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Schaltungsanordnung zum Messen der Dosis und Dosisleistung ionisierender
Strahlen Zusatz zum Patent: 1102 916 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Messen der Dosis und Dosisleistung ionisierender Strahlen mit einer Ionisationskammer,
deren Sammelelektrode mit dem Gitter einer Elektronenröhre und mit einem vom Ionisationsstrom
aufladbaren Kondensator verbunden ist. Zum Entladen des Kondensators, wenn dieser
eine einer Teildosis entsprechende Aufladung erhalten hat, ist ein elektronisches
Verfahren bekannt, bei dem über einen Influenzierungskondensator ein kurzzeitiger,
positiver Impuls an das Steuergitter einer Röhre gelegt wird, die in ihrem Anodenstromkreis
die Ladung des Kondensators anzeigt. Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens sind
im Hauptpatent erläutert. Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde im Hauptpatent
vorgeschlagen, parallel zu einem die negative Gittervorspannung der Elektronenröhre
erzeugenden Widerstand einen elektronischen Schalter, vorzugsweise einen P-N-P-Transistor,
zu schalten, dessen Steuerelektrode bzw. dessen Basis der elektrische Impuls zum
Kurzschließen des Widerstandes und damit zum Entladen des Kondensators zuführbar
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beschriebene
Schaltungsanordnung durch die Schaffung eines möglichst einfachen Spannungsgebers
für die impulsartige Entladespannung zu verbilligen und zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Erzeuger
der impuls artigen Entladespannung ein an die Anode der Elektronenröhre angeschlossener
Spannungsteiler vorgesehen ist, an den die Steuerelektrode bzw. die Basis des elektronischen
Schalters in einem Punkt angeschlossen ist, in dem unmittelbar vor der Entladung
des Ladekondensators, also bei minimaler Anodenspannung, eine Spannung herrscht,
die den elektronischen Schalter leitend macht und dadurch den die Gittervorspannung
erzeugenden Widerstand kurzschließt. Dadurch erhält man eine sehr einfache, sich
selbst steuernde Anordnung; denn jedesmal wenn der Kondensator die einer Teildosis
entsprechende Aufladung erhalten hat, sinkt die Spannung an der Anode infolge der
durch die Aufladung des Kondensators bewirkten positiven Aufladung des Gitters auf
einen Minimalwert ab, so daß auch gleichzeitig der Punkt des Spannungsteilers, der
mit dem Steuergitter bzw. der Basis des elektronischen Schalters verbunden ist,
in diesem Zeitpunkt seine Mindestspannung besitzt. Ist nun der elektronische Schalter
so ausgebildet und so geschaltet, daß er bei dieser minimalen Schaltung leitend
wird, dann wird dadurch der Gittervorspannung erzeugende Widerstand kurzgeschlossen.
Durch die hierbei ganz oder im wesentlichen beseitigte negative Gittervorspannung
wird in der Röhre ein Gitterstrom verursacht, der das Gitter negativ auflädt und
dadurch die positive Ladung des Kondensators neutralisiert.
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Sobald dies eingetreten ist, erhöht sich die Anodenspannung und damit
die Spannung an der Steuerelektrode des elektronischen Schalters, so daß dieser
seine Leitfähigkeit ganz oder im Verhältnis zu dem die negative Gittervorspannung
erzeugenden Widerstand im wesentlichen verliert. Es beginnt nun wieder der oben
beschriebene Vorgang.
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An der Anode der Elektronenröhre entsteht nun ein Wechselstrom, dessen
Frequenz der Dosisleistung proportional und dessen Periodenzahl der Dosis proportional
sind. Verbindet man also die Anode der Elektronenröhre mit einem an sich bekannten
Gerät, das zum Messen der Frequenz und/oder der Gesamtzahl der durch das wiederholte
Aufladen des Kondensators an der Anode erzeugten negativen Impulse dient, dann kann
ohne weitere besondere Maßnahmen in sehr einfacher Weise die Dosisleistung und/oder
die Dosis der ionisierenden Strahlung gemessen werden.
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In der Zeichnung ist die Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispieles
dargestellt.
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Die Sammelelektrode 1 einer Ionisationskammer 2 ist mit dem Gitter
3 einer Röhre 4 und der einen ElektrodeA eines Kondensators 5 verbunden. Die zweite
Elektrode des Kondensators 5 liegt an Masse. Die Kathode 7 der Röhre 4 ist über
einen Widerstand 6 mit der Masse verbunden. Die Anode 8 der Röhre 4 ist über einen
Arbeitswiderstand 9 an den positiven Pol einer in der Zeichnung nicht be-
sonders
dargestellten Anodenspannungsquelle angeschlossen.
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Parallel zum Widerstand 6 ist ein P-N-P-Transistor 10 geschaltet,
dessen Emitter 11 mit der Kathode 7 und dessen Kollektor 12 mit der Masse verbunden
ist.
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Die Anode 8 ist über einen Widerstand 13 und über ein mit diesem
in Reihe geschaltetes Potentiometer 14 mit der Masse verbunden. Parallel zum Widerstand
13 ist ein Kondensator 15 geschaltet. Der Verbindungspunkt 16 zwischen dem Widerstand
13, der einen Elektrode des Kondensators 15 und dem Potentiometer 14 ist mit der
Basis 17 des Transistors 10 verbunden. An die Anode 8 kann ein in der Zeichnung
nicht dargestelltes, an sich bekanntes Gerät zum Messen der Frequenz der an der
Anode auftretenden Spannungsschwankungen und/oder zum Messen der Anzahl dieser Spannungsschwankungen
angeschlossen sein.
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Vor Beginn der Messung ist der Kondensator 5 nicht geladen, so daß
an seinen beiden Elektroden A und B das gleiche elektrische Potential herrscht.
Dadurch besitzen die Sammelelektrode 1 und das Gitter 3 das Potential der Masse.
Hierbei fließt durch den Widerstand 9, die Röhre 4 und den Widerstand 6 ein Anodenstrom,
durch den infolge des Spannungsabfalles über dem Widerstand 6 die Kathode 7 eine
positive Spannung gegenüber der Masse und damit gegenüber dem Gitter 3 erhält. Der
Widerstand 6 erzeugt also eine negative Gittervorspannung. Durch den Spannungsabfall
längs dem Arbeitswiderstand 9 stellt sich an der Anode 8 eine bestimmte Spannung
ein, die einen Strom bestimmter Stärke im Spannungsteilerl3, 14 verursacht. Das
Potentiometer 14 wird nun so eingestellt, daß der Punkt 16 und damit die Basis 17
des Transistors 10 eine höhere Spannung besitzt als die Kathode 7 und damit der
Emitter 11 des Transistors 10. Dadurch wird erreicht, daß in diesem Zustand zwischen
dem Emitterll und dem Kollektor 12 ein sehr hoher Widerstand besteht, der die Gittervorspannung
der Röhre 4 nicht beeinflußt.
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Beim Messen werden nun durch die jonisierenden Strahlen die Sammelelektrode
1 und damit die Elektrode A des Kondensators 5 und das Gitter 3 der Röhre 4 positiv
aufgeladen. Dadurch nimmt die negative Gittervorspannung der Röhre 4 allmählich
ab.
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Mit der Abnahme der negativen Gittervorspannung nimmt der Anodenstrom
zu und damit die Anodenspannung ab. Am Kathodenwiderstand 6 steigt die Spannung
jedoch an, so daß damit das elektrische Potential am Emitter 11 ansteigt. Anderseits
nimmt mit der Abnahme der Anodenspannung gleichzeitig auch das elektrische Potential
am Punkt 16 und somit an der Basis 17 des Transistors ab so daß der Transistor 10
sowohl vom Emitter 11 als auch von der Basis 17 aus zur Leitfähigkeit angesteuert
wird.
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Das Potentiometer 14 ist nun auf einen solchen Wert eingestellt. daß
wenn der Kondensator 5 die einer Teildosis entsprechende Aufladung erhalten hat,
die zu dieser Aufladung des Kondensators 5 gehörende Spannung am Punkt 16 kleiner
ist als die Spannung an der Kathode 7, so daß der Transistor 10 leitend wird und
den Widerstand 6 kurzschließt.
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Durch Wegfall der durch den Widerstand 6 verursachten Vorspannung
erhöht sich nun schlagartig der Anodenstrom, und es tritt gleichzeitig ein Gitterstrom
auf, durch den das Gitter 3 negativ aufgeladen
wird oder, mit anderen Worten, die
positive Ladung von der Kondensatorelektrode A abfließt.
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Nun erhält aber wiederum der Punkt 16 und damit die Basis 17 des
Transistors eine gegenüber der Kathode 7 positive Spannung, so daß der Transistor
10 seine Leifähigkeit verliert und sich wieder eine negative Gittervorspannung einstellt,
die nun wieder den Anfangszustand herstellt, der bei der weiteren Messung zu einer
Wiederholung des eben beschriebenen Vorganges führt. Man erhält also an der Anode
8 eine Wechselspannung, deren Frequenz die Anzahl der Teildosen in der Zeiteinheit
und damit die Dosisleistung angibt. Die Gesamtzahl der Perioden oder der Spannungsschwankungen
an der Anode gibt die gemessene Dosis an. Man kann nun in an sich bekannter Weise
eine dieser beiden Größen oder beide gleichzeitig messen und auf diese Weise die
Dosisleistung oder'und die Gesamtdosis bestimmen.