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Meß- und Registriergerät für ionisierende Strahlung Die Erfindung
bezieht sich auf ein Meß- und Registriergerät für ionisierende Strahlung, das im
wesentlichen aus einer Ionisationskammer und einer Elektrometerröhre mit einem mit
der Innenelektrode der lonisationskammer ständig verbundenen Steuergitter sowie
einem Elektromagneten besteht, der bei Erreichen einer bestimmten, einer vorgegebenen
Strahlungsteildosis entsprechenden Steuergitterspannung der Elektrometerröhre selbsttätig
anspricht.
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Die meisten der bisher bekannten Meß- und Registriergeräte der beschriebenen
Art dienen zur Messung bzw. Registrierung der während einer bestimmten Zeitdauer
eingefallenen Gesamtstrahlungsmenge, d. h. der Strahlungsdosis.
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Es ist auch bereits eine Vorrichtung zur Messung elektromagnetischer
Strahlungsdosen bekanntgeworden, bei welcher durch die Bestrahlung ein Feld in einem
Kondensator aufgebaut wird, welches nach Erreichen einer bestimmten Größe über eine
Funkenstrecke und ein Thyratron entladen wird. Dieses Gerät bewegt jeweils nach
Erreichen einer bestimmten Strahlungsmenge einen Zeiger um eine bestimmte Strecke
weiter. Ein solches Gerät arbeitet also intermittierend, d. h., bestimmte Zeitpunkte
für das Auftragen besonders hoher Intensitäten lassen sich damit nicht registrieren.
Da außerdem in Reihe mit dem Meßkondensator bzw. der Ionisationskammer eine Funkenstrecke
mit einer nicht unbedeutenden Kapazität in Serie liegt, muß die Ionisationskammer
eine relativ große Kapazität haben. Bei derartigen Dimensionierungen läßt sich auch
ein Thyratron zur Vermittlung zur Übertragung der Anzeige verwenden.
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Eine derartige Vorichtung erlaubt also nur überschlägige Messungen
und ist keinesfalls geeignet, die ionisieende Strahlung der Luft kontinuierlich
über längere Zeit zu überwachen oder aufzuzeichnen und läßt sich darüber hinaus
auch nicht in der für viele Fälle erwünschten gedrängten Bauart eines derartigen
Gerätes ausführen.
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Es ist das Ziel der Erfindung ein Meß- und Registriergerät für ionisierende
Strahlung zu schaffen, weiches bei sehr kleinen Abmessungen zuverlässig in seiner
Funktion ist und eine Überwachung bzw.
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Registrierung für ionisierende Strahlung insbesondere aus der Luft
über längere Zeiträume gestattet.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Elektromagnet
mit einem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Anker versehen ist, dessen erster
Arm in seiner Arbeitsstellung in an sich bekannter Weise die Innenelektrode der
lonisationskammer kurzzeitig entlädt und an ihre Anfangsspannung anschließt, während
der zweite Arm gleichzeitig
eine Schreibspitze betätigt, die eine Markierung auf
einer durch ein Uhrwerk mit konstanter Geschwindigkeit vorbewegten kreisrunden Registrierscheibe
aufzeichnet.
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Zweckmäßigerweise ist dem doppelarmigen Hebel eines derartigen Meß-
und Registriergerätes ein Getriebe zugeordnet, das der Schreib spitze zur leichteren
Auswertung der Registrierscheibe bei höherer Strahlungsintensität nach einer bestimmten
vorzugsweise dekadischen Anzahl von Markierungsimpulsen einen sich von den übrigen
Markierungsimpulsen unterscheidenden Markierungsimpuls übermittelt. Um das erfindungsgemäße
Gerät klein zu halten, wird zweckmäßigerweise zum Transport der Registrierscheibe
als Antriebsuhrwerk ein Armbanduhrwerk verwendet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Meß- und Registriergerät befindet sich
der Mantel der Ionisationskammer auf einem positiven Potential. Bei einem bestimmten
negativen Potential auf Innenelektrode-Steuergitter fließt ein ausreichender Anodenstrom,
um nach Verstärkung über einen Transistorverstärker das Ansprechen eines Ankers
des Elektromagneten zu bewirken.
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Die Verwendung des Elektromagneten bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät
sowohl zur Betätigung der Schreibspitze und zur Herstellung einer Markierung
auf
der Registrierscheibe als auch zum Anschluß des Steuergitters der Elektrometerröhre
an die konstante Anfangsspannung gestattet die Einsparung eines besonderen Elektromagneten
für die Betätigung der Schreibspitze. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist der
Abstand zwischen zwei Markierungen unabhängig von Strahlungsschwankungen ein Maß
für die Zeitdauer, während der die Ionisationskammer einer bestimmten Strahlungsdosis
ausgesetzt war.
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Bei geeigneter Wahl der Anfangs spannung für das Steuergitter ergibt
das erfindungsgemäße Gerät auf der Registrierscheibe eine Strichfolge, die bei höherer
Strahlungsintensität dichter und bei niedrigerer Strahlungsintensität entsprechend
weiter wird. Das Gerät kann außerordentlich klein gehalten werden und ist trotzdem
funktionssicher und erlaubt eine zuverlässige Aufzeichnung der Schwankungen der
Strahlungsintensität während einer längeren Zeitdauer.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In der Zeichnung bezeichnet I die Ionisationskammer, deren Umhüllung
auf positivem Potential liegt, E die Elektrometerröhre, T einen Transistorverstärker,
M den für Meßfunktion und Aufzeichnungsfunktion gemeinsamen Elektromagneten, C den
als zweiarmigen Hebel ausgebildeten Anker des Elektromagneten, P die Schreibspitze
am einen Hebelarm, A die Drehachse des Ankers, G die Aufzeichnungsanordnung, B 1
die Batterie für die Elektrometerröhre, den Transistorverstärker und den Magneten
und B 2 eine Batterie zum Anlegen der negativen Anfangsspannung auf der Innenelektrode
(Mittelelektrode) D, die in der Ionisationskammer isoliert untergebracht ist und
mit dem Steuergitter Eg der Elektrometerröhre ständig verbunden ist. Zwei Schalter
S1 und S2 zum Einschalten und Ausschalten des Gerätes sind in dem Glühstromkreis
der Elektrometerröhre bzw. in dem Speisekreis des Transistorverstärkers vorgesehen.
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Außerdem kann ein Umschalter K für die Wahl der Größe der Anfangsspannung
in dem Ausgangskreis von der Batterie B 2 angeordnet sein.
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Es wird angenommen, daß durch einen vorhergehenden Arbeitsvorgang
des Magneten M ein Anfangspotential von -5 V an die Innenelektrode D der Ionisationskammer
I und dadurch an das Steuergitter Eg der Elektrometerröhre E gelegt worden ist.
Durch die auf die Ionisationskammer einfallende ionisierende Strahlung wird die
Luft in der Kammer ionisiert und gelangt das Steuergitter Eg nach einer gewissen
Zeit auf das Potential, beispielsweise -2 V, bei dem die Röhre E einen genügenden
Anodenstrom ergibt, um den Magnet M über Verstärker T zu betätigen.
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Beim Ansprechen schwingt der Anker derart, daß die Schreib spitze
P auf der Aufzeichnungsanordnung G einen Strich macht. Bei dieser Bewegung wird
wieder das genannte Anfangspotential -5 V von der Batterie B2 an Innenelektrode
und Steuergitter gelegt, und zwar über einen auf dem Anker angebrachten isolierten
Kontaktarm. Das Gerät ist jetzt für den nächsten Arbeitsgang bereit.
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Die Aufzeichnungsanordnung G besteht aus dem Uhrwerk einer kleinen
Armbanduhr und einer auf der Stundenachse desselben angebrachten runden Aufzeichnungsscheibe
bzw. einem rundenAufzeichnungsblatt mit Stundeneinteilung. Je stärker die Intensität
der einfallenden ionisierenden Strahlung ist, desto dichter folgen die Markierungsimpulse
von der
Elektrometerröhre und desto dichter werden die Striche auf dem Aufzeichnungsblatt
gemacht. Die Größe der Strahlungsteildosen, die sich mit dem Gerät nach der Erfindung
messen lassen, liegt in der Praxis zwischen einem millionsten Teil eines Röntgen
und zehn Röntgen pro Markierungsimpuls, und das Auflösungvermögen kann bis einige
wenige Zehntelsekunden getrieben werden. Wenn die Striche sehr dicht aufeinander
folgen, kann es schwer sein, sie zu unterscheiden, und mit Rücksicht hierauf ist
es angebracht, die Anordnung derart auszuführen, daß der Magnet durch Vermittlung
von Zahnradgetrieben od. dgl. so auf die Schreib spitze einwirkt, daß für eine im
voraus festgelegte Anzahl von Markierungsimpulsen und für jede derartige Anzahl
durch die Schreibspitze eine Markierung hergestellt wird, die sich von den anderen
Markierungsimpulsen unterscheidet, vorzugsweise ein längerer Marklerungsstrich für
jeden zehnten Impuls. Die Auswertung der Aufzeichnungen erfolgt in einem Miskroskop
oder durch episkopische Projektion.
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Wie schon erwähnt, dient der Magnet M auch dazu, nach jedem Meßvorgang
(Entladungsvorgang) eine und dieselbe konstante Anfangs spannung an die Innenelektrode
D zu legen. Mittels des Umschalters K können aber verschiedene Größen dieser konstanten
Anfangsspannung eingestellt, d. h. verschiedene Meßbereiche gewählt werden, beispielsweise
bei einem Ansprechpotential von -2 V ein Anfangspotential von 2,3 V, 5,0 V oder
32 V, wie auf der Zeichnung angedeutet ist. Selbstverständlich ist es möglich, außerhalb
dieser Grenzen zu gehen und z. B. das Anfangspotential nach unten bis etwa t/o V
über das Ansprechpotential zu legen.
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Es sind keine Regelwiderstände od. dgl. erforderlich, sondern die
einzige handbetätigte Vorrichtung ist der Schalter S1 zur Unterbrechung des Heizstromes
zu der Elektrometerröhre und gegebenenfalls der Schalter S2 für den Strom zu dem
Transistorverstärker. (Im Ausgangskreis der Batterie B 2 ist kein Schalter erforderlich,
weil dieser Stromkreis normalerweise beim Anker C unterbrochen ist.) Weil im übrigen
nur ein einziger Magnet für sowohl Meßfunktion als Aufzeichnungsfunktion erforderlich
ist und da außerordentlich kleine Bauteile gewählt werden können, kann das Gerät
mit sehr kleinen Volumen und sehr geringem Gewicht ausgeführt werden.
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Als Beispiel kann erwähnt werden, daß ein Probegerät gemäß der Erfindung
annähernd die Abmessungen 70 X 55 Millimeter aufweist und ein Gewicht von etwa 100
Gramm hat. Dieses Probegerät enthält eine Ionisationskammer, durch die auf einer
Aufzeichnungsscheibe, die einen Durchmesser von 19 Millimeter hat und eine Umdrehung
auf 12 Stunden macht, eine Markierung pro Milli-Röntgen erhalten wird.
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Dabei werden kleine, sogenannte Quecksilberbatterien verwendet. Das
Gerät ist ohne Batteriewechsel ungefähr 100 Stunden betriebsfähig.
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Trotz seiner Kleinigkeit erlaubt das Gerät nach der Erfindung die
Durchführung von Strahlungsmessungen mit großer Genauigkeit. Wenn man anstatt Beobachtung
der Aufzeichnungsanordnung ein Zeitabnehmen mit Stoppuhr anwendet, ist es sogar
möglich, die Strahlungsmessungen mit einer Genauigkeit von Bruchteilen eines Prozents
auszuführen.
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Zufolge seiner Kleinigkeit werden mit dem Gerät nach der Erfindung
ganz neue und andere Möglichkeiten erschlossen, als man bisher für die Überwachung
der
ionisierenden Strahlung zur Verfügung gehabt hat.