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Ionisationskammer mit einem exzentrisch zur Kammerachse in einer Horizontalebene
drehbaren, zur Aufnahme von Proben eingerichteten Probenträger-Teller Die Erfindung
bezieht sich auf eine lonisationskammer mit einem exentrisch zur Kammerachse in
einer Horizontalebene drehbaren, zur Aufnahme von Proben eingerichteten Probenträger-Teller,
der in einem mit dem Kammerinnenraum in Verbindung stehenden, teilweise aus dem
Kammerbereich herausragenden Gehäuse angeordnet ist, und mit einer einen gasdicht
schließenden Deckel aufweisenden Schleuse zum Einbringen von Proben durch eine in
der oberen Wand des Probentellergehäuses vorgesehene Öffnung, wobei die Schleuse
zum dasdichten Abschließen des Schleusenraumes gegen den Innenraum des Tellergehäuses
einen in Richtung senkrecht zur Tellerebene verschiebbaren Wandteil aufweist.
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Es sind bereits Ionisationskammern bekannt, in die sich eine radioaktive
Strahlungsquelle einführen läßt, deren Strahlungen gemessen werden sollen, jedoch
haben die Vorgänge des Einführens und Herausnehmens der Strahlungsquelle (oder der
Probe) einen schwerwiegenden Nachteil, der in dem Verlust des in der Kammer enthaltenen
Gases besteht. Beim Messen mehrerer Proben führt dies zwangläufig zu einer wiederholten
Erneuerung des Gases und insbesondere zu erheblichen Zeitverlusten infolge der mehrfachen
Evakuierungs- und Füllvorgänge.
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Zur Verringerung dieses Nachteiles sind schon Schleusensysteme für
Ionisationskammern der eingangs genannten Art bekannt (USA.-Patentschrift 2490298),
bei denen die Proben unter Beibehaltung des Kammerdrucks ausgeschleust werden. Lediglich
das Volumen der Schleuse spielt dann für die Gasverluste noch eine Rolle. Die bekannte
Schleuse besteht aus einer unten offenen, vertikal beweglichen Glocke, deren Oberseite
durch einen Deckel verschlossen ist. Die Glocke wird zum Ausschleusen über eine
von mehreren, auf einem drehbaren Probe£ träger-Teller gehaltenen Proben gestülpt,
worauf die Probe durch den geöffneten Deckel hindurch ausgetauscht werden kann.
Damit die Glocke gasdicht gegen die Ionisationskammer abschließt, muß sie auf den
Probenhalter-Teller mit großem Druck aufgesetzt werden, der von dem Teller und einer
darunterliegenden Stütze aufzufangen ist. Der Erfinder stellt sich die Aufgabe,
diesen Nachteil zu beseitigen und zudem ein Schleusensystem zu entwerfen, das einfach
zu bedienen ist und ein geringes Schleusenvolumen besitzt.
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Die Erfindung ist anwendbar auf eine lonisationskammer mit einem
exentrisch zur Kammerachse in einer Horizontalebene drehbaren Probenhalter-Teller,
dessen Gehäuse teilweise aus dem Kammerbereich herausragt, wobei der Probenwechsel
durch
eine in dem herausragenden Teil angebrachte Schleuse erfolgt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Schleusenvorrichtung einen oder
mehr als einen in eine bzw. je eine Durchbrechung des Probenträger-Tellers lose
eingelegten Probenhalterring aufweist, der durch Drehen des Tellers mit der Öffnung
im Tellergehäuse zum Fluchten gebracht werden kann und dessen Außendurchmesser größer
als der lichte Durchmesser der Öffnung ist, daß ferner die Schleuse durch die mit
dem gasdicht schließenden Deckel verschließbare Öffnung, den mit ihr zum Fluchten
gebrachten Probenhalterring und den als parallel zum Teller liegende Platte ausgebildeten,
senkrecht zur Tellerebene verschiebbaren Wandteil gebildet wird, der im Gehäuseinnenraum
unterhalb des Tellers und der Öffnung angeordnet ist, wobei die Fläche der Platte
so bemessen ist, daß sie die lichte Öffnung des Probenhalterringes überdeckt, und
daß endlich zwischen Öffnung und Ring sowie zwischen Ring und Platte Dichtungen
angeordnet sind, die bei hochgeschobener Platte den Schleusenraum gas dicht gegen
den übrigen Innenraum des Tellergehäuses und der Ionisationskammer abschließen.
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Bei einer Ionisationskammer nach der Erfindung, deren Boden von der
librigen Kammer elektrisch isoliert angebracht und an ein bestimmtes elektrisches
Potential angeschlossen ist, ist es von Vorteil, wenn der Probenträger-Teller aus
einem isolierenden Material besteht und wenn in dem Probentellergehäuse ein Kontakt
so angeordnet ist, daß er mit einem Kontaktteil des gerade in der Meßposition befindlichen
Probenhalterrings in Berülírung.tritt und dessen Potential an das Potential des
Bodens der lonis ationskammer angleicht.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die Ionisationskammer
nach der Erfindung nach der Linie III-III in F i g. 3, F i g. 2 eine Draufsicht
auf die Kammer, Fig.3 eine Seitenansicht der Kammer bei Betrachtung in Richtung
des Pfeiles II in F i g. 2 und F i g. 4 eine Unteransicht der gemäß F i g. 3 orientierten
Kammer.
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Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, sind die Hauptteile der Ionisationskammer:
Das Elektrodensystem, bestehend aus der Anode 10i, der Bünde lungselektrode 11 für
das elektrische Feld und dem Frischschen Gitter 12; der eigentliche Körper der Kammer,
d. h. die aus zwei Teilen 13 und 14 bestehende zylindrische Wand, der Deckel 15
und die sich an die Unterseite der Kammer anschließende mechanische Probenwechseleinheit
16. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf diese mechanische Einheit.
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Vor Erörterung von Einzelheiten muß zunächst die Beschreibung der
vorerwähnten Hauptteile der Apparatur ergänzt werden.
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Die Anode 10 ist mit Hilfe des Stiftes r7 an dem Gehäuse 18 aus isolierendem
Material befestigt. Dieses Gehäuse dient zur Aufnahme eines Sopplungskondensators
für die Übertragung der in dem nicht dargestellten elektronischen Teil der Kammer
registrierten Impulse. Der Kondensator ist an den Stift 17 angeschlossen. Der Flansch
19 befestigt das Gehäuse 18 an dem Deckel 15. Drei isolierende Stäbe 20 (von denen
nur zwei dargestellt sind) dienen dazu, das Frisehsche Gitter 12 in dem Raum 21
der eigentlichen Kammer an der Bündelungselektrode 11 zu festigen. Diese isolierenden
Stäbe sind in den Deckel 15 eingeschraubt, der also das gesamte lilektrodensystem.
hält und außerdem drei DurAlässe aufweist für die elektrischen Leiter, die den Elektroden
hohe Gleichspannung zuzuführen. Von den drei Anschlüssen für die die Hochspannung
führenden Leiter sind nur zwei dargestellt, wobei diese Anschlüsse liensterhauben
22 und 23 besitzen5 die, wie bei der haube auf der linken Seite von F i g 1 gezeigt,
auf einer dem Isolator 25 als Halterung dienenden Platte 24 aufgeschraubt sind.
Der Leiter 26 ist nur teilweise dargestellt.
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Der Deckel 15 ist mittels Schrauben 27 auf dem mit der zylindrischen
Wand. 13 fest verbundenen obe ren Flansch 28 befestigt. Die zylindrische Wand 13
hat außerdem noch einen mit ihr fest verbundenen unteren Flansch 29. Desgleichen
sind an der zyhndn.-schen Wand 14 zwei mit ihr fest verbundene Flansche 30 und.
31 vorgesehen. Die zylindrischen Wände 13 und 14 sind minels Schrauben 32 miteinander
fest verbunden. Die Wand 14 ist noch mit einem Einlaßrohr 33 (Fig. 1 und 2). und
einer Austrittsleitung 34
(Fi g. 2) vergehen, die an das nicht dargestellte Pumpenaggregat
angeschlossen sind. An den einzelnen Flanschen sind Dichtungsringe vorgesehen.
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Der Boden der Ionisationskammer enthält eine kreisrunde Metallplatte
35, die mit ihrem Außenumfang an einem Ring 36 aus isolierendem Material befestigt
ist. Die Platte 35 weist gegenüber der Anode 10 auf der Symmetrieachse der Ionisierungskammer
eine Öffnung 37 auf für den Durchlaß der Strahlungen in den Hauptraum der Kammer.
Die an sich bekannte besondere Isolierung dieses Abschnitts des Bodens der Kammer
dient dazu, daß mit der Ionisationskammer auch die gesonderte Zählung der von der
Probe unter einem vorbestimmten Winkel emittierten elektrisch geladenen Teilchen
möglich sein soll.
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Im nachstehenden wird jetzt der vorstehend mechanische Probenwechseleinheit
genannte und mit 16 bezeichnete untere Abschnitt der Kammer in seinen Einzelheiten
beschrieben. Gemäß Fig. 1 steht der Hauptraum 21 der Ionisierungskammer über einen
außerhalb der Kammer endenden Kanal 38 mit einer zum Einführen und Herausnehmen
der Proben vorgesehenen Schleuse 39 in Verbindung. Der Kanal 38 wird durch den Boden
35, 36 der Kainmer, den Flansch 31 und die den Boden bedeckende Verstärkungsplatte
40 gebildet.
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Schrauben 40a dienen zur Befestigung der Platte 40 an dem Flansch
31. In dem Kanal 38 ist mit Spiel raum ein drehbarer Teller 41 angeordnet für den
gleichzeitigen Transport einer neuen Probe von der Schleuse 39 zu der Meßstelle
in der Kammer und die Rückführung einer untersuchten Probe von der Meßstelle zu
der Schleuse 39. Wie in F i a 2 gezeigt, hat der drehbare Teller 41 die Form seiner
flachen, runden Platte, die in dem Kanal in bezug auf die Sym metrieachse der Kammer
exzentrisch angeordnet ist.
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Die aus isolierendem Material hergestellte. Platte tritt aus dem Außenumfang
der Kammer teilweise vor, ist jedoch durch den auf dieser Seite verlängerten Flansch
31 und durch die Verstärk'ungsplatre 40 völ lig bedeckt.
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Die Proben 42, und zwar vier solcher Proben, liegen frei in haltern
43 Es handelt sich um Met allringe, die mit einem inneren Absatz für das Stützen
oder Auflegen der Proben und mit einer Reihe schrägverlaufender Bohrungen 44 versehen
sind.
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Diese Bohmngen gewährleisten die Druckgleichheit in dem Raum unterhalb
der Probe und in der lontsationskammer.
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Die Meßstelle ist durch die Öffnung 37 auf der Symrnetrieachse der
Kammer abgegrenzt.
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Der Teller 41 weist einen Zahnkranz auf und kann mit Hilfe eines
Ritzels 45 (Fi g. 2) von Hand verdreht werden. Die Achse des Ritzels ist mit einem
gerändelt tun Bedienungsknopf 46 fest verbunden er Teller dreht sich um die Achse
47 in folgender Weise: Die Unterseite des Tellers und die Oberseite der Verstärkungsplatte
40 weisen einander gegenüberliegende Ringunten 48 auf, in denen Kugeln 49 angeordnet
sind. Der Teller ruht also frei auf diesen Kugeln, die ihrerseits in. nicht dargestellten
geeigneten Ausnehmungen der Verstärkungsplatte 40 gehalten und meter der Einwirkung
von Schraubenfedern nach oben gedrückt werden.
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Die Achse 50 des Tellers versieht aslo im wesentlichen die Funktion
einer durch das Gewicht des Tellers nicht belasteten Stabilitätsachse. Die Achse
ist
mit Hilfe von Schrauben 51 an dem Teller befestigt und trägt ein Kugelstützlager
52. Dieses Kugelstützlager wird durch einen Rändelring 53 gehalten, der gegebenenfalls
eine Verstellung von Hand ermöglicht und der einen Innenzapfen in eine Längsnut
der Achse 50 eingreifen läßt. Der Zapfen und die Nut sind nicht dargestellt. Schließlich
hält eine auf ein entsprechendes Gewinde der Achse 50 aufgeschraubte Mutter 54 den
Rändelring53 und somit das Kugelstützlager 52. Mit der Mutter 54 läßt sich eine
Druckkraft auf das Kugelstützlager 52 ausüben, das sich gegen die Verstärkungsplatte
40 abstützt, so daß eine entgegengesetzte Kraft auf den Teller und somit also eine
Druckkraft auf die in den Ringnuten 48 liegenden Kugeln 49 hervorgerufen wird. Auf
diese Weise läßt sich der axiale Spielraum der Einheit regeln. Eine mittels Schrauben
56 an der Verstärkungsplatte 40 befestigte Haube 55 schützt das Ende der Achse 50
des Tellers.
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Es sei daran erinnert, daß die Verlängerung des Flansches 31 der
Ionisationskammer den Sitz der Schleuse39 für das Einführen und Herausnehmen der
Proben bildet. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Ionisationskammer ermöglicht
die mechanische Einrichtung dieser Schleuse 39 die Herstellung einer dichtenden
Abtrennung in dem Kanal 38, d. h. zwischen dem Hauptraum der Kammer und der eigentlichen
Schleuse. Die diese Funktion bewirkenden Hauptteile sind der eigentliche Halter
für die Probe, also der Ring 43 und die verstellbare Wand 57 im Boden der Schleuse.
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Vor der detaillierten Beschreibung der Arbeitsweise der Schleuse
39 werden im nachstehenden zunächst die anderen, bisher noch nicht erwähnten Teile
des unteren Abschnitts der Ionisierungskammer beschrieben.
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Auf der linken Seite von F i g. 1 ist die ringförmige Platte 35 des
Bodens der Ionisierungskammer mit einem elektrischen Kontakt 58 versehen, der in
die Buchse 59 eines durch die Verstärkungsplatte 40 hindurchragenden Hochspannungskabels
60 eingreift.
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Diese elektrische Verbindung ist notwendig, wenn unter einem bestimmten
Winkel emittierte Teilchen registriert werden sollen.
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Ferner befindet sich auf der linken Seite von F i g. 1 in dem eigentlichen
Kanal 38 eine Vorrichtung, die die Aufgabe hat, das elektrische Potential der Platte
35 des Bodens der Ionisationskammer auf die Halter für die Proben, d. h. auf die
Ringe 43, zu übertragen. Zu diesem Zweck liegt in einem an der Platte 35 des Bodens
befestigten Gestell ein das Kontaktplättchen 62 tragender Metallstift 61. Unter
Einwirkung der Feder 63 des Stiftes wird das Kontaktplätchen 62 in eine Stellung
gebracht, in der ein an dem Außenumfang der Ringe 43 vorgesehener Nokken 64 beim
Drehen oder Verschwenken des Gehäuses 41 mit dem Kontaktplättchen (F i g. 2) in
Berührung tritt und der Ring 43 somit auf das gleiche Potential gebracht wird wie
die Platte 35.
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Die Verstärkungsplatte 40 weist in ihrer Mitte eine große kreisrunde
Öffnung auf, in die der Hohl deckel 65 (F i g. 4) eingeführt ist. Dieser Hohldeckel
ist mittels Schrauben 66 an der Platte 40 befestigt und dient zur Aufnahme einer
Sonde, um gegebenenfalls die Gammastrahlungen zu messen.
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Schließlich befindet sich auf der rechten Seite von Fig. 1 eine Regelschraube
67, mit der sich der Durchlaß von der das Gehäuse umgebenden Atmo-
sphäre über die
Kanäle 68 und die auch in F i g. 2 erkennbare Öffnung 69 zur Schleuse 39 hin einstellen
läßt. Seitlich der Öffnung 69 ist eine weitere Öffnung 70 vorgesehen, die das Ende
einer von außen her ankommenden Leitung 71 bildet. Diese Leitung ist dazu vorgesehen,
jedesmal, wenn eine neue Probe in die benachbarte Schleuse 39 eingeführt worden
ist, an eine Vakuumpumpe angeschlossen zu werden.
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Nunmehr wird die Beschreibung der Schleuse 39 und ihrer Arbeitsweise
fortgesetzt. Die Schleuse besteht aus mehreren ringförmigen Räumen, und zwar aus
der durch den Deckel 72 verschlossenen Öffnung in dem Flansch 31, der Öffnung in
dem Teller 41, oder genauer der Öffnung in dem Ring 43, sowie aus der durch die
verstellbare Wand 57 ausgefüllten Ausnehmung in der Verstärkungsplatte 40. Diese
verstellbare Wand 57 ist eine einen Kolben bildende Scheibe, die mit dem in der
Buchse 74 untergebrachten Zapfen 73 aus einem Stück gefertigt ist. Die Buchse 74
selbst ist mittels Schrauben 75 an der Verstärkungsplatte 40 befestigt.
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Die Buchse 74 weist an ihrem unteren Ende einen Gewindeabschnitt
auf, auf den die auch in Fig.3 erkennbare Rändelmutter 76 aufgeschraubt ist. Zwischen
der Rändermutter 76 und dem Zapfen 73 ist ein Kugellager 77 eingesetzt.
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Von den vorerwähnten Öffnungen ist die Öffnung in dem Gehäuse 41
größer als die in dem Flansch 31.
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Auf diese Weise wird ein Absatz 78 für die zeitweilige Stützung des
Probenhalters, d. h. des Ringes 43, gebildet.
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Beim Drehen der Mutter 76 im Uhrzeigersinn verstellt sich die bewegliche
Wand 57 axial nach oben, so daß sie gegen den Absatz 78 vorschiebt. Infolge des
Vorhandenseins verschiedener Dichtungsringe 79 bis 81 erhält man somit unter Beibehaltung
der Abdichtung des großen Kanals 38 mit seinen sämtlichen Räumen und Schlitzen eine
völlig abgedichtete gesonderte Kammer mit kleinem Volumen. Beim Betrieb der Ionisationskammer
sind die kleinen Kanäle 68 in der Nähe der Schleuse sowie der Deckel 72 stets geschlossen.
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Wenn eine untersuchte Probe in die Schleuse 39 von unterhalb der
Öffnung 37 transportiert und gegen eine neue Probe ausgetauscht werden soll, dreht
man den Teller 41 mit Hilfe des Rändelknopfes46, bis sich die Probe in der Schleuse
39 außerhalb des Außenumfangs der Kammer befindet. Eine entsprechende optische Anzeige
wird durch die Scheibe 82 (F i g. 4) bewirkt, die ein an seiner Oberseite den Proben
entsprechende Nummern tragendes Zahnrad ist.
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Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Nummern hinter in einer mit
Richtungspfeilen versehenen Scheibe 83 ausgebildeten kreisrunden Fenstern erscheinen.
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Das große Fenster in der Mitte der Scheibe läßt die Nummer der Probe
erscheinen, die sich in der Schleuse 39 befindet. Die Scheibe 82 wird mit Hilfe
eines Ritzels 84 verstellt, das auf derselben Achse angeordnet ist wie das die Drehbewegung
des Tellers bewirkende Ritzel 45. Die Scheibe 82 läßt sich aus ihrem Ritzel 84 lösen,
da das Lager der Scheibe, wie in Fig. 4 gezeigt, auf einem verschwenkbaren horizontalen
Arm 85 angeordnet ist. Dieser Arm läßt sich um die Achse 86 verschwenken und besitzt
einen kreisbogenförmigen Schlitz 87 mit einem einstellbaren Anschlag 88.
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Wenn sich die Probe in der Schleuse 39 befindet, dreht man die Rändelmutter
76, um das Volumen
der Schleuse von dem Volumen des Kanals und der
Ionisationskammer zu trennen. Die Verschiebung der verstellbaren Wand 57 schadet
auf Grund des Vorhandenseins des Dichtungsringes 89 der Abdichtung nicht. Wenn die
verstellbare Wand 57 den Probenhalter gegen den Absatz 78 anpreßt, ist das Volumen
des Schleusenraums abgetrennt und unter dem Deckel 72 eingeschlossen.
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Über die Leitung 71 wird zwischen dem isolierten Volumen und der
Außenatmosphäre ein Druckausgleich herbeigeführt. Darauf wird der Deckel 72 mittels
Rändelschrauben90 und 91 gelöst und aufgeklappt. Wie in F i g. 2 gezeigt, besitzt
der Deckel 72 einen seine Verstellung erleichternden Griff 92.
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Jetzt wird die (bereits untersuchte) Probe gegen eine andere ausgetauscht,
was auf Grund des durch die Bohrungen 44 erzielten Druckausgleichs ober-und unterhalb
der Probe erleichtert wird, worauf der Deckel 72 erneut geschlossen wird. Darauf
stellt man über die Leitung 71 in dem isolierten Raum der Schleuse ein Vakuum her,
wonach die Schleuse mit der während des Austauschvorgangs der Proben in der Schleuse
39 verlorenen Gasmenge erneut gefüllt wird, worauf dann die Schleuse mit der Kammer
21 verbunden wird. Zu diesem Zweck öffnet man den durch die Regelsehraube 6.7 gesperrten
Durchlaß der Kanäle 68. Darauf wird die verstellbare Wand 57 abgesenkt, bis sich
der Probenhalter 43 wieder gegen den Absatz 93 in der Öffnung des Tellers anlegt.
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Schließlich wird die neue Probe in die Untersuchungsstellung unterhalb
der in der Ringplatte 35 vorhande, nen Öffnung 37 gebracht.
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Der in der vorstehenden Beschreibung verwendete Ausdruck »Probe«
umfaßt auch radioaktive Stroh luxlgsquellen im eigentlichen Sinne. Die in dem Delrkel
15 der Ionisationskammer verankerten Griffe 94 dienen zu deren Transport.