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Strahlungsmeßgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungsmeßgerät
mit einem Detektor zur Umwandlung einer mit impulsartigem Verlauf auftretenden Strahlung
in ein Gleichstromsignal, das proportional zur Augenblicksintensität des Strahlungsimpulses
ist, sowie mit einer mit dem Detektor in Reihe liegenden Reihenschaltung eines Widerstandes
und einer Kapazität zum Integrieren des Gleichstromsignals.
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Allgemein weist ein Strahlungsmeßgerät einen Detektor auf, der Strahlungsenergie
in elektrischen Strom umwandelt und eine Anzeigeschaltung, die ein Aufzeichnungsgerät
zur Messung einer Funktion des Stromes enthalten kann. Die Anzeigeschaltung kann
derart ausgelegt sein, daß das Aufzeichnungsgerät den Momentanstrom durch den Detektor
aufzeichnet. Dieser Strom ist proportional zum Betrag der Strahlungsenergie, die
in der Zeiteinheit auf den Detektor auftrifft (das ist die Intensität der Strahlungsenergie).
Bei anderen Strahlungsmeßgeräten ist das Aufzeichnungsgerät derart ausgebildet,
daß es den Gesamtstrom durch den Detektor in einem vorgegebenen Zeitintervall aufzeichnet.
Dadurch wird die gesamte vom Detektor aufgenommene Strahlungsenergie aufgezeichnet
(das ist das Integral der Strahlungsenergie).
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Es ist eine Vorrichtung zur Messung der Strahlungsintensität und
der Gesamtstrahlung bekannt.
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Hierbei sind aber gesonderte Detektoren zur Messung der momentanen
Spannung an einem Widerstand und der Spannung an einem Kondensator vorgesehen.
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Ferner sind Vorrichtungen zur wechselweisen Messung der Strahlungsintensität
und der Gesamtstrahlung bekannt. Diese Vorrichtungen weisen eine mit dem Detektor
nicht in Reihe liegende Serienschaltung von Widerstand und Kondensator zur Integration
des Gleichstromsignals auf. Doch liefern sie keine ständigen Ablesemöglichkeiten
und auch kein Signal, das proportional zum momentanen Spitzenwert der Strahlung
ist.
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Ferner sind Vorrichtungen zur Messung der Spitzenspannung an einem
elektrischen Bauelement bekannt; jedoch findet sich kein Hinweis für die Anwendung
der Spitzenwertmeßschaltung bei einem Strahlungsmeßgerät.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Strahlungsmeßgerät sowohl zur Messung
der Spitzenintensität als auch der Gesamtenergie einer mit impulsartigem Verlauf
auftretenden Strahlungsenergie anzugeben.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem integrierenden
RC-Glied eine Reihenschaltung eines Gleichrichterelementes mit einem zweiten Kon-
densator
parallel geschaltet ist, so daß sich der zweite Kondensator auf eine dem Maximalwert
des Detektorstromes proportionale Spannung auflädt und daß ferner eine Anzeigevorrichtung
vorhanden ist, die wahlweise an den ersten Kondensator oder an den zweiten Kondensator
anschaltbar ist.
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Das erfindungsgemäße Gerät ist dazu geeignet, eine Messung des Momentanwertes
des Gleichstromsignals durchzuführen, mit der die Maximalintensität der Strahlung
festzustellen und anzugeben ist.
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Dabei ist das Gerät einfach; der Aufwand an Bauelementen für die Messung
der Gesamtstrahlung und die maximale Spitzenintensität ist bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gegenüber den bekannten Vorrichtungen entschieden verringert.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.
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Die in dieser Zeichnung dargestellte Figur stellt ein schematisches
Schaltbild einer Strahlungsmeßvorrichtung nach der Erfindung dar.
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Nach der Lehre der Erfindung weist das Strahlungsmeßgerät einen Detektor
10 zur Umwandlung einer mit impulsartigem Verlauf auftretenden Strahlungsenergie
in einen Gleichstrom auf, der proportional zur Intensität der Strahlungsenergie
ist. Zur Bestimmung der maximalen Amplitude des Stroms und zur Speicherung der Information,
die die
Spitzenintensität des Impulses von Strahlungsenergie anzeigt,
ist eine Schaltungsanordnung 12 vorgesehen.
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Zusätzlich ist ein Schaltungsteil 14 zur Integrierung des Stroms vorhanden.
Der integrierte Strom gibt die Gesamtenergie des Impulses von Strahlungsenergie
an. Eine Anzeigevorrichtung 16 ist wahlweise mit der Meß- und Speichervorrichtung
12 und mit der Integriervorrichtung 14 zu verbinden. Hierdurch erhält man nach Wunsch
einen Hinweis auf die Spitzenintensität der mit impulsartigem Verlauf auftretenden
Strahlungsenergie und auch auf die Gesamtenergie dieses Impulses.
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Das erfindungsgemäße Strahlungsmeßgerät kann zur Messung von impulsartigen
zeitlichen Verläufen von Strahlungen, etwa von Gammastrahlen-Impulsen, Bestandteilchen-Impulsen
u. dgl. verwendet werden. Zu Zwecken der Erläuterung bezieht sich die im folgenden
beschriebene Vorrichtung auf die Messung eines Neutronenimpulses.
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In der in der Figur dargestellten Schaltung enthält der Detektor
10 eine Neutronenkammer 18 von üblicher Bauart. Die Neutronenkammer 18 liegt an
einer Gleichspannungsquelle 20. Die Neutronenkammerl8 und die Spannungsquelle20
sind in Reihe geschaltet. Die Sammelelektrode der Neutronenkammer 18 ist mit einem
ersten Widerstand 22 und einem ersten Kondensator 24 verbunden, die in Reihe geschaltet
sind.
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Wenn ein Neutronenimpuls auf die Kammer 18 trifft, so wird in dieser
ein Ionenstrom erzeugt, der proportional zur Intensität des Neutronenimpulses ist.
Der Ionenstrom fließt durch den Widerstand 22 und lädt den ersten Kondensator 24
auf eine Spannung auf, die proportional zum integrierten Ionenstrom ist und damit
proportional zu dem integrierten Neutronenimpuls. Der Ionenstrom, der durch den
Widerstand 22 fließt, erzeugt einen Spannungsabfall an dem Widerstand, der proportional
zur Momentanintensität des Neutronenimpulses ist. Wenn die Intensität des Neutronenimpulses
ihre Spitze erreicht hat, so ist der Spannungsabfall am Widerstand 22 maximal.
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Die maximale Spannung am Widerstand 22 wird festgestellt und die
sich daraus ergebende Information in einer Schaltung gespeichert, die ein Gleichrichterelement
26 aufweist, wie etwa eine unter der Handelsbezeichnung IN 459 bekannte Diode, und
einen zweiten Kondensator28, der parallel zu der Reihenschaltung aus dem ersten
Kondensator 24 und dem Widerstand 22 liegt. Das Gleichrichterelement 26 ist derart
angeschlossen, daß der zweite Kondensator 28 mittels der Spannung geladen wird,
die am Widerstand 22 und dem ersten Kondensator 24 auftritt. Da sich der zweite
Kondensator 28 nicht über den Widerstand 22 entladen kann, wird er auf eine Spannung
aufgeladen, die proportional zur maximalen Spannung am Widerstand 22 und dem Kondensator
24 ist.
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Die Kapazität des zweiten Kondensators 28 ist wesentlich geringer
als die Kapazität des ersten Kondensators, so daß nur ein geringer Anteil des Ionenstroms
den zweiten Kondensator 28 lädt.
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Die Spannung, die am ersten Kondensator 24 auftritt und die Spannung,
die am zweiten Kondensator 28 auftritt, kann wahlweise mittels der Anzeigevorrichtung
16 gemessen werden, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Aufzeichnungsgerät
hoher Impedanz ist. Das Aufzeiclmungsgerät 16 ist
wahlweise über Spannungsteiler
30 und 32 mit den Kondensatoren 24 und 28 zu verbinden.
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Der erste Spannungsteiler 30 weist zwei in Serie geschaltete Widerstände
34 und 36 auf, die parallel zum ersten Kondensator 24 liegen. Der zweite Spannungsteiler32
weist zwei in Serie liegende Widerstände 38 und 40 auf, die parallel zum zweiten
Kondensator 28 liegen. Die Widerstände der Spannungsteiler30 und 32 sind so groß,
daß sich das Potential zwischen ihnen während der Zeit, die zur Aufzeichnung des
Potentials erforderlich ist, nicht wesentlich ändert. Die RC-Zeitkonstanten des
Spannungsteilers 30 und des Kondensators 24 sowie des Spannungsteilers 32 und des
Kondensators 28 werden in diesem Zusammenhang sehr groß im Verhältnis zur Ansprechzeit
des Aufzeichnungsgerätes 16 gemacht.
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Das Aufzeichnungsgerät 16 ist wahlweise mit den Spannungsteilern
30 und 32 über ein Zweipol-Relais 42 verbunden. Dieses Relais 42 weist ein bewegliches
Kontaktstück 44 und zwei feste Kontaktstücke 48 und 46 auf. Das Aufzeichnungsgerät
16 ist mit dem beweglichen Kontaktstück 44 verbunden. Die Spannungsteiler 30 und
32 sind mit den festen Kontaktstücken 46 bzw. 48 verbunden. Das Relais 42 kann selbsttätig
mittels eines geeigneten Zeitgebers (nicht dargestellt) erregt werden oder mittels
eines von Hand zu betätigenden Schalters (nicht dargestellt).
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Im Betrieb trifft auf die Neutronenkammer 18 der zu messende Neutronenimpuls.
Die Neutronen treten in die Neutronenkammer 18 ein und bewirken, daß sich ein Ionenstrom
zur Sammelelektrode bewegt.
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Dieser Strom fließt durch den Widerstand 22 und durch den ersten Kondensator
24. Dadurch wird der erste Kondensator 24 auf eine Spannung aufgeladen, die proportional
zum Integral des Neutronenimpulses ist. Der zweite Kondensator 28 wird auf eine
Spannung aufgeladen, die proportional zum maximalen Spannungsabfall am Widerstand
22 ist. Es wird also eine Spannung, die proportional zur Spitzenintensität des Neutronenimpulses
ist und eine Spannung, die proportional zum Integral der Impulsintensität ist, am
zweiten bzw. am ersten Kondensator28 bzw. 24 gespeichert. Das Aufzeichnungsgerät
16 hoher Impedanz kann dann zur Ablesung dieser Information verwendet werden. Dies
erfolgt durch Einschalten des Aufzeichnungsgerätes, wobei dann das Aufzeichnungsgerät
diejenige Spannung aufzeichnet, die am zweiten Spannungsteiler 32 auftritt. Dann
wird das Relais 42 erregt und das Aufzeichnungsgerät 16 zeichnet die Spannung am
ersten Spannungsteiler 30 auf.
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Die beschriebene Vorrichtung mißt sowohl die Spitzenintensität als
auch die Gesamtenergie in einer mit impulsartigem Verlauf auftretenden Strahlungsenergie.
Für das Strahlungsmeßgerät kann ein relativ langsam laufendes billiges Aufzeichnungs-
oder Ablesegerät verwendet werden, mit dem dann nacheinander die Informationen aufgezeichnet
oder abgelesen werden können.