem Gerät zum Anzeigen Gesundheit und Leben gefährdender Strahlungen von großer Wichtigkeit ist.
• Bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß eine metallische Umhüllung 11 des Isolators 3 sich auf einem vom Potential der Masse oder Erde verschiedenen Potential, vorzugsweise einem solchen etwas unterhalb der Ansprechspannung des elektrostatischen Relais, befindet. Da es nämlich keine idealen Isolatoren gibt, wird ein Teil der Elektrizitätsmenge, die auf die Sammelelektrode 2 gelangt, über den Isolator 3 wieder abfließen, wenn die metallische Umhüllung 11 des Isolators mit dem Minuspol und also mit der Masse oder Erde verbunden ist. Würde man dagegen die metallische Umhüllung mit dem positiven Pol 6" der Batterie 6 verbinden. das heißt, würde man den Isolator unmittelbar in die Wand der Ionisationskammer 1 einsetzen, dann würde gewissermaßen im Nebenschluß zum Ionisationsstrom ein Isolationsstrom fließen, der ebenfalls zu einer allmählichen Aufladung des elektrostatischen Relais führen würde. Im ersten Fall bekäme man bei sehr schwachen ionisierenden Strahlungen überhaupt kein Ansprechen des Gerätes mehr, im zweiten Fall würde man von Zeit zu Zeit auch ohne ionisierende Strahlung ein Ansprechen des Relais nicht vermeiden können. Legt man dagegen diese metallische Umhüllung an eine mittlere Spannung, dann kann man, je nach dem vorhandenen Isolationsstrom, diese Wirkung nach Wunsch regulieren. Man kann dann diese Spannung so einstellen, daß bei einer bestimmten minimalen Stärke der ionisierenden Strahlung noch ein sicheres Ansprechen des Instrumentes erreicht wird. Zur Erzielung höchster Empfindlichkeit stellt man diese Spannung, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, kurz unterhalb der Ansprechspannung ein. Dann kann nur ganz am Schluß der Aufladeperiode ein geringes Abströmen von Elektrizität von der Elektrode 2 stattfinden. Da bei einer kleinen Spannungsdifferenz dieser Strom ohnehin sehr gering ist, spielt das dann praktisch keine Rolle mehr. Andererseits kann niemals ein unbeabsichtigstes Ansprechen des Relais erfolgen, da die am Isolator liegende Spannung nicht dazu ausreicht, eine Vollaufladung des elektrostatischen Relais zu bewirken.
• Ein weiteres in der Zeichnung nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel sieht einen Meßverstärker ohne Rückkopplungsglied 15, 16 vor. An Stelle der unmittelbaren Einschaltung des Verstärkers wird zunächst ein Relais erregt, das über einen Kontakt den Heiz- strom und über einen anderen Kontakt das Zählrohr an Spannung legt. Dadurch wird durch das elektro statische Relais bei seinem Ansprechen der Meßverstärker des Strahlungsmeßgerätes, z. B. eines Ionisationsstromverstärkers oder eines Zählrohres mit Verstärker, eingeschaltet. Die vom Lautsprecher 8 erzeugten Knackgeräusche dienen dann gleichzeitig als Alarmsignale.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE.

1. Transportables Gerät zum Nachweis ionisierender Strahlen mit einem durch die Ionisation in einer Ionisationskammer bei einer bestimmten Strahlendosis betätigten elektrostatischen Relais, das zusammen mit einer durch das elektrostatische Relais einschaltbaren Warneinrichtung ein Warngerät bildet, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Warneinrichtung eine Strahlungsmeßeinrichtung kombiniert ist, die sich mindestens teilweise aus Elementen der Warneinrichtung zusammensetzt und zusammen mit dieser ein transportables einheitliches Gerät bildet, das mittels eines Schalters wahlweise auf Alarmbereitschaft oder Messen umschaltbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem elektrostatischen Relais einschaltbare Verstärker wahlweise als Meßverstärher der Strahlungsmeßeinrichtung oder als Generator für Warnsignale umschaltbar ist.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Verstärker einschaltende elektrostatische Relais in an sich bekannter Weise durch elektrische Anziehungskräfte betätigt wird.

4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Relais den Heizkreis des Meßverstärkers schaltet.

5. Gerät nach den Ansprüchen 2 bis 4, gekennzeichnet durch ein abschaltbares Rückkopplungsglied im Meßverstärker, das beim Einschalten des Verstärkers in diesem Eigenschwingungen verursacht, die in einem angeschlossenen Lautsprecher einen Heulton als Warnsignal erzeugen.

6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung des Isolators, der die Elektrode der lonisationskammer und die damit elektrisch verbundenen Teile trägt, sich auf einem vom Potential der Masse oder Erde verschiedenen Potential, vorzugsweise einem solchen etwas unterhalb der Ansprechspannung des elektrostatischen Relais, befindet.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Relais bei seinem Ansprechen den Meßverstärker des Strahlungsmeßgerätes (Ionisationsstromverstärker oder Zählrohr mit Verstärker) einschaltet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 683 329, 850 028; österreichische Patentschriften Nr. 139 664; USA.-Patentschrift Nr. 2 499 489; »Das Elektron«, Bd. 1, 1949, S. 44.