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Tragbares Registriergerät mit bewegbarem Filter zum Messen der Strahlungsintensität
radioaktiver Aerosole Durch die Entwicklung der Atomindustrie besteht Bedarf an
einem leichten und wenig sperrigen Gerät, mit dem sich beständig Umgebungsluft aus
Bereichen, die radioaktive Teilchen in feiner Verteilung aufweisen können, durch
ein sich bewegendes Papierfilter saugen läßt, um die ß- und A-Strahlen-Aktivität
der aufgefangenen Teilchen mit großer Empfindlichkeit zu messen.
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Das Problem, radioaktive Aerosole in der Atmosphäre nachzuweisen,
ist bisher mit zwei bestimmten Geräte arten gelöst worden: durch Geräte mit festem
Filter oder durch Geräte mit sich bewegendem Filter.
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Die leicht und einfach gebauten Geräte mit festem Filter sind im
allgemeinen tragbar ausgebildet. Da sie die Intensität integrierend messen, ermöglichen
sie keine genaue Anzeige der augenblicklichen Aktivität von Aerosolen und schalten
auch die schädliche Mitzählung von Zerfallsprodukten des Radons und Thoriums mit
kurzen Zerfallszeiten nicht aus. Diese Nachteile sind nur mit elektronischen Verfahren
und Hilfsmitteln bei umfangreichen und komplizierten Geräten beseitigt.
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Apparate mit beweglichem Filter ergeben im Gegensatz dazu eine genaue
Anzeige und ermöglichen die Ausschaltung der schädlichen Mitzählung unerwünschter
Zerfallsprodukte durch eine zeitlich verzögerte Messung. Hingegen sind sie im allgemeinen
sehr kompliziert und schwer. Jedes Gerät umfaßt eine Wickelvorrichtung für Filterpapier
in einem dichten Behälter, eine elektronische Einrichtung, eine Pumpvorrichtung
und ein fabrikmäßiges Aufzeichnungsgerät.
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Zweck der Erfindung ist es, ein tragbares Registriergerät mit beweglichem
Filter für radioaktive Aerosole zu schaffen, bei dem ohne Verlust an Empfindlichkeit
eine Gewichtsverringerung und eine Verringerung des Umfanges möglich sind.
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Das Registriergerät ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter die Gestalt einer kreisförmigen Scheibe aufweist, deren mittlerer Abschnitt
von einem ebenfalls kreisförmigen konzentrischen Diagrammblatt zur Aufzeichnung
der Strahlungsintensität im Polardiagramm bedeckt ist, wobei eine feststehende Einrichtung
Luft durch einen Abschnitt der Filterscheibe saugt und ein Antriebsaggregat das
Filter und die Diagrammscheibe kraftschlüssig in Drehung versetzt, und daß der Strahlungsdetektor,
durch den über eine elektronische Anlage von bekannter Bauart die Aufzeichnung des
Diagramms gesteuert wird, dicht an der Filterscheibe angeordnet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der
Erfindung ist in der
folgenden Beschreibung an Hand der schematischen Zeichnungen 1 bis 4 erläutert.
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Einander entsprechende Bauteile in den verschiedenen Figuren tragen
die gleichen Bezugsziffern.
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Fig. 1 ist eine Aufsicht der kombinierten Filter-und Registrierscheibe;
Fig. 2 ist ein Axialschnitt der Filtervorrichtung samt Antrieb; Fig. 3 zeigt in
Draufsicht die wesentlichen Bauteile des Gerätes; Fig. 4 ist ein Blockschaltbild
der elektronischen Einrichtung des Gerätes.
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Die in Fig. 1 dargestellte Papierscheibe 1 setzt sich zusammen aus
einer Papierfflterscheibe 2 von 35 cm Durchmesser und einer darauf aufgebrachten
konzentrischen Scheibe 3 von 25 cm Durchmesser aus einem gefärbten Papier, das mit
einer dünnen Paraffinschicht überzogen ist.
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Auf dieses Wachspapier wird das übliche Polardiagramm aufgezeichnet.
Die Registrierscheibe ist in Umfangsrichtung mit einer Stundenteilung versehen und
in radialer Richtung mit einer Teilung für die Impulszahl pro Sekunde.
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Die mit Aerosolen behaftete Luft wird durch den kreisringförmigen
Papierfilterabschnitt angesaugt. Der äußere Rand 4 der Scheibe kann zum Schutz gegen
Zerreißen mit einer Kunststoffschicht versehen sein.
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Gemäß Fig. 2 ist der Antrieb der Papierscheibe 1 mittels einer sich
drehenden Scheibe 5 von gleichem Durchmesser wie der der Registrierscheibe ausgeführt.
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Die Scheibe 5 wird durch einen kleinen Motor 6 über ein System von
Laufrädchen 7 mit einer Drehgeschwindigkeit von einer Umdrehung in 24 Stunden angetrieben.
Die Papierscheibe 1 ist auf der Scheibe 5 durch eine Druckkappe 8 festgehalten,
die mit einer Unterlegscheibe 8 a versehen ist. Die kreisförmige Scheibe 2 aus Filterpapier
verschiebt sich vor einem Ansaugfenster9, gegen das es durch den von der elektrischen
Ansaugvorrichtung 10 geschaffenen Unterdruck gepreßt wird.
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Durch das Papierfilter 2 strömen dabei etwa 100 1 Luft pro Minute.
Die in der Luft enthaltenen Aerosole setzen sich an dem Papierfilter ab (mit einer
Ausbeute von etwa 65 öle), an dem die radioaktiven Teilchen nachher durch die Zähleinrichtung
mit dem Detektor 11 gemessen werden können (Fig. 3). Das sich bewegende Filter 2
ermöglicht so die fortwährende Messung der Radioaktivität der angesaugten Luft.
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Eine geeignete Gestaltung der Düse 9 ermöglicht den Eintritt der
Luft in unmittelbarer Nähe der Ansaugfläche des Papierfilters 2, wodurch Ablagerungen
von Aerosolen in dem Gerät vermieden werden (wie sie z. B. bei einem schlecht begrenzten
Lufteintritt auftreten).
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Ein Geiger-Müller-Zähler 11 (Fig. 3) ist auf die obere Fläche des
Papierfilters gerichtet. Es handelt sich hierbei um ein zylindrisches, mit einem
Halogen gefülltes Zählrohr, dessen Wandung eine Massenbelegung von 30 mg/cm2 aufweist.
Das Zählrohr kann unmittelbar oberhalb der Ansaugöffnung 9 angeordnet sein, wodurch
sich eine augenblickliche Messung der aufgefangenen radioaktiven Teilchen erreichen
läßt.
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Es kann aber auch um einen einstellbaren Winkel gegen die durch den
Mittelpunkt der Scheibe 5 und die Ansaugstelle gegebene Linie versetzt sein, wodurch
sich eine zeitlich verzögerte Messung der vom Filter ausgehenden Radioaktivität
erreichen läßt, für den Fall der Messung der Radioaktivität von Stoffen mit langer
Zerfallsdauer.
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Die Aufzeichnung geschieht durch eine sich selbst einstellende Potentiometereinrichtung
12 von bekannter Bauart, die mit einem Tragarm verbunden ist, dessen trockene Spitze
die Paraffinschicht des Diagrammpapiers 3 aufritzt.
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Der zu dem Gerät gehörende, an sich bekannte elektronische Aufbau
ist schematisch in dem Blockschaltbild der Fig. 4 dargestellt.
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Die Verstärker- und Formenkreise 13 ermöglichen die Wahl des Verstärkungsfaktors
des Verstärkers und die Normalisierung der von dem Zähler 11 kommenden Impulse bezüglich
der Zeit und der Amplitude.
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Das Netzgerät 16 liefert mit Hilfe bekannter Schaltungen die zum
Betrieb der obenerwähnten Baueinheiten nötigen Spannungen, z. B. 6,3 V Wechselstrom
zur Heizung der Röhren, 200 V stabilisierte Gleichspannung für die Verstärkerkreise
13 und 500 V regelbare, stabilisierte Gleichspannung zur Speisung des Zählrohres
11.
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Bei Verwendung von Röhren wird die elektrische Energie dem Lichtnetz
entnommen oder, bei Verwendung von Transistoren an Stelle von Röhren, aus Batterien
abgegeben.
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Das Schreibgerät 12 ist durch eine Potentiometereinrichtung gebildet,
die sich mittels eines Servo-
motors selbsttätig einregelt und an den Drehzapfen
18, der den Tragarm 19 für die Schreibspitze 20 trägt, ein großes Drehmoment abgibt.
Dadurch wird die Aufzeichnung auf Wachspapier ermöglicht und die Nachteile der üblichen
Tintenschreiber werden so vermieden.
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Jede Registrierscheibe ist für Messungen bis zu 24 Stunden Dauer
bestimmt.
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Ein Integriergerät 14 und ein Schreibgerät 15 (Fig. 4) ermöglichen
außerdem eine Registrierung der integrierten Strahlungsstärke (Impulsdichte).
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Das Integriergerät 14, das einen Diodenpumpkreis und einen Gleichstromverstärker
aufweist, ermöglicht die Wahl der Meßbereiche 10, 30, 100 oder 300 Impulse pro Sekunde
für die maximale Auslenkung des Schreibgerätes 15 und gewährleistet ein Ausgangsspannungsniveau,
das zum Steuern des Registriergerätes 15 ausreicht.
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Bei der Verwendung von Röhren und der Speisung des Gerätes an dem
Lichtnetz mit 127 V und 50 Hz hat das in einem Gehäuse untergebrachte Gerät Abmessungen
von 40.40.25 cm und wiegt etwa 12 kg.
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Das Gehäuse dient zugleich als Dichtungskäfig.
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Die Empfindlichkeit liegt in der Größe von 10-lo Curie pro m3 Luft.
Die minimale Ansaugzeit für eine genaue Registrierung liegt etwa bei einer halben
Stunde.
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Das Gehäuse weist zwei übereinanderliegende Kammern auf. Die obere
Wand der oberen Kammer hat ein Fenster aus einer abnehmbaren Glasplatte, durch die
eine Luftleitung verläuft, deren oberes Ende in die umgebende Atmosphäre mündet
und deren unteres Ende ein wenig oberhalb des Filterabschnittes endet.
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Die obere Kammer enthält den oberen Abschnitt der Ansaugdüse, das
Filterpapier, das Diagrammpapier, den Geiger-Müller-Zähler und den Arm der Potentiometeranordnung.
Die untere Kammer enthält den Antriebsmotor für die Filter- und Registrierscheibenanordnung,
die Potentiometereinrichtung, die Verstärker- und Formerkreise, das Integriergerät
sowie das Schreibgerät, welches zusammen mit dem Stromversorgungsteil an das Integriergerät
angegliedert ist.
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Diese Kammer ist außerdem gänzlich von dem unteren Teil der Ansaugdüse
durchquert, die die Ansaugvorrichtung aufweist und die den Gasstrom wieder in die
Atmosphäre zurückleitet. Die untere Kammer ist also gegenüber dem Gasstrom und den
Aerosolen, die dieser feinverteilt enthält, abgedichtet, da durch die den beiden
Kammern gemeinsame Wand nur die Motorachse, die Achse für den Schreibhebel die Tragachse
für das Geiger-Müller-Zählrohr, die Anschlußdrähte für das Zählrohr und die Ansaugdüse
verlaufen.