DE1094377B

DE1094377B - Battery-operated measuring device for ionizing radiation

Info

Publication number: DE1094377B
Application number: DEG27033A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Helmut Schwab
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-12
Filing date: 1959-05-12
Publication date: 1960-12-08

Description

Batteriebetriebenes Meßgerät für ionisierende Strahlung Für Strahlungsmessungen im Gelände oder an Orten, wo ein Anschluß an das Lichtnetz nicht möglich ist, werden batteriebetriebene Meßgeräte benutzt.Battery-operated measuring device for ionizing radiation For radiation measurements in the area or in places where a connection to the lighting network is not possible battery operated measuring devices used.

Diese tragbaren Geräte sollen möglichst klein und leicht sein und eine lange Lebensdauer ohne Batteriewechsel ermöglichen. Dabei werden Batterien mit geringer Spannung verwendet, und die benötigte Hochspannung für das strahlungsempfindliche Organ wird mit transistorbestückten Gleichspannungswandlern erzeugt. Derartige Gleichspannungswandler sind an sich bekannt. Für eine zuverlässige Eichung des Meßgerätes ist jedoch die Stabilisierung der erzeugten Hochspannung gegen Batteriespannungsschwankungen und Belastungsänderungen nötig.These portable devices should be as small and light as possible and enable a long service life without changing the battery. This is where batteries are used with low voltage used, and the high voltage needed for the radiation sensitive Organ is generated with transistor-equipped DC voltage converters. Such DC voltage converters are known per se. For a reliable calibration of the measuring device, however, is the Stabilization of the generated high voltage against battery voltage fluctuations and Load changes necessary.

Bei bereits bekannten Schaltungen zur Stabilisierung fließt dauernd Strom durch das Spannung normal, und die Batterie, welche diesen Strom liefern muß, wird dadurch unhandlich groß. Bei weiteren bekannten Schaltungen zur Stabilisierung werden Zenerdioden, Neumannzellen oder Koronastabilisatoren als Spannungsnormale verwendet. Diese Spannungsnormale besitzen den Nachteil, daß sie relativ teuer sind und sich daher für einfache Strahlungsmesser nicht eignen. In already known circuits for stabilization flows continuously Current through the voltage normal, and the battery, which must supply this current, becomes unwieldy as a result. In other known circuits for stabilization Zener diodes, Neumann cells or corona stabilizers are used as voltage standards used. These voltage standards have the disadvantage that they are relatively expensive and are therefore not suitable for simple radiation meters.

In einem batteriebetriebenen Meßgerät für ionisierende Strahlung, bei dem ein stabilisierter, mit Transistoren bestiickter Gleichspannungswandler aus einer niedrigen Batteriespannung die Hochspannung für das strahlungsempfindliche Organ erzeugt, ist der erfindungsgemäße Gedanke dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Hochspannung von einem Teil der Sekundärwicklung bzw. von einer zusätzlichen Sekundärwicklung des Übertragers im Gleichspannungswandler die Impulse in der Sperrphase über einen in Flußrichtung gepolten Gleichrichter einem Kondensator zugeführt werden, daß mit diesem Kondensator eine Glimmlampe verbunden ist, wobei der Kondensator periodisch zunächst durch die Impulse der Sperrphase bis zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen wird und sich dann über diese Glimmlampe bis zu deren Brennspannung entlädt. In a battery-operated measuring device for ionizing radiation, in which a stabilized DC / DC converter equipped with transistors from a low battery voltage the high voltage for the radiation-sensitive Organ produced, the inventive idea is characterized in that for Stabilization of the high voltage of part of the secondary winding or of one additional secondary winding of the transformer in the DC / DC converter, the pulses in the blocking phase via a rectifier polarized in the forward direction, a capacitor are supplied that a glow lamp is connected to this capacitor, wherein the capacitor periodically initially through the impulses of the blocking phase up to the ignition voltage the glow lamp is charged and then via this glow lamp up to their Burning voltage discharges.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung steuert der durch die-Glimmlampe fließende Strom obengenannten Transistor. Vor der Zuführung zum Transistor ist es zweckmäßig, diesen Strom zu verstärken. Ferner sind Maßnahmen getroffen, die die Glimmlampe vor sichtbarem und ultraviolettem Licht schützen, da dieses Licht bekanntlich die Zündspannung der Glimmlampe beeinflußt. According to a further feature of the invention, the controls by the glow lamp current flowing above transistor. Before being fed to the transistor it is expedient to amplify this current. Furthermore, measures are taken to ensure that the Protect the glow lamp from visible and ultraviolet light, as this is known to be light influences the ignition voltage of the glow lamp.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. The invention is based on the drawings, which embodiments represent, explained in more detail.

Die Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Strahlungsmeßgerätes nach der Erfindung. Wenn der Schalter 1 geschlossen wird, fließt ein langsam ansteigender Strom von der Batterie 2 durch die Primärwicklung 5 des übertragers 3 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8. Die in der Rückkopplungswicklung 4 des Übertragers 3 induzierte Spannung treibt durch die Emitter-Basis-Strecke des (Schalt-) Transistors 8 und den einstellbaren Widerstand 9 einen Strom, der den Transistor 8 weiter öffnet, bis der Kollektorstrom im Transistor 8 seinen Höchstwert erreicht (Stromflußphase). Dann bricht die Spannung in der Wicklung 4 zusammen, und der Transistor 8 wird gesperrt. Das schnelle Absinken des Stromes in Wicklung 5 erzeugt in den Wicklungen 6 und 7 eine Spannungsspitze, die über den Gleichrichter 10 den Glättungskondensator 11 auflädt (Sperrphase). Fig. 1 shows an embodiment of the radiation meter according to the invention. If the Switch 1 is closed, a slowly increasing flow flows Current from the battery 2 through the primary winding 5 of the transformer 3 and the emitter-collector path of the transistor 8. The induced in the feedback winding 4 of the transformer 3 Voltage drives through the emitter-base path of the (switching) transistor 8 and the adjustable resistor 9 a current that further opens the transistor 8, until the collector current in transistor 8 reaches its maximum value (current flow phase). Then the voltage breaks down in the winding 4 and the transistor 8 is blocked. The rapid decrease in the current in winding 5 generates in windings 6 and 7 shows a voltage spike, which via the rectifier 10 the smoothing capacitor 11 charges (blocking phase).

Dabei ist zu beachten, daß der Glättungskondensator 11 nur während der Sperrphase aufgeladen wird. Derartige an sich bekannte Gleichspannungswandler werden als Sperrwandler bezeichnet. Der Kondensator 12 erhöht den Wirkungsgrad des Gleichspannungswandlers. Wenn die ionisierende Strahlung im Geiger-Müller-Zählrohr 13 Entladungen hervorruft, fließen die Stromimpulse über den Zählrohrwiderstand 14, das Geiger-Müller-Zählrohr 13 und das Anzeigegerät 15, das beispielsweise die Dosisleistung in r/h anzeigt.It should be noted that the smoothing capacitor 11 only during the locking phase is charged. Such DC voltage converters known per se are called flyback converters. The capacitor 12 increases the efficiency of the DC-DC converter. When the ionizing radiation in the Geiger-Müller counter tube 13 causes discharges, the current pulses flow through the counter tube resistor 14, the Geiger-Müller counter tube 13 and the display device 15, for example the Displays dose rate in r / h.

Der Kondensator 16 glättet dabei die statistischen Schwankungen der Impulse. Am einstellbaren Widerstand 17 kann die Empfindlichkeit des Meßgerätes eingestellt werden. Die negativen Spannungsspitzen in der Sekundärwicklung 6 des Ubertragers 3, während der Sperrphase, laden über den in Flußrichtung gepolten Gleichrichter 18 auch den Kondensator 19 auf, bis die an ihm liegende Spannung die Zündspannung der Glimmlampe 20 überschreitet. Dann entlädt sich der Kondensator 19 über die Glimmlampe 20 bis zu deren Brennspannung. Der Entladungsstrom fließt durch die Glimmlampe 20, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 8 und die Primärwicklung 5 des Üi>ertragers 3 nach Masse. Dieser Entladungsstrom verhindert, daß der Transistor 8 während der Stromflußphase ganz geöffnet wird. Hierdurch wird die Stromaufnahme des Gleichspannungswandlers aus der Batterie und damit die erzeugte Hochspannung am Glättungskondensator 11 verringert. Die Stabilisierungsschaltung wirkt also in zweifacher Weise auf diese Hochspannung ein, wenn diese den Sollwert überschreitet. Ein Teil der vom Gleichspannungsteil gelieferten Leistung wird durch den über den Gleichrichter8 abfließenden Strom dem Hochspannungsteil entzogen. Die Stromaufnahme des Gleichspannungswandlers aus der Batterie geht dabei zurück. Der Leistungsverbrauch dieser Stabilisierungsschaltung ist gering, denn durch die Glimmlampe 20 fließen nur sehr kurze Stromimpulse.The capacitor 16 smooths the statistical fluctuations in the Impulses. On the adjustable resistor 17, the sensitivity of the measuring device can be set. The negative voltage peaks in the secondary winding 6 of the Transmitter 3, during the blocking phase, load over the polarized in the flow direction Rectifier 18 also the capacitor 19 until the voltage applied to it the ignition voltage the glow lamp 20 exceeds. The capacitor 19 then discharges via the glow lamp 20 up to their burning voltage. The discharge current flows through the glow lamp 20, the base-emitter path of the transistor 8 and the primary winding 5 of the Üi> carrier 3 by mass. This discharge current prevents the transistor 8 during the Current flow phase is fully opened. This reduces the current consumption of the DC / DC converter from the battery and thus the high voltage generated on the smoothing capacitor 11 decreased. The stabilization circuit thus acts on this in two ways High voltage on when it exceeds the setpoint. Part of that from the DC voltage part The power delivered is converted into the current flowing through the rectifier8 High voltage part withdrawn. The current consumption of the DC voltage converter from the The battery goes down. The power consumption of this stabilization circuit is low, because only very short current pulses flow through the glow lamp 20.

Die Schaltung nach Abb. 2 stellt eine Weiterentwicklung der Schaltung nach Abb. 1 dar. Gleich wie in der Schaltungsanordnung nach Abb. l fließt in der Stromflußphase der Strom aus der Batterie 21 über die Primärwicklung 24 des Übertragers 22, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 27 und den Schalter 28. Die in der Rückkopplungswicklung 23 des Übertragers 22 induzierte Spannung treibt den Strom durch die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 27 und den einstellbaren Widerstand 29. In der Sperrphase laden die Spannungsspitzen in den Sekundärwicklungen 25 und 26 über die Verdopplerschaltung, die aus den beiden Gleichrichtern 30 und 31, den Kondensatoren 32 und 33 und dem Widerstand 34 besteht, den Glättungskondensator 35 auf. Die von der ionisierenden Strahlung ausgelösten Stromimpulse fließen über das Geiger-Müller-Zählrohr 36, den Zählrohrwiderstand 37, den Verstärker 38 und das Anzeigegerät 39. Die Kondensatoren 40 und 41 und der einstellbare Widerstand 42 haben die gleichen Aufgaben wie die entsprechenden Bauelemente 12,16 und 17 der Abb. 1. Die negativen Spannungsspitzen in der Sekundärwicklung 25 des Übertragers 22 während der Sperrphase laden über den in Flußrichtung gepolten Gleichrichter 43 auch den Kondensator 44 auf, bis die an ihm liegende Spannung die Zündspannung der Glimmlampe 45 überschreitet. Dann entlädt sich der Kondensator 44 über die Glimmlampe 45, die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 46 und den Widerstand 47. Der Steuertransistor 46 wird dabei geöffnet, und der Strom über den Widerstand 47, die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 46 und den in Flußrichtung gepolten Gleichrichter 48 sperrt den Transistor 27, so daß die Hochspannung am Glättungskondensator 35 nicht weiter ansteigen kann. Der Heißleiter 49 stabilisiert in Verbindung mit dem Emitterwiderstand 47 den Arbeitspunkt des Steuertransistors 46 gegen Temperaturschwankungen, während der Kondensator 50 die Impulse aus der Glimmlampe 45 glättet. The circuit according to Fig. 2 represents a further development of the circuit according to Fig. 1. The same as in the circuit arrangement according to Fig. l flows in the Current flow phase the current from the battery 21 via the primary winding 24 of the transformer 22, the emitter-collector path of the transistor 27 and the switch 28. The in the feedback winding 23 of the transformer 22 induced voltage drives the current through the emitter-base path of transistor 27 and the adjustable resistor 29. In the blocking phase, the voltage peaks load in the secondary windings 25 and 26 via the doubler circuit, which consists of the two rectifiers 30 and 31, the Capacitors 32 and 33 and the resistor 34 consists, the smoothing capacitor 35 on. The current pulses triggered by the ionizing radiation overflow the Geiger-Müller counter tube 36, the counter tube resistor 37, the amplifier 38 and the display device 39. The capacitors 40 and 41 and the adjustable resistor 42 have the same tasks as the corresponding components 12, 16 and 17 of the Fig. 1. The negative voltage peaks in the secondary winding 25 of the transformer 22 during the blocking phase charge via the rectifier polarized in the forward direction 43 also the capacitor 44 until the voltage applied to it the ignition voltage the glow lamp 45 exceeds. The capacitor 44 then discharges via the glow lamp 45, the base-emitter path of the control transistor 46 and the resistor 47. The Control transistor 46 is opened, and the current through resistor 47, the Emitter-collector path of the control transistor 46 and the polarized in the forward direction Rectifier 48 blocks transistor 27, so that the high voltage on the smoothing capacitor 35 cannot increase any further. The thermistor 49 stabilizes in conjunction with the emitter resistor 47 is the operating point of the Control transistor 46 against temperature fluctuations, while the capacitor 50 smooths the pulses from the glow lamp 45.

Die Zündspannung der Glimmlampe wird durch sichtbares und ultraviolettes Licht beeinflußt. Um Schwankungen der Hochspannung für das strahlungsempfindliche Organ zu verhindern, sind daher Maßnahmen zu treffen, die die Glimmlampe vor sichtbarem und ultraviolettem Licht schützen. The ignition voltage of the glow lamp is visible and ultraviolet Light affects. About fluctuations in high voltage for the radiation-sensitive To prevent organ, measures are therefore to be taken to keep the glow lamp from becoming visible and protect from ultraviolet light.

Die Erfindung ermöglicht den Bau von handlichen Strahlungsmeßgeräten mit langer Betriebsdauer ohne Batteriewechsel. Mit den beschriebenen Beispielen sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung nicht erschöpft. Der Entladungsstrom durch die Glimmlampe kann auch über einen mehrstufigen Transistorverstärker dem Schalttransistor zugeführt werden und an Stelle der vorgesehenen p-n-p-Transistoren können auch n-p-n-Transistoren treten, wenn Batterie und Gleichrichter entsprechend umgepolt werden. The invention enables the construction of handy radiation measuring devices with a long operating time without changing the battery. With the examples described the possible embodiments of the invention are not exhausted. The discharge current the glow lamp can also use a multi-stage transistor amplifier to dem Switching transistor are supplied and in place of the provided p-n-p transistors n-p-n transistors can also occur if the battery and rectifier are used accordingly be reversed.

PATENTANSPROCHE: 1. Batteriebetriebenes Meßgerät für ionisierende Strahlung, bei dem ein stabilisierter mit Transistoren bestückter Gleichspannungswandler aus einer niedrigen Batteriespannung die Hochspannung für das strahlungsempfindliche Organ erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Hochspannung von einem Teil der Sekundärwicklung bzw. von einer zusätzlichen Sekundärwicklung des Übertragers im Gleichspannungswandler die Impulse in der Sperrphase über einen in Flußrichtung gepolten Gleichrichter einem Kondensator zugeführt werden, daß mit diesem Kondensator eine Glimmlampe verbunden ist, wobei der Kondensator periodisch zunächst durch die Impulse der Sperrphase bis zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen wird und sich dann über diese Glimmlampe bis zu deren Brennspannung entlädt. PATENT CLAIMS: 1. Battery-operated measuring device for ionizing Radiation in which a stabilized DC / DC converter equipped with transistors from a low battery voltage the high voltage for the radiation-sensitive Organ generated, characterized in that to stabilize the high voltage of part of the secondary winding or an additional secondary winding of the Transformer in the DC / DC converter, the pulses in the blocking phase via an in Direction of flow polarized rectifier are fed to a capacitor that with A glow lamp is connected to this capacitor, the capacitor periodically initially charged by the impulses of the blocking phase up to the ignition voltage of the glow lamp and then discharges through this glow lamp up to its burning voltage.

2. Batteriebetriebenes Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Glimmlampe fließende Strom den Transistor steuert. 2. Battery-operated measuring device according to claim 1, characterized in that that the current flowing through the glow lamp controls the transistor.

3. Batteriebetriebenes Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Glimmlampe fließende Strom vor der Zuführung zum Transistor verstärkt wird. 3. Battery-operated measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the current flowing through the glow lamp is amplified before being fed to the transistor will.

Claims

4. Battery-operated measuring device according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that measures are taken that the glow lamp Protect from visible and ultraviolet light.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,053,591; "Proceedings of the J. E. E.", Part. B, Vol. 103, 19, 56, No. 10; P. 497 to 504; > JRE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-5, 1958, No. 2, p. 39.