DE1068032B

DE1068032B -

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Publication number: DE1068032B
Application number: DENDAT1068032D
Authority: DE
Priority date: 1956-06-01
Publication date: 1959-10-29
Also published as: US2924715A; FR1176408A; NL217744A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die chemische Analyse von Materialien mit Hilfe von Röntgenstrahlen, insbesondere eine Vorrichtung zum Analysieren von Elementen aus der ersten Periode des Periodischen Systems. Diese Elemente sind Lithium bis einschließlich Fluor, während möglicherweise auch einige Elemente des ersten Teiles der zweiten Periode mitumfaßt werden, die bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen eine Sekundärstrahlung (Fluoreszenzstrahlung) mit Wellenlängen zwischen etwa 200 und 12 Ä, die sogenannten »ultraweichen« Röntgenstrahlen, aussenden. Die Vorteile der Möglichkeit, Elemente aus der ersten Periode zu analysieren, sind klar, wenn man beispielsweise erwägt, daß sämtliche organische Materialien Kohlenstoff und außerdem vielfach große Mengen Stickstoff und Sauerstoff enthalten, welche drei Elemente sämtlich in der erwähnten ersten Periode liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Einrichtung zur Analyse dahingehend zu verbessern, daß der Nachweiswirkungsgrad für eine bestimmte Wellenlänge der Eigenstrahlung des Prüflings erheblich gesteigert wird.

Bekanntlich sind Einrichtungen zum Nachweisen von Sekundärstrahlung wenig empfindlich für die ultraweichen Röntgenstrahlen. Derartige Einrichtungen weisen Mittel auf zum Erzeugen der Röntgenstrahlen und Richtmittel oder Spaltsysteme, um ein Bündel Röntgenstrahlen bestimmten Querschnitts zu liefern. Schließlich sind Streuungsmittel vorhanden, beispielsweise ein Einkristall oder ein Gitter, um die Strahlen in die einzelnen Wellenlängen zu zerlegen. Eine Meßkammer ist hinzugefügt, in der die Röntgenstrahlen von einem ionisierbaren Gas absorbiert werden, so daß sich Ionenpaare ergeben, die von einem geeigneten Elektrodensystem aufgefangen werden und dabei einen elektrischen Impuls in einen Ausgangskreis liefern. Die ultraweichen Röntgenstrahlen werden in der Analysenkammer zwischen der Strahlenquelle und der Meßkammer und in der die Meßkammer abschließenden Wand in so starkem Maße absorbiert, daß ein brauchbares Meßergebnis nicht erhalten werden kann.

Nach der Erfindung wird dieses Problem auf eine völlig neue Weise angefaßt.

Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung eine Analysenkammer und eine Meßkammer, die miteinander in Verbindung stehen und von einem gemeinsamen, mit dem ionisierbaren Gas gefüllten Mantel umschlossen sind, wobei der geometrische Weg der Strahlung durch die Wellenlänge der Eigenstrahlung der Stoffe aus der ersten Periode des Periodischen Systems, die bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen erzeugt wird, vorbestimmt ist. Die beiden Kammern

Vorrichtung für die chemische Analyse
mit Hilfe der Sekundärstrahlung

Anmelder:
N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1956

Charles Franklin Hendee, Irvington-on-Hudson, N. Y., ao und Samuel Fine, New York, N. Y. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

sind nicht durch eine Scheidewand voneinander getrennt.

Die Erfindung benutzt das Prinzip geregelter Absorption und Hindurchlassung der ultraweichen Röntgenstrahlen in der Analysenkammer und in der Meßkammer, wodurch der Nachweis wirkungsgrad für eine bestimmte Wellenlänge der Strahlen möglichst gesteigert wird. Die Weise, in der dies erfolgt, wird nachstehend eingehender erörtert.

Gemäß der Erfindung wird der Druck der gemeinsamen Gasatmosphäre in der Analysenkammer und in der Meßkammer geändert oder geregelt, um die Empfindlichkeit der Meßkammer für bestimmte Röntgenstrahlen möglichst zu steigern. Hierbei wird der Wirkungsgrad des Nachweises der einfallenden Röntgenstrahlen nicht nur erhöht, sondern auch selektiv erhöht, so daß der Einfluß ungewünschter Strahlen herabgesetzt und die Zerlegung der Wellenlängen, die üblicherweise dazu erforderlich ist, um genau messen zu können, vereinfacht wird. Zu diesem Zweck sind Mittel zum Ändern des Drucks des Gases in dem vom Mantel umschlossenen Raum der Vorrichtung an diesen Mantel angeschlossen. Außerdem wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Verhältnis zwischen den Weglängen in der Analysenkammer und in der Meßkammer während der Messung der in den Meßraum einfallenden Strahlung allmählich geändert, so daß für die unterschiedlichen Wellenlängen der Nachweiswirkungsgrad am günstigsten ist.

9D9 640/229

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Analysieren der charakteristischen Fluoreszenzstrahlung von Elementen aus der ersten Periode des Periodischen Systems darstellt,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß der Linie 2-2 ist,

Fig. 3 eine graphische Darstellung ist, welche die Zählwirkungsgradkurven in der Meßkammer für die K-Strahlung einiger Elemente der zweiten Periode zeigt,

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt, bei der das Verhältnis zwischen den Weglängen im Gegenstandsraum und in der Meßkammer veränderbar ist, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Daten ist, die bei einem bestimmten Betrieb der Vorrichtung erhalten werden.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse oder Mantel 5, das (der) völlig oder nahezu gasdicht und mit einer gasdichten Tür 6 versehen ist, durch die der Raum innerhalb des Mantels zugänglich ist. Im Gehäuse 5 ist eine Röntgenröhre 7 angeordnet zum Erzeugen eines Röntgenstrahlenbündels, dessen Wellenlänge und Intensität so gewählt sind, daß es die Elemente, aus denen der zu untersuchende Gegenstand besteht, derart anregt, daß diese ihre charakteristischen Eigenstrahlungen aussenden. Gegebenenfalls kann an Stelle der Röntgenröhre 7 eine radioaktive Quelle geeigneter Art Anwendung finden. Ein Gegenstand 8. der gemäß einer an sich bekannten Technik erhalten ist, ist so angeordnet, daß er durch die Röntgenstrahlen aus der Röhre 7 bestrahlt wird, welche die Elemente, aus denen der Gegenstand 8 besteht, so anregen, daß diese ihre charakteristischen Röntgenstrahlen nach allen Richtungen aussenden. Für die nachfolgende Erläuterung wird angenommen, daß der Gegenstand 8 wenigstens ein Element aus der ersten Periode des Periodischen Systems enthält. Ein solches Element liefert infolge der Anregung seiner K-Strahlen ultraweiche Röntgenstrahlen. Die charakteristischen Wellenlängen dieser Elemente liegen beispielsweise in dem Bereich zwischen etwa 200 und 4-5 12 Ä. Ein Einkristall 10, der beispielsweise aus kristallisiertem Gips bestehen kann, ist drehbar um eine Welle 11 angebracht, derart, daß er von einem Teil der vom Gegenstand 8 ausgesandten Röntgenstrahlen getroffen wird. Auf die übliche Weise reflektiert oder bricht der Einkristall 10 ausgewählte Wellenlängen dieser Röntgenstrahlen in bestimmten Richtungen gegenüber seiner Oberfläche, wie dies durch gestrichelte Linien in der Zeichnung angegeben ist. Eine schematisch angegebene, mit einem Spalt versehene Platte 12 ist drehbar um die gleiche Welle 11 wie der Einkristall 10 angeordnet. Weiter sind geeignete mechanische Kupplungen vorgesehen, die schematisch durch ein Zahnradpaar 13 dargestellt werden und bewirken, daß die Platte 12 sich um die Welle 11 mit einer Winkelgeschwindigkeit dreht, die das Zweifache der Winkelgeschwindigkeit des Kristalls 10 ist. Die USA.-Patentschrift 2 449 066 beschreibt eine übliche Einrichtung dieser Art, mittels deren dieses Drehverhältnis von 2 :1 zwischen einem Kristall und einem Detektor erzielbar ist. Wie in diesem Patent angegeben ist. bestimmt der Winkel zwischen dem Einkristall 10 und dem Spalt in der Platte 12 und dem Gegenstand 8, welche der vielen Wellenlängen, die in der vom Gegenstand 8 ausgesandten Strahlung vor-

banden sind, nach dem übrigen Teil der Vorrichtung weitergeleitet werden. Dieser Winkel kann mittels eines Zeigers und einer Skala angezeigt werden, wie dies bei 15 dargestellt ist. Eine Blende 16 ist zwischen der Röntgenröhre 7 und dem Gegenstand 8 und zwischen dem Gegenstand 8 und der Platte 12 angeordnet und verhindert, daß Strahlung aus der Röhre 7 unmittelbar auf den Kristall 10 fällt und auch, daß vom Gegenstand 8 ausgesandte Röntgenstrahlen unmittelbar durch den Spalt in der Platte 12 hindurchgehen, ohne vorher auf den Kristall 10 zu fallen. Gemäß der vorstehend verwendeten Bezeichnungen liegen sämtliche bisher beschriebenen Teile innerhalb des Gegenstandsraums der Vorrichtung. Wie man bemerken wird, enthält dieser Raum Mittel zum Erzeugen der Primärstrahlung und den Prüfling 8, der die ultraweiche Röntgenstrahlung abstrahlt, sowie Mittel zum Beeinflussen, Regeln oder Aussieben von Teilen dieser Röntgenstrahlen für verschiedene Zwecke, d. h. die Teile 10 und 12.

Die rechte Hälfte der Vorrichtung nach Fig. 1 enthält die Meßkammer. Die Meßkammer besteht aus einem zylindrischen, leicht gekrümmten, leitenden Mantel 19, der von Metallwänden 20, 21, 22 und 23 des Gehäuses gebildet wird, und aus einem Metalldraht 24 mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,5 mm, der sich gemäß der Achse des leitenden Mantels 19 erstreckt, jedoch mittels einer Isolierperle 25, die in die Wand 22 des Gehäuses eingeschmolzen ist, gegen diesen Mantel isoliert ist. Wie aus Fig. 2 deutlicher ersichtlich ist, ist die Meßkammer durch einen langgestreckten Schlitz 26 in der Wand 21 dieses leitenden Mantels 19 zugänglich. Der Mantel 19 und der Draht 24 bilden die Kathode bzw. die Anode eines Strahlungsnachweisgerätes oder Zählers. Zum Anlegen einer verhältnismäßig hohen regelbaren Spannung zwischen dem Anodendraht 24 und dem Kathodenmantel 19 dient die Spannungsquelle 27, mit der ein Widerstand 28 in Reihe geschaltet ist, dem auf übliche Weise elektrische Ausgangssignale entnommen werden können. Die elektrischen Signale, die impulsförmig sein können, werden in der üblichen Weise benutzt, beispielsweise indem sie gezählt und die Ergebnisse registriert werden. Um Zählwirkung in der Meßkammer zu erzielen, ist das Gehäuse 5 mittels einer Gasquelle 30, die über einen geeigneten Druckregeler 31, beispielsweise einen Niederdruckregeler, an das Gehäuse angeschlossen ist, mit einem geeigneten ionisierbaren Gas gefüllt. An das Gehäuse 5 ist auch eine Pumpe 32 von üblicher Ausführungsform angeschlossen, mittels deren gewünschtenfalls das Gehäuse 5 entlüftet und/oder der Druck des Gases im Gehäuse 5 bis unterhalb des Umgebüngsdruckes geregelt werden kann. Ein Druckmesser 33 mißt den Gasdruck innerhalb des Gehäuses und zeigt ihn an. Der Gegenstandsraum und die Meßkammer stehen in offener Verbindung miteinander durch den Schlitz 26, so daß ein gemeinsames Gas unter dem gleichen Druck in beiden Gebieten der Vorrichtung vorhanden ist. Die Kathode und die Anode in der Meßkammer sind in der dargestellten Form gestaltet, um eine Auffangfläche auf einen großen Winkel zt; erzielen, so daß in jeder Lage des Kristalls 10 und dei Platte 12 innerhalb eines bestimmten Drehwinkels di; reflektierten Strahlen in den zur Ionisation dienender Teil der Meßkammer gelangen.

Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, durchlaufet die vom Gegenstand 8 ausgesandten ultraweicher Röntgenstrahlen eine optische Bahn zum Einkristal 10. Bestimmte Wellenlängen dieser Röntgenstrahl ei

werden vom Einkristall 10 und der Platte 12 selektiert und zum Schlitz 26 weitergeleitet, der den Eingang zur Meßkammer bildet. Die Weglänge für die ultraweichen Röntgenstrahlen vom Gegenstand bis zur Meßkammer ist etwa gleich L₁, wie dies in der Zeichnung angegeben ist. Die Strahlen, die diesen W^reg zurücklegen, gelangen durch den Schlitz 26 in die Meßkammer. Die Weglänge in der Meßkammer, die von der einfallenden Strahlung zurückgelegt wird, ist etwa gleich L₂. Die Strahlen, die nicht von dem in der Meßkammer befindlichen Gas absorbiert werden, gehen in der am weitesten entfernten Wand 20 verloren oder verlassen durch diese Wand 20 hindurch die Vorrichtung. Zu diesem Zweck kann die Wand 20 aus einem sehr dünnen leitenden Material, z.B. Beryllium, bestehen, das verhältnismäßig gut für Röntgenstrahlen durchlässig ist. Die ultraweichen Röntgenstrahlen, die vom Gas in der Meßkammer absorbiert werden, erzeugen Ionenpaare, die von der Anode und der Kathode angezogen und aufgefangen werden, so daß sie elektrische Signale im Ausgangskreis über den Widerstand 28 liefern.

Gemäß der Erfindung befindet sich das gleiche Gas in der Meßkarnmer wie in der Analysenkammer; dennoch hat es den Anschein, als ob dieses Gas im Gegenstandsraum die ultraweichen Röntgenstrahlen zur Meßkammer weiterleitet, während dasselbe Gas in der Meßkammer die gleichen W^rellen absorbiert und dadurch brauchbare elektrische Information liefert. Der Grund dieses scheinbaren Widerspruchs erfolgt unmittelbar aus einem der Hauptmerkmale der Erfindung, d. h. der Wahl einer Geometrie für die Analysenkammer (Gegenstandsraum) und die Meßkammer, bei der bestimmte erwünschte Strahlen zur Meßkammer weitergeleitet und in ihr absorbiert werden, während andere, unerwünschte Strahlen im Gegenstandsraum absorbiert werden oder die Vorrichtung verlassen. Es besteht somit infolge der baulichen Gestaltung gemäß der Erfindung als einer ihrer Hauptvorteile etwas, das als »geometrische Diskrimination« unerwünschter Strahlen bezeichnet werden könnte. Dies wird nachfolgend näher erläutert.

Alle Gase weisen eine gewisse Absorption von und zugleich eine gewisse Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen sämtlicher Wellenlängen auf. Das Verhältnis zwischen Absorption und Durchlässigkeit einer bestimmten Weglänge eines Gases hängt von der Wellenlänge der betreffenden Strahlung und von der Zusammensetzung und dem Druck des Gases ab. Im allgemeinen kann bei einer gegebenen Weglänge die Absorption des Gases dadurch gesteigert werden, daß sein Druck erhöht oder seine Zusammensetzung in dem Sinne geändert wird, daß es ein Element höherer Ordnungszahl enthält. Andererseits kann für ein Gas mit bestimmter Zusammensetzung und bestimmten Druck die Absorption dadurch gesteigert werden, daß die Länge des Weges, den die Strahlung in diesem Gas zurücklegt, vergrößert wird. Die Erfindung benutzt diese Grundsätze, um die »geometrische Diskrimination« unerwünschter Strahlung zu bewirken, wodurch diese nicht absorbiert wird und in der Meßkammer keinen Spannungs- (bzw. Strom-) Anteil liefern kann. Dies wird dadurch erzielt, daß eine Analysenkammer mit einer begrenzten Länge und eine Meßkammer begrenzter Länge in einem vorherbestimmten Verhältnis vorgesehen werden. Wenn aus weichen und harten Strahlen bestehende Strahlung, wobei »weich« Strahlen mit längerer Wellenlänge und »hart« Strahlen kürzerer Wellenlänge bedeutet, einen bestimmten Weg im Gegenstandsraum und in der

Meßkammer zurücklegt, stellt es sich heraus, daß die Absorption auf diesem Weg von der Wellenlänge abhängig ist. Insbesondere werden Strahlen mit längeren Wellenlängen größtenteils in der Analysenkammer absorbiert, so daß sie in der Meßkammer nur einen sehr niedrigen Zählwirkungsgrad liefern. Die sehr harte Strahlung wird nur in geringem Maße in der Analysenkammer und in der Meßkammer absorbiert und verläßt somit nahezu völlig die Vorrichtung, ίο Der Absorptionswirkungsgrad der Meßkammer ist am höchsten für die Strahlung mit dazwischenliegenden Wellenlängen, wobei der Absorptionswirkungsgrad für die weicheren und härteren Strahlungen niedriger ist. Infolgedessen enthält die elektrische Ausgangsspannung, die von dem relativen Absorptionswirkungsgrad der Meßkammer abhängig ist, vorwiegend Anteile aus der dazwischenliegenden Strahlung und eine geringere Menge Anteile aus der weicheren und härteren Strahlung. Mit Hilfe der räumlichen Abmessungen in der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich selektive Absorption in der Analysenkammer, um die in den erzeugten ultraweichen Röntgenstrahlen vorhandenen Wellenlängen zu trennen, so daß vorwiegend die erwünschte Wellenlänge gemessen wird.

Aus vorstehendem dürfte einleuchten, daß die Weglänge L₁ im Analysenraum einen bestimmten Wert aufweisen muß. Dies erfolgt aus dem Umstand, daß zum Erzielen »geometrischer Diskrimination« der Weg durch das Gas in der Meßkammer eine gewisse Länge besitzen muß, wodurch die weicheren Strahlen größtenteils absorbiert werden und diese Absorption nicht gemessen wird. Hierbei muß in Erwägung gezogen werden, daß die Absorption der Strahlung im Gas, bei der Ionenpaare entstehen, nicht auf einen einzigen Punkt im Raum beschränkt ist, sondern tatsächlich infolge der Diffusion der Ladungen und Streuungswirkung einen bestimmten Rauminhalt bestreicht. Die Grenzen der Analysenkammer und der Meßkammer müssen deutlich abgegrenzt werden in dem Sinne, daß die Absorption im Gegenstandsraum keinen Einfluß auf den Ausgangskreis ausübt, der mit der Meßkammer gekoppelt ist. Die Analysenkammer darf somit nicht so klein sein, daß das Auftreten der vorstehend beschriebenen Effekte in den beiden Gebieten verhindert wird. Aus Untersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, hat sich herausgestellt, daß die Weglänge im Analysenraum wenigstens 1 cm lang sein muß. Selbstverständlich ist in einer Analysenkammer mit Streusystem, wie es in Fig. 1 angegeben ist, die Weglänge in dieser Kammer viel größer. Weiter muß im allgemeinen die Meßkammer möglichst nahe bei der Quelle der ultraweichen Röntgenstrahlen angeordnet werden, und die obere Grenze von L₁ ist somit von der Anzahl und den Abmessungen der im Analysenraum befindlichen Organe abhängig.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Druck des für die Analysenkammer (Gegenstandsraum) und die Meßkammer gemeinsamen Gases im Gehäuse geregelt, um dadurch die selektive Absorption auf der gesamten Weglänge zu ändern und infolgedessen bei der Ermittlung der Strahlung einer gewünschten Wellenlänge eine möglichst vollständige Absorption in der Meßkammer zu erzielen. Das heißt, daß durch eine bestimmte räumliche Anordnung, wie sie in der Zeichnung angegeben ist, der Zählwirkungsgrad in der Meßkammer einen Höchstwert für eine bestimmte Strahlungswellenlänge aufweist. W^renn nun z. B. eine Strahlung größerer Wellenlänge ge-

messen werden soll, wird der Druck des Gases im gemeinsamen Gehäuses herabgesetzt. Diese Herabsetzung hat eine geringere Absorption der Strahlen längerer Wellenlänge in der Analysenkammer und somit eine Verschiebung des größten Zählwirkungsgrades zum Gebiet größerer Wellenlängen zur Folge. Es stellt sich heraus, daß bei einem bestimmten Druck der höchste Zähl wirkungsgrad für eine bestimmte Strahlung größerer Wellenlänge in der Meßkammer erreicht wird. Wenn dagegen vorwiegend eine Strahlung mit kürzerer Wellenlänge gemessen werden soll, muß der Gasdruck im Gehäuse 5 gesteigert werden, wodurch gemäß den vorstehenden Erläuterungen der höchste Zählwirkungsgrad in der Meßkammer sich in Richtung der Strahlung mit kürzerer Wellenlänge verschiebt. Für jede einzelne Geometrie oder jedes Verhältnis der Weglängen im Analysenraum und in der Meßkammer besteht innerhalb gewisser Grenzen, wie nachstehend erläutert wird, ein bestimmter Gasdruck, bei dem die Meßkammer für eine bestimmte Strahlung einen Höchstwert des Zählwirkungsgrades liefert. Wenn somit die nachzuweisende Wellenlänge bekannt ist. ist es nur erforderlich, einen bestimmten Druck des gemeinsamen Gases innerhalb des Mantels einzustellen, welcher Druck auch bekannt ist. Diese Druckänderung ist ohne Schwierigkeit mit Hilfe der Druckregelmittel 31 und der Pumpmittel 32 in Zusammenarbeit mit der Gasquelle 30 erzielbar.

Diese Möglichkeit, um den Zählwirkungsgrad für eine bestimmte Wellenlänge möglichst zu steigern im Vergleich zu anderen Wellenlängen, vereinfacht in erheblichem Maße die Benutzung der elektrischen Ausgangsinformation zur Analyse des Gegenstandes 8. Erstens wird das Grundrauschen infolge von durch die primären Röntgenstrahlen erzeugten Streustrahlen verringert. Zweitens ist. wenn wenigstens zwei ultraweiche Röntgenstrahlungen unterschiedlicher Wellenlängen in die Meßkammer eintreten, der Zählwirkungsgrad des Nachweises einer der Strahlungen höher als derjenige der anderen Strahlung.

Im allgemeinen enthält somit die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen durch einen Mantel umschlossenen Raum, der ein gemeinsames Gas enthält und aus einem Gegenstandsraum mit einer Weglänge L₁, in dem ultraweiche Röntgenstrahlen erzeugt werden und beeinflußt oder geregelt werden können, und aus einer Meßkammer mit einer Weglänge L₂ besteht, in der die ultraweichen Röntgenstrahlen nachgewiesen und in Zählimpulse umgewandelt werden. Die Beziehung zwischen dem Zähl wirkungsgrad und einer Strahlung bestimmter Wellenlänge in der Meßkammer, dem Druck und der Zusammensetzung des gemeinsamen Gases und der Geometrie der Vorrichtung läßt sich mathematisch wie folgt ausdrücken:

wobei F der fraktionelle Zählwirkungsgrad der Röntgenstrahlen ist. die in die Meßkammer gelangen,——

der Massenabsorptionskoeffizient in cm²/g ist, υ₍₁ die Dichte dv'S gemeinsamen Gases unter standardisierten Verhältn'sseii von Umgebungstemperatur und Atmosphärend -uck in g'/cm³ ist, P der Druck des Gases in der Vor' 'chtung in Atmosphären oder Bruchteilen einer At. losphäre ist. L₁ die Weglänge im Gegentandsraum in cm und L., die Weglänge in der Meßirammer gleichfalls in cm ist. Indizes m und d sind den beiden griechischen Buchstaben ρ zugesetzt um Verwechselung zu verhindern. Im übrigen sind sie die auf diesem Gebiet üblichen Symbole. Aus der Gleichung (1) läßt sich beweisen, daß

wobei F_max der höchste erzielbare Zählwirkungsgrad in der Meßkammer und L₃ die Gesamtweglänge ist,

ίο die gleich L₁ + L₂ ist. Die wichtigste Tatsache, die von der Gleichung (2) ableitbar ist, ist die, daß der höchste Zählwirkungsgfad F_max in der Meßkammer nur von der Geometrie der Vorrichtung abhängig ist, während er unabhängig vom Druck oder von der Zusammensetzung des Gases ist. Durch Kombination der Gleichungen (1) und (2) für den höchsten Zählwirkungsgrad ergibt sich:

PL₉

Das linke Glied kann als »Regelzahl« bezeichnet werden, d. h. das Produkt aus dem Gasdruck und der Weglänge in der Meßkammer. Diese Regelzahl ist eine Funktion der Geometrie der Vorrichtung für ein bestimmtes Gas und eine bestimmte Wellenlänge und gibt diejenigen Kombinationen von Druck und Weglänge in der Meßkammer an, bei denen der größte Zählwirkungsgrad für eine bestimmte Strahlung erzielt wird. Mit anderen Worten, für jede Kombination des Drucks und der Weglänge, die die Gleichung (3) erfüllt, ist die Vorrichtung auf den höchsten Zählwirkungsgrad für eine bestimmte Strahlung »abgestimmt«. Andere Erwägungen schreiben jedoch Grenzen für diese Regelzahlen vor, und gemäß der Erfindung werden nur die Vorrichtungen als in den Rahmen der Erfindung fallend betrachtet, die Regelzahlen zwischen 0,01 und 400 ergeben.

Die Faktoren, die den Bau einer praktisch brauchbaren Vorrichtung bestimmen, sind: Der Bereichvon Gasdrücken innerhalb des Mantels, die ohne Schwierigkeit mit Hilfe von käuflich erhältlichen Geräten erzielbar sind, die Weglänge L₁ des Gegenstands-

4-5 raumes und die Weglänge L₂ der Meßkammer. Bei einer praktisch brauchbaren Vorrichtung soll der Druck des gemeinsamen Gases zwischen 0,01 und 2 atm liegen. Niedrigere Gasdrücke lassen sich schwierig aufrechterhalten und sind schlecht regelbar; für einen Druck von mehr als 2 atm bereitet der Bau des gasdichten Mantels Schwierigkeiten. Die Weglänge L₂ der Meßkammer kann zwischen etwa 1 cm und etwa 200 cm liegen- Der Mindestwert wird auch hier durch die Anforderung bestimmt, daß die Meßkammer und der Gegenstandsraum deutlich getrennt sein müssen. Wenn man L₂ zu klein gestaltet, ist es möglich, daß infolge von Absorption am Rande oder sogar im wirksamen Gebiet der Meßkammer gebildete Ionenpaare verlorengehen und somit nicht zum Entstehen elektrischer Impulse beitragen. Der Höchstwert wird durch die Anforderung gegeben, daß die Vorrichtung handlich bleiben muß. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Abmessung von L₁ von den Organen abhängig, die im Gegenstandsraum vorhanden sind. Für die in Fig. I angegebene Situation, bei der ein Gegenstand, ein Streuungsorgan und ein Strahlenbegrenzer im Gegenstandsraum angeordnet sind, ist selbstverständlich die Weglänge der Strahlen im Gegenstandsraum erheblich, beispielsweise 20 cm oder mehr. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfüh-

rungsform, die nachstehend näher beschrieben wird, ist die Abmessung der Weglänge im Gegenstandsraum weniger groß. Die Strahlungen, auf die die Vorrichtung »abgestimmt« ist, sind die K-Strahlungen der Elemente der ersten Periode des Periodischen Systems. Die einzige übrigbleibende Unbekannte ist ein geeignetes Gas, mit dem die Ergebnisse der Erfindung erzielbar sind. Durch Substitution in Gleichung (3) und mit Rücksicht auf weitere beschränkende Bedingungen für die Vorrichtung hat sich herausgestellt, daß nur wenige Gase in der Vorrichtung nach der Erfindung brauchbar sind. Diese Gase sind Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Neon, Methan und möglicherweise einige weitere Gase mit einem niedrigen Molekulargewicht. Mit anderen Worten, nur diejenigen Gase sind brauchbar, die eine verhältnismäßig niedrige Absorption für weiche Röntgenstrahlen aufweisen. Helium ist das geeignetste Gas, weil es einen ausreichend hohen Zählwirkungsgrad für die ultraweichen Röntgenstrahlen liefert innerhalb eines leicht zu verwirklichenden Druckbereiches und für jede praktisch ausführbare Geometrie. Einige Vorrichtungen nach der Erfindung werden nachstehend näher beschrieben.

I. Für einen Wirkungsgrad in der Meßkammer von 50°/o, d. h. das Zählen von 50°/o der Röntgenstrahlenphotonen, die bei der Quelle der ultraweichen Röntgenstrahlen erzeugt werden, ist das Verhältnis L₁: L₃ = 0,22. Dieses Verhältnis erfolgt aus Gleichung (2). Bei einer Gesamtweglänge L_s von 30 cm ist L₂=23,4cm und 1^=6,6 cm. Bei dieser Geometrie ergibt sich »Abstimmung« oder maximales Ansprechen des Gerätes auf die K-Strahlung von Bor bei Verwendung von Helium als dem gemeinsamen Gas unter einem Druck von 0,04 atm. Für Kohlenstoff ist der günstigste Druck 0,105 atm, für Stickstoff 0,277 atm, für Sauerstoff 0,608 atm und für Fluor 0,918 atm. Es wird somit mit den angegebenen Abmessungen ein Zählwirkungsgrad von 50% für die ultraweichen Röntgenstrahlen in der Meßkammer erzielt mit einem Bereich von Heliumdrücken von 0,04 bis etwa 0,9 atm. Die Regelzahlen für dieses Beispiel liegen zwischen 0,943 und 21,23. Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß die Länge des Gegenstandsraumes verhältnismäßig klein ist und gegebenenfalls nicht ausreicht, um ein Streuungsorgan der in Fig. 1 dargestellten Art unterzubringen. Dies wird dadurch erleichtert, daß das Verhältnis zwischen L₁ und L₂ größer gemacht wird, was jedoch den Zählwirkungsgrad herabsetzt. Eine derartige \^rorrichtung wird im Beispiel II beschrieben.

II. Bei einer Gesamtweglänge von 30 cm, jedoch einem Verhältnis zwischen L₁ und L₃ von 0,75, ergibt sich ein Höchstwert des Zählwirkungsgrades von 10% für die ultraweichen Röntgenstrahlen in der Meßkammer. In diesem Fall ist L₁ = 22,5 cm und L₂ = 7,5 cm. Für Abstimmung auf die K-Strahlung von Bor wird ein Heliumgasdruck von 0,0236 atm benutzt, für Kohlenstoff ein Druck von 0,059 atm, für Stickstoff 0,158 atm, für Sauerstoff 0,355 atm und für Fluor 0,53 atm. In diesem Beispiel liegen die Regelzahlen zwischen 0,1773 und 3,995.

III. Bei einer Weglänge L₁ im Gegenstandsraum, die gleich der Weglänge L₂ in der Meßkammer ist, und bei einer Gesamtwegfänge von 13 cm ist der maximale Zählwirkungsgrad in der Meßkammer 25%. Auch hier ist das gemeinsame Gas Helium.

Fig. 3 zeigt Ergebnisse, die mit einer Vorrichtung nach Beispiel III erzielt worden sind. Diese Figur ist eine graphische Darstellung, in welcher der frak-

tionelle Zähl wirkungsgrad in der Meßkammer für bestimmte Wellenlängen als Ordinate und der Gasdruck des Heliums als Abszisse aufgetragen sind. Fig. 3 zeigt vier Kurven, die den Zählwirkungsgrad in der Meßkammer bei derjenigen Geometrie der Weglängen im Gegenstandsraum und in der Meßkammer, bei der L₁ = L₂ = 6,5 cm, für die wichtigsten Fluoreszenzstrahlungen, d. h. die K-Strahlungen, von vier Elementen der ersten Periode des Periodischen Systems darstellen. Die Kurve 45 gibt den Zählwirkungsgrad in Abhängigkeit von dem Gasdruck für die K-Strahlung von Sauerstoff an, die Kurve 46 von Stickstoff, die Kurve 47 von Kohlenstoff und die Kurve 48 von Bor. Aus Fig. 3 geht hervor, daß jede Kurve einen Scheitel bei einem bestimmten Druck des Heliums aufweist. Mit anderen Worten, durch Einstellung des Heliumdrucks innerhalb des Gehäuses auf einen bestimmten Wert und bei der vorstehend beschriebenen Geometrie besitzt der Zählwirkungsgrad in der Meßkammer einen Höchstwert für eine bestimmte Strahlungswellenlänge. Außerdem sind die Scheitelwerte für die Elemente 5 bis S_j die in der ersten Periode des PeriodischenSystems nebeneinanderliegen, verhältnismäßig weit voneinander entfernt, so daß bei einem bestimmten Druck des Heliums der hohe Wirkungs-' grad, der einer selektierten Wellenlänge entspricht, sich stark von dem niedrigeren Zähl wirkungsgrad für die charakteristische Fluoreszenzstrahlung eines benachbarten Elements der gleichen Periode abhebt. Es ist beispielsweise bei einem Heliumdruck von 0,45 atm der Zählwirkungsgrad in der Meßkammer für die K-Strahlung von Stickstoff 25%. Ferner ist bei diesem gleichen Druck der Zählwirkungsgrad in der Meßkammer für die K-Strahlung von Sauerstoff nur 19%, für die K-Strahlung von Kohlenstoff 13% und für die K-Strahlung von Bqr praktisch Null. Infolgedessen ist die Information, die in den elektrischen Impulsen vorhanden ist, die im mit der Meßkammer gekoppelten Ausgangskreis auftreten, an erster Stelle repräsentativ für die Intensität der K-Strahlungen von Stickstoff. Der Grund dieser starken Unterschiede im Zähl wirkungsgrad für die K-Strahlungen von Elementen, die in der ersten Periode nebeneinanderliegen, welcher Grund auch der Hauptgrund ist, warum die Vorrichtung praktisch nur in den Bereichen ultraweicher und benachbarter Röntgenstrahlen brauchbar ist, liegt in den verhältnismäßig großen Wellenlängenunterschieden zwischen den K-Strahlungen dieser Elemente mit sehr niedriger Ordnungszahl und in den sehr starken Unterschieden im Wert des Massenabsorptionskoeffizienten für diese Wellenlängen zwischen verschiedenen Gasen. Wie im vorstehenden bereits erläutert wurde, ist die Verringerung des Zählwirkungsgrades für die Bor- und Kohlenstoff-K-Strahlungen beim gewählten Heliumdruck von 0,45 atm auf die Tatsache zurückzuführen, daß der größte Teil dieser weicheren Strahlung im Gegenstandsraum im Helium absorbiert wird, so daß ein sehr geringer Teil dieser Strahlung die Meßkammer erreicht. Umgekehrt gilt in bezug auf die härtere Strahlung, die durch Sauerstoff und Elemente höherer Ordnungszahl erzeugt wird, daß sie zum größten Teil sowohl vom Gegenstandsraum als auch von der Meßkammer hindurchgelassen wird und in der am weitesten entfernten Wand 20 verlorengeht oder das Gehäuse völlig verläßt. Infolgedessen ist der Absorptionsgrad dieser Strahlung in der Meßkammer auch niedrig. Beim gewählten Heliumdruck von 0,45 atm wird jedoch ein verhältnismäßig großer Teil der K-Strahlung von Stickstoff in der Meß-

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kammer absorbiert, und diese Absorptionswirkung liefert die Mehrheit von Ionenpaaren, die von der Anode und Kathode in der Meßkammer aufgefangen werden.

Für Elemente höherer Ordnungszahl, die z. B. in der dritten oder einer höheren Periode des Periodischen Systems liegen, sind die vorstehend beschriebenen Wirkungen nicht erzielbar. Dies ist auf die geringeren gegenseitigen Unterschiede in der Wellenlänge zwischen den K-Strahlungen benachbarter Elemente höherer Ordnungszahl und auf den geringeren Unterschied in Massenabsorptionskoeffizienten für diese Wellenlängen bei verschiedenen Gasen zurückzuführen.

Aus der graphischen Darstellung der Fig. 3 geht hervor, daß die Meßkammer am empfindlichsten ist bei Heliumdrücken, die zwischen etwa 1 und etwa 0.1 atm liegen. Die entsprechenden Regelzahlen für L₂ = 6,5 cm sind 6,5 und 0,65. Die entsprechende Geometrie ist sehr günstig, weil Drücke dieser Größen-Ordnung verhältnismäßig leicht erzielbar und regelbar sind. Aus dem Vorstehenden dürfte jedoch einleuchten, daß die Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Geometrie der Weglängen in der Analysenkammer (Gegenstandsraum) und in der Meßkammer beschränkt ist. Es sind im Gegenteil viele Abänderungen möglich, sowohl in der Gesamtlänge der kombinierten Weglängen als auch im Verhältnis der Weglänge im Gegenstandsraum zu derjenigen in der Meßkammer, innerhalb der vorstehend erwähnten Grenzen, ohne daß vom Grundsatz der Erfindung abgewichen wird. Außerdem sind die erwünschten Ergebnisse nur mit bestimmten Gasen erzielbar, d.h. mit denjenigen Gasarten, deren lineare Absorptionskoeffizienten bei Atmosphärendruck im Bereich der entsprechenden Koeffizienten des Elements Neon und anderer Elemente niedriger Ordnungszahl liegen. Ein organisches Gas geringen Gewichts, beispielsweise Methan, fällt auch in den Rahmen der Erfindung. Der lineare Absorptionskoeffizient ist das Produkt aus dem Massen-

absorptionskoeffizient ----- und der Dichte o_ä bei Atmosphärendruck. Wenn beispielsweise ein Gas Anwendung findet, das einen höheren linearen Absorptionskoeffizienten und somit eine höhere Absorption aufweist, beispielsweise Argon, würde es unmöglich sein, eine Vorrichtung mit begrenztem L₁ zu bauen, die auf die K-Strahlungen der Elemente der ersten Periode des Periodischen Systems innerhalb des Bereiches der vorstehend erwähnten Drücke abstimmbar wäre. Infolgedessen würden bei der letzteren Bauart die Regelzahlen außerhalb des gewünschten Bereiches liegen.

Fig. 4 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dar, die in etwas verschiedener Weise betrieben werden kann. Die Vorrichtung nach Fig. 4 weist einen Mantel 50 auf, der gasdicht ist und in dem eine Quelle 51 ultraweicher Röntgenstrahlen untergebracht ist. Diese Quelle51 ist ein fluoreszierender Gegenstand, der Elemente aus der ersten Periode des Periodischen Systems enthält. Es wird angenommen, daß diese Quelle 51 wenigstens zwei ultraweiche Röntgenstrahlungen verschiedener Wellenlänge liefert. Innerhalb des Mantels 50 ist weiter eine Meßkammer 53 angebracht, deren Länge L₂ ist. Die Meßkammer 53 besteht aus einem hohlen Metallzylinder 54, an dessen oberem Ende ein isolierter Teil 55 angebracht ist. Auf diesem isolierten Teil 55 ist ein Anodendraht 56 befestigt, der gemäß der Achse des Zylinders 54 verläuft. Mit dem Anoden-

draht 56 und dem Zylinder 54 ist ein Ausgangskreis gekoppelt, der eine Spannungsquelle 57 und einen Widerstand 58 enthält. Der Zylinder 54 bildet eine Kathode, die gemeinsam mit dem Anodendraht 56 einen Zähler vom Geiger-Müller-Typ bildet, wobei die Erzeugung von Ionenpaaren durch ein einfallende Strahlen absorbierendes Gas Ausgangsimpulse am Widerstand 58 liefert, wenn diese Ionenpaare von der Kathode und Anode aufgefangen werden. Das Zählen im Mantel 50 erfolgt somit innerhalb der Meßkammer auf einer mittleren Weglänge L₂. Die Analysenkammer (Gegenstandsraum), d.h., der Raum zwischen der Quelle ultraweicher Röntgenstrahlen und der Meßkammer, weist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, eine mittlere Weglänge auf, die etwa gleich L₁ ist. Das hintere Ende des Zylinders 54 ist offen, so daß Strahlen, die nicht im Gebiet des Zylinders 54 absorbiert werden, die Meßkammer verlassen und in einen Teil innerhalb des Mantels gelangen, wo sie nicht wirksam ist. Der Wert der Absorption auf der Gesamtweglänge L₁ und L₂ ist von der Beschaffenheit der Strahlung abhängig, die von der Quelle 51 ausgesandt wird. Infolgedessen werden entsprechend dem. in bezug auf Fig. 1 erläuterten die weicheren Teile der Strahlen vorwiegend im Gegenstandsraum absorbiert, wobei sie eine verhältnismäßig geringe Anzahl Zählungen oder Impulse im Ausgangskreis liefern. In ähnlicher Weise werden die härteren Strahlungen von der Analysenkammer (Gegenstandsraum) und von der Meßkammer hindurchgelassen und auch eine verhältnismäßig geringe Anzahl Zählungen im Ausgangskreis liefern. Dahingegen ist in der Meßkammer der Zählwirkungsgrad der zwischenliegenden Strahlungen am höchsten und liefert somit die größte Zahl von Ausgangsimpulsen.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung enthält Mittel zum Verschieben der Meßkammer 53, so daß das Verhältnis L₁: L₂ zwischen den Weglängen im Gegenstandsraum und in der Meßkammer beliebig änderbar ist. Diese Mittel können beispielsweise aus einem Organ 60 bestehen, das beweglich in einer Wand 61 des Mantels 50 angeordnet und auf der Unterseite mit einer gezahnten Bahn 62 versehen ist, die außerhalb des Mantels liegt. Mit dieser gezahnten Bahn 62 ist ein Ritzel 63 gekuppelt, das von einem Motor 64 bekannter Ausführungsform gedreht oder angetrieben werden kann. An den Mantel ist auch eine mit Gas. z. B. Helium, gefüllte Vorratskammer 66 angeschlossen. Über ein Druckregelventil 67 ist auch ein< Pumpe 68 an den Mantel angeschlossen. Mit Hilf« dieser drei Organe 66, 67 und 68 kann ein bestimmte; Gas unter einem bestimmten Druck in den Mantel 5( eingebracht werden. Ein Druckanzeigegerät 69 er möglicht es, diesen Druck zu messen und zu über wachen. Schließlich sind Mittel 70 vorgesehen, mi deren Hilfe der Motor 64 gewünschtenfalls mit den Druckregelventil 67 gekuppelt werden kann. Die: wird nachstehend näher beschrieben.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung arbeitet ohm Zerstreuung und nur die Geometrie der Anordnung wird benutzt, um die Wellenlängen zu trennen, di< von der Quelle 51 ultraweicher Röntgenstrahlen aus gesandt werden. Auf diese Weise kann bei einem ge gebenen Verhältnis zwischen den Weglängen in de Analysenkammer (Gegenstandsraum) und in der Meß kammer ein Heliumdruck gewählt werden, bei den die Vorrichtung auf Strahlung einer bestimmte! Wellenlänge »abgestimmt« ist, d. h., daß die Emp findlichkeit der Meßkammer 53 für diese bestimmt Wellenlänge auf einen Höchstwert gesteigert isi

Claims

während ihre Empfindlichkeit für andere Wellenlängen verringert ist. Das Vorhandensein von Mitteln zum Verschieben der Meßkammer 53 längs der Achse der Vorrichtung, wodurch das Verhältnis zwischen den Weglängen in der Analysenkammer (Gegenstandsraum) und in der Meßkammer veränderlich ist, hat ferner den Vorteil, daß innerhalb eines bestimmten Druckbereiches der Wirkungsgrad der Meßkammer 53 bis zu einem Höchstwert gesteigert werden kann. Wenn beispielsweise ein Verhältnis L1 : L2 zwischen den Weglängen im Gegenstandsraum und in der Meßkammer von 1:1 bei einer Gesamtweglänge von 13 cm gewählt wird, so stellt sich heraus, daß bei einem Heliumdruck von 0,15 atm der Wirkungsgrad in der Meßkammer für die K-Strahlung von Kohlenstoff 25% ist. Es ist ein höherer Wirkungsgrad für diese K-Strahlung von Kohlenstoff erreichbar, wenn das Verhältnis zwischen den Weglängen im Gegenstandsraum und in der Meßkammer veränderlich ist und außerdem der Druck des Gases geändert wird. Wenn L1 = 2,85 cm und L2 = 10,15 cm und Helium unter einem Druck von 0,237 atm vorhanden ist, ist ein Wirkungsgrad in der Meßkammer von 50% erzielbar. Diese Zahlen sind von Gleichungen (2) und (3) abgeleitet. Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung hat weiter noch die Eigenschaft, daß sie ein sehr einfaches und dennoch ausreichend genaues \'erfahren schafft, mit dem rasch eine Vielzahl von unbekannten ultraweichen Röntgenstrahlungen aus der Quelle analysiert werden können. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte. Zunächst wird die Meßkammer 53 nach dem der Quelle 51 abgekehrten Ende des Mantels 50 gebracht. Dann tastet, während die Strahlen die optische Bahn längs der Achse des Mantels 50 verfolgen, die Meßkammer langsam den ganzen Raum längs der optischen Bahn ab, vom am weitesten entfernten Ende bis zu einer Lage in der Nähe der Quelle 51. Die Meßkammer 53 wird langsam von einem Ende des Mantels 50 zum entgegengesetzten Ende verschoben. Inzwischen werden laufend die Ionenpaare gezählt, die durch Absorption im Gas innerhalb der Meßkammer während ihrer Bewegung längs der optischen Bahn entstehen. Mit der so erhaltenen Information läßt sich eine graphische Darstellung bilden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, des Logarithmus der Anzahl Zählungen in Abhängigkeit von der Lage der Meßkammer 53 längs der Achse des Mantels 50. Dieser Abstand wird in Fig. 4 durch Z angegeben, wobei Z in dem Maße kleiner wird, wie die Kammer 53 sich der Quelle 51 nähert. Es ergibt sich eine Kurve 72 (Fig. 5), wenn die Quelle 51 zwei verschiedene ultraweiche Röntgenstrahlungen liefert. Die Kurve 72 ist das Ergebnis der unterschiedlichen Absorptionen der verschiedenen Strahlungen, die auf der Gesamtweglänge auftreten. Graphisch können die Neigungen der Enden der Kurve 72, d. h., die Neigungen der Asymptoten, bestimmt werden. Diese sind in der Figur als gestrichelte Linien 73 und 74 gezeichnet. Die Neigung dieser Linien ist ein unmittelbares Maß für die Energie der von der Quelle 51 ausgesandten Strahlung, und mit Hilfe bekannter Eichverfahren können diese Neigungen auf bestimmte Energien bezogen werden. Diese Energien können ihrerseits unmittelbar auf bestimmte K-Strahlungen von Elementen aus dem Periodischen System bezogen werden. Diese IetztereInformation identifiziert selbstverständlich die Elemente, welche die Strahlung bei der Quelle 51 liefern. Dieses Verfahren ist durch seine Einfachkeit und durch die Geschwindigkeit, mit der die Identifikation erfolgen kann, gekennzeichnet. Es eignet sich jedoch nicht dazu. Informationen hinsichtlich der Mengen der verschiedenen Elemente in einem unbekannten Gegenstand zu liefern. Die üblicherweise angewandte Technik zum Benutzen der elektrischen Impulse, die mit den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 4 erhalten werden, ist die gleiche wie bei der Röntgenstrahlenfluoreszenzspektrometrie. Dabei soll in Erwägung gezogen werden, daß ίο die elektrische Information keine absolute Anzeige von z. B. dem Verhältnis der Mengen der Elemente im Gegenstand ergibt. Es ist im Gegenteil irgendeine Art von Eichung erforderlich. In ihrer einfachsten Form besteht diese Eichung aus einer Vergleichstechnik, bei der die mit dem unbekannten Gegenstand erhaltene Information mit der Information verglichen wird, die unter den gleichen Verhältnissen mit einer Reihe bekannter Gegenstände erzielt ist, die auf gleiche Weise präpariert sind. Die vorstehend erwähnten, in den Fig. 1 und 4 dargestellten Vorrichtungen sind mit Helium als dem im Gegenstandsraum und in der Meßkammer der Vorrichtung befindlichen Gas beschrieben. Es wurde jedoch bereits darauf hingewiesen, daß außer Helium auch andere Gase Anwendung finden können. Mit Rücksicht auf die Eigenschaften, die sich auf die Durchlassung und Absorption von Strahlung beziehen, ist Wasserstoff ebenso gut wie Helium, aber seine Anwendung ist mit dem großen Nachteil verbunden, daß Wasserstoff leicht Anlaß zu Explosionen gibt, so daß seine Verwendung größte Sorgfalt erfordert. Für bestimmte Zwecke verdienen Neon oder Stickstoff den Vorzug, insbesondere dann, wenn die Absorptionsgrenze des Gases benutzt werden kann, um die Wellenlängen beiderseits dieser Grenze leicht zu trennen. Die elektrische Spannung an der Meßkammer kann so gewählt werden, daß die Kammer als Zähler vom Geigertyp oder als Proportionalzähler und in bestimmten Fällen sogar als Ionisationskammer wirkt. Beim Betrieb als Geigerzähler ergibt sich die größte Gasverstärkung und werden somit Signale mit der größten Amplitude im Ausgangskreis erzeugt. Die Zähler vom proportionalen Typ hat den Vorteil, daß Impulse erzeugt werden, deren Amplitude von der +5 Energie abhängig ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 1, bei der der Innendurchmesser des Zählers 19 etwa 6,5 cm ist (s. Beispiel III), der Drahtdurchmesser 0,5 mm ist und der Druck des Heliums zwischen 0,1 und 1 atm liegt, ist die Spannung für den Betrieb gemäß dem Geiger-Müller-Typ etwa 2200 V. Für die Verwendung als Proportionalzähler genügt eine Spannung von 1800 V. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Spannungsquelle 27 einstellbar dargestellt. Dies kann erforderlich sein, wenn es sich herausstellt, daß eine Spannung, die Zählwirkung in der Meßkammer bei Atmosphärendruck ermöglicht, viel zu hoch ist, um Zählwirkung bei z. B. 0,1 atm zu ermöglichen. Deshalb kann es erforderlich sein, die an die Meßkammer angelegte Spannung für jeden verschiedenen Druck innerhalb des Mantels einzustellen, und dies kann dadurch selbsttätig erfolgen, daß diese Spannungsquelle 27 mit dem Druckregel ventil 31 gekuppelt wird. , Patentansprüche: 55

1. Vorrichtung zur röntgenologischen Untersuchung von Stoffen aus der ersten Periode des Periodischen Systems mittels der bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen erzeugten Eigenstrahlung, die mit Hilfe eines ionisierbaren Gases zwischen

Elektroden gemessen wird, welche die Pole eines elektrischen Feldes sind mit dem Ziel, den Nachweiswirkungsgrad für eine bestimmte Wellenlänge der Eigenstrahlung des Prüflings erheblich zu steigern, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Analysenkammer und eine Meßkammer enthält, die miteinander in Verbindung stehen und von einem gemeinsamen, mit dem ionisierbaren Gas gefüllten Mantel umschlossen sind, und daß der geometrische Weg der Strahlung durch die Wellenlänge der Eigenstrahlung vorbestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Weglänge der zu messenden Strahlen vom Prüfling bis zur Meßkammer und der Weglänge in der Meßkamnier einstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weglänge der Strahlen in der Meßkammer und der Druck des ionisierbaren Gases so gewählt sind, daß ihr Produkt zwischen 0,01 und 400 liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des ionisierbaren Gases zwischen 0,01 und 2 atm liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ionisierbares Gas Anwendung findet, dessen linearer Absorptionskoeffizient für Röntgenstrahlen nicht größer als derjenige von Neon ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierbare Gas Helium ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführungsleitung und ein Druckregelventil mit dem Mantel verbunden sind und durch die Wand hindurch mit dem Gegenstandsraum in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenstandsraum außer dem zu untersuchenden Gegenstand ein bewegliches strahlenzerstreuendes Organ angeordnet ist, das die Strahlung des Gegenstandes auffängt und über einen Spalt ausbreitet, der die Verbindung zwischen dem Gegenstandsraum und der Meßkammer bildet, vor welchem Spalt ein Schirm angeordnet ist, der eine Öffnung zum Durchlaß der Strahlen enthält und durch die Bewegung des Organs bewegt wird, wobei die Öffnung sich längs des Spaltes bewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen