DE1514256B1

DE1514256B1 - Geraet zum messen von physikalischen groessen die die intensitaet einer radioaktiven strahlung beeinflussen

Info

Publication number: DE1514256B1
Application number: DE1965N0026810
Authority: DE
Inventors: Burton T. Harwick
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1964-06-01
Filing date: 1965-05-31
Publication date: 1971-02-25
Also published as: CH425257A; SE335434B; FR1443462A; US3393313A; BE664775A; GB1100693A

Description

deren Strahlung der Detektor ausgesetzt ist, mit io Nr. 7, S. 36 bis 41, ist ein Gerät der eingangs geeinem dem Detektor nachgeschalteten Meßkanal mit nannten Art zur Messung einer Kernstrahlung mit Diskriminatorschaltung und Anzeigegerät sowie einer Einrichtungen zu seiner Stabilisation bekannt, welches Stabilisationseinrichtung, die einen Impulshöhen- einen der Energie der einfallenden Strahlung proselektor, dessen Durchlaßkanal auf den der Energie portionale Impulse liefernden Detektor mit zwei geder Hilfs-Strahlungsquelle entsprechenden Bereich 15 trennten Strahlungsquellen aufweist. Besondere Beder Detektorimpulsamplitude eingestellt ist, sowie rücksichtigung finden dabei die Stabilisierungen der eine dem Impulshöhenselektor nachgeschaltete Inte- elektronischen Schaltung, d. h. in der Verstärkung grationsschaltung aufweist, deren Ausgangsspannung von Photovervielfacher und Diskriminator,
als Regelgröße zur Stabilisierung des Meßkanals auf Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schafletzteren über eine Rückkopplungsleitung zurückge- 20 fung eines Meßgerätes der eingangs genannten Art, führt ist. bei dem der zeitliche Aktivitätsabfall der Meßstrah-

Meßgeräte, bei denen radioaktive Strahlungs- lungsquelle kompensiert wird und sich dadurch nicht quellen verwendet werden, haben besonders in der auf das Meßergebnis auswirkt.
Industrie Anwendung gefunden zur kontinuierlichen Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Er-

oder zeitweiligen Messung von Dichte, Dicke oder 25 findung bei einem Gerät der eingangs genannten Art Volumen. Bei dieser bekannten Art von Strahlungs- dadurch gelöst, daß die Hilfs-Strahlungsquelle zumeßinstrumenten machte der zeitliche Abfall der mindest näherungsweise dieselbe Zerfallskurve auf-Stärke der Strahlungsquellen eine häufige Eichung weist wie die Meßstrahlungsquelle, daß der Impuls- und Nachstellung der Instrumente notwendig, um den höhenselektor der Stabilisationseinrichtung zwei Einnatürlichen Abfall der Stärke der Quellen zu korn- 30 kanaldiskriminatoren aufweist, deren Durchlaßpensieren und die gewünschte Instrumentengenauig- kanäle auf verschiedene Teilbereiche des der Strahkeit beizubehalten. Eine solche Eichung und Einstel- lungsenergie der Hilfs-Strahlungsquelle entsprechenlung macht es im allgemeinen erforderlich, daß das den Impulsamplitudenbereichs eingestellt sind, wo-Gerät zeitweilig außer Betrieb genommen und ge- bei der auf den höherliegenden Kanal eingestellte eicht oder eingestellt wird unter Verwendung einer 35 Diskriminator eines positive Impulse liefernden Ausgenormten oder bekannten Strahlungsquelle. Dies ist gang und einen negative Impulse liefernden Ausgang unbequem und wegen des Zeitverlustes unwirtschaft- aufweist, während der auf den niedrigeren Kanal einlich. gestellte Diskriminator einen positive Impulse liefern-

Ein solches Strahlungsmeßgerät, welches dem nor- den Ausgang besitzt, daß weiter der Ausgang des malen Abfall der Quellstärke unterworfen ist und 40 unteren Diskriminators und der negative Ausgang welches geeicht oder nachgestellt werden muß, ist des oberen Diskriminators mit dem Eingang eines das Brennstoffmeßgerät nach dem Strahlungsmeß- ersten integrierenden Verstärkers verbunden ist, daß prinzip, welches in der USA.-Patentschrift 2 952 774 der Ausgang dieses integrierenden Verstärkers sowie vom 13. September 1960 offenbart wird, die der Pa- die positiven Ausgänge beider Kanaldiskriminatoren tentinhaberin der vorliegenden Erfindung zuerteilt 45 mit dem Eingang eines zweiten integrierenden Verist. Strahlungsmeßgeräte dieser Art messen die Menge stärkers verbunden sind und daß der Ausgang des oder Masse der Flüssigkeit in einem Tank oder Be- letzteren mit einer Einrichtung zum Regeln der Verhälter unter Ausnutzung der Schwächung einer von Stärkung des Detektors oder der Meß- und der Strahlungsquellen ausgehenden Strahlung durch die Stabilisationskanäle derart verbunden ist, daß diese Atome der Flüssigkeit, durch die die Strahlung hin- 5° Einrichtung eine Regelung im Sinne einer Stabilisiedurchgeht. Eine oder mehrere Strahlungsquellen und rung der im Meßkanal angezeigten Impulsrate beein Detektor sind einem die Flüssigkeit enthaltenden wirkt.

Tank so zugeordnet, daß die Strahlung durch den Mit dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung

Tank zum Detektor gelangt. Je größer die Flüssig- wird nicht nur die Instabilität der elektronischen keitsmenge in dem Tank ist, desto größer ist die 55 Bauteile (Bauelemente, Verstärker usw.), sondern Schwächung der durch den Tank hindurchgehenden auch die durch den Zerfall der Strahlungsquelle verStrahlung und desto kleiner ist das in dem Detektor ursachte Instabilität selbsttätig kompensiert,
des Flüssigkeitsmessers erzeugte Gesamtsignal. Vorzugsweise besitzt die Hilfs-Strahlungsquelle ein

Da die Stärken der Strahlungsquellen kontinuier- Energieniveau, welches wesentlich über dem der lieh einem natürlichen Abfall unterliegen, nimmt die 60 Meßstrahlungsquelle liegt.

Gesamtstrahlung, die durch die Flüssigkeit in dem In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die

Tank hindurchgeht, mit der Zeit ab, und dadurch positiven Ausgänge der beiden Diskriminatoren der wird die Instrumentengenauigkeit beeinflußt. Eine Stabilisationseinrichtung über einen Verstärker mit häufige Eichung dieser Instrumente ist deshalb not- einer regelbaren Stromversorgung verbunden, deren wendig, um den Strahlungsquellenabfall zu korri- 65 Ausgang auf die Diskriminatoren derart zurückgegieren und eine optimale Instrumentengenauigkeit koppelt ist, daß deren Verstärkung im Sinne einer und Zuverlässigkeit sicherzustellen. selbsttätigen Kompensation eingestellt wird.

Ein anderes Meßgerät dieser Art ist aus der bei- Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung

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in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Energieniveau der inneren Strahlungsquelle 34. In den Zeichnungen zeigt Andererseits kann das Energieniveau der äußeren

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer be- Strahlungsquelle größer oder kleiner sein als das der sonderen Anordnung eines Strahlungsmeßgerätes zur inneren Strahlungsquelle. Die Detektoreinheit 20 Tank-Füllstandsmessung in einem Flugzeug, 5 spricht auf die Eingangsstrahlung aus der äußeren

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung an Strahlungsquelle 18 sowie auf die Kontrollstrahlung einem Tank des in der F i g. 1 dargestellten Flug- aus der inneren Strahlungsquelle 34 an und erzeugt zeuges, entsprechende elektrische Impuls-Signale. Diese Si-

F i g. 3 ein ausführliches Blockschaltbild des Strah- gnale werden zu einem Impulskonverterkreis 36 gelungsmeßgerätes nach der Erfindung, io leitet, in dem die Signale nach Amplituden sortiert

F i g. 4 ein Schaltplan für das Gerät nach der Er- und entsprechend als Meß-Signale zur Anzeigeeinheit findung, 24 oder als ein Abweichungskorrektursignal zum

F i g. 5 eine graphische Darstellung eines Strah- Abweichungssignalkreis 40 geleitet werden. Wie lungsspektrums aus dem Strahlungsmeßgerät nach später noch beschrieben wird, schließen Teile des den F i g. 3 und 4, 15 Impulskonverterkreises 36 von den Signalen alle Im-

F i g. 6 ein Ausschnitt aus einem Schaltplan einer pulse aus außer denjenigen Impulsen, die ein Meß-Abwandlung des Ableseteiles des Gerätes nach der informationssignal darstellen, das an der Anzeige-F i g. 4, einheit 24 erscheinen kann. Der Abweichungssignal-

F i g. 7 ein Ausschnitt aus einem Schaltplan für oder Detektorkreis in der Zwischeneinheit 22 nach eine Schaltung, die an Stelle der Zwischeneinheit 20 der F i g. 3 erzeugt ein Rückkopplungssignal, das zur nach der F i g. 4 benutzt werden kann, und Detektoreinheit 20 geleitet wird. Das Rückkopplungs-

F i g. 8 ein Blockschaltbild des Strahlungsmeß- signal stellt selbsttätig den Verstärkungsgrad der Degerätes, das an mehreren Treibstofftanks der Ausfüh- tektoreinheit so ein, daß der natürliche zeitliche Abrungsform nach der F i g. 1 angebracht ist. fall der äußeren Strahlungsquelle und die damit ver-

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Strahlungsmeßgerät 25 bundene Unstabilität der Messung korrigiert wird, zur Tank-Füllstandsmessung, an einem herkömm- Die F i g. 4 ist ein ausführlicher Sclialtplan für eine

liehen Flugzeug angeordnet. Das Flugzeug weist besondere Ausführungsform des Strahlungsmeßunter anderem die Treibstofftanks 10, 12, 14 und 16 gerätes nach der Erfindung. Auch in diesem Falle in verschiedenen Formen und mit verschiedenen ist eine einzige äußere Strahlungsquelle 18 zusammen Fassungsvermögen auf. Jedem dieser Tanks sind eine 30 mit einer Masse in Form eines Tanks 10 dargestellt, oder mehrere äußere Strahlungsquellen 18 und eine wobei jedoch für die Flüssigkeitsmessung in solchen Strahlungs-Detektoreinheit 20 zugeordnet, die mit Tanks im allgemeinen mehrere Strahlungsquellen enteiner Zwischeneinheit 22 und einer Anzeigeeinheit sprechend der F i g. 2 vorgesehen sind. Bei der be-24 elektrisch in Verbindung steht. Eine herkömm- sonderen Ausführungsform nach der F i g. 4 besteht liehe Batterie oder eine andere geeignete Stromquelle 35 die äußere Strahlungsquelle 18 aus einer Gamma-26 versorgt das Strahlungsmeßgerät mit Strom und strahlungsquelle. Die Gammastrahlung stammt aus Spannung. Die Strahlungsquellen und die Detektor- einem radioaktiven Isotop, wie z. B. Caesium-137 einheit werden im allgemeinen an der Außenseite oder Kobalt-60.

des Tanks angeordnet und dringen in diesen nicht Die Gammastrahlung aus der Strahlungsquelle 18

ein. Es ist jedoch auch möglich, entweder die Strah- 40 durchdringt die Wandungen des Tanks 10 und die in lungsquellen oder die Detektoreinheit oder auch diesem enthaltene Flüssigkeit und gelangt zu einem beide Elemente im Innern des Tanks anzuordnen, Szintillationskristall 44 der Detektoreinheit 20. Der da hierdurch das Strahlungsmeßgerät nicht nachteilig beispielsweise aus Natriumiodid bestehende Szintilbeeinflußt wird. lationskristall 44 ist optisch mit einer herkömmlichen

Die F i g. 2 zeigt den Flugzeugtank 10 nach der 45 Photoverstärkerröhre 46 gekoppelt.
F i g. 1 im Querschnitt und mit einer Anordnung Der Szintillationskristall 44 empfängt ferner die

gleicher Strahlungsquellen 18 in geeigneten Abstän- Strahlung aus der inneren Strahlungsquelle 34, die an den um den Umfang des Tanks herum. Die äußeren den Szintillationskristall angrenzt. Bei der Ausfüh-Strahlungsquellen 18 und die Detektoreinheit 20 sind rungsform nach der F i g. 4 besteht die innere Strahso angeordnet, daß die Strahlung aus jeder Strah- 50 lungsquelle 34 aus einem geimpften Kristall, der alllungsquelle zur Detektoreinheit über Strecken 28 ge- gemein in der geometrischen Mitte des Szintillationslangt, die zum Teil im Innern des Tanks verlaufen. kristalle 44 angeordnet ist. Die innere Strahlungs-Je nach der Fluglage des Flugzeuges verlaufen ein quelle 34 kann auch aus einem Einsatz mit einem ge- oder mehrere Strahlungsstrecken immer durch die im eigneten radioaktiven Isotop bestehen. Sie muß dabei Tank befindliche Flüssigkeit 30. Je größer die Menge 55 mindestens näherungsweise die gleiche Zerfallskurve der im Tank enthaltenen Flüssigkeit ist, umso stärker wie die externe Strahlungsquelle 18 aufweisen. Die wird die durchlaufende Strahlung geschwächt, und innere Strahlungsquelle kann jedoch auch aus einer umso schwächer wird das von der Detektoreinheit Kombination von Strahlungsquellen mit jeweils vererzeugte Signal. schiedenen Halbwertzeiten bestehen, so daß die Zer-

Das ausführliche Blockschaltbild in der F i g. 3 60 fallskurve der inneren Quelle in einem vorherbestimmzeigt eine äußere Strahlungsquelle 18. Die Strahlung baren Zeitraum ähnlich der der äußeren Quelle ist. aus der äußeren Strahlungsquelle 18 geht durch eine Die innere Strahlungsquelle kann ferner aus einer Masse 32 zur Detektoreinheit 20, die auch eine radioaktiven Farbe, d. h. aus einer verhältnismäßig Strahlung aus einer inneren Strahlungsquelle 34 emp- dünnen Quelle bestehen, die einen Belag auf der fängt. Diese letztgenannte Strahlung geht nicht durch 65 Außenseite des Szintillationskristall bildet. Es ist die Masse 32. Bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch vorzuziehen, die innere Strahlungsquelle 34 der Erfindung unterscheidet sich das Energieniveau in bezug auf den Szintillationskristall 44 so anzuder äußeren Strahlungsquelle 18 wesentlich von dem ordnen, daß die Szintillationen aus der inneren Strah-

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lungsquelle mit dem Szintillationskristallkörper 44 leitet, in dem die elektrischen Eingangs- und Konoptisch verkoppelt sind. Hierdurch wird eine genaue trollimpulse gemäß dem Impulsamplitudensortier-Kontrolle über die Energieverluste von der Strah- schema nach der Fig. 5 voneinander getrennt lungsquelle zum Szintillationskristallkörper ermög- werden,
licht. 5 Der Impulshöhendiskriminatorkreis 36 enthält die

Die Strahlungsquelle 34 kann aus einem Alpha- einander gleichen Transistoren 56, 58 und 60, die strahler, z. B. aus dem radioaktiven Isotop zueinander parallel dem Linearverstärker 54 nachge-Americium-241, bestehen. Andererseits können eben- schaltet sind. Die Vorspannung für die Basiseleksogut andere Alphastrahlungsquellen oder Kombi- trode eines jeden Transistors wird geeigneterweise nationen solcher Strahlungsquellen, z.B. Americium- io mit Hilfe der Spannungsteilerschaltung62 so einge-241 und Curium-244 oder Americium-241 und stellt, daß jeder Transistor nur leitet, wenn ein elek-Plutonium-236, verwendet werden. Diese Kombi- irischer Impuls aus dem Verstärker 54 dem Impulsnationen von radioaktiven Isotopen müssen min- Sortiermuster nach der F i g. 5 entspricht,
destens annähernd dieselbe natürliche Zerfallskurve Der Transistor 56 wird so eingestellt, daß nur die-

aufweisen wie die äußere Quelle oder die äußeren 15 jenigen elektrischen Eingangsimpulse, deren Ur-Quellen. Die innere Strahlungsquelle 34 kann auch Sprungsenergie in den Energiebereich L₁ des Sortierein Gammastrahler sein, Schemas oder darüber fällt, durch den Diskriminator

Die F i g. 5 zeigt ein typisches Spektrum, das von zum Kanal L₁ hindurchgeleitet werden. Die Impulsdem Strahlungsmeßgerät nach der F i g. 4 ermittelt höhendiskriminatoren 58 bzw. 60 leiten nur diewurde, wenn die äußeren Strahlungsquellen 18 aus 20 jenigen ankommenden elektrischen Kontrollimpulse Caesium-137 und die innere Strahlungsquelle 34 aus weiter, deren Energie in die Bereiche L₂ bzw. L₃ und Americium-241 bestehen. Die Gammaphotonenspitze darüber fällt, und zwar zum Kanal L₂ bzw. L₃.
50 des Caesium-137 liegt bei ungefähr 0,66MEV Nach der Fig. 4 wird ein ankommender elektri-

(Millionen Elektronenvolt), und die Alphaszintil- scher Eingangsimpuls, dessen Energiepegel in den lationsspitze 52 des Americiums-241 weist annähernd 25 Energiebereich L₁ fällt (vgl. F i g. 5), durch den Diseine gammaäquivalente Energie von 1,75 MEV auf. kriminator 56 zu einem Impulsformer 66 hindurch-Das Americium-241 sendet eine 5,5-MEV-Alpha- geleitet. Ebenso werden ankommende Kontrollstrahlung mit einer mittleren Lebensdauer von impulse, deren Energiepegel den Energiebereichen L₂ 470 Jahren aus; jedoch führt die geringere Lichtaus- und L₃ entsprechen, durch die betreffenden Disbeute aus der Alphapartikelabsorption durch den 30 kriminatoren 58 und 60 hindurch zu den Impuls-Szintillationskristall 44 zu einer Lichtemission im formem 68 und 70 geleitet. Die Impulsformer 66, Kristall, der der obengenannten Gammaenergie 68 und 70 kehren die sortierten Eingangs- und Kongleichwertig ist. Die Szintillationsspitzen 50 und 52 trollimpulse um und formen diese zu gleich hohen weisen daher wesentlich verschiedene Energiepegel Rechteckimpulsen um. Der Impulsformer 70 erzeugt auf, so daß die Pegel leicht voneinander unter- 35 zwei einander gleiche Impulse, jedoch mit entgegenschieden und von der Schaltung nach der Erfindung gesetzter Polarität, d. h., der Impulsformer 70a ergetrennt werden können. zeugt einen Impuls, der die entgegengesetzte Polarität

Das Amplitudenimpulssortierschema nach der aufweist wie der von dem Impulsformer 70 b erzeugte Fig. 5 weist abgegrenzte EnergiebereicheL₁, L₂ und Impuls.

L₃ auf. Die elektrischen Impulse, die der Zeit nach 4° Da der ankommende Kontrollimpuls, der den Imstatistisch und mit unterschiedlichen Amplituden auf- pulsformer 68 im Kanal L₂ auslöst, auch den Impulstreten, werden nach dem Schema entsprechend der former 66 im Kanal L₁ auslösen könnte, so wird ein Ursprungsenergie eines jeden Impulses sortiert. Die- aus dem vorderen Teil eines Kontrollimpulses L₂ bejenigen Impulse, deren Energiebereich kleiner ist als stehender Löschimpuls über den Leiter 69 aus dem ein willkürlicher, je nach dem Verwendungszweck 45 Impulsformer 68 zu einem Torkreis 74 im Kanal L₁ des Gerätes und den verwendeten besonderen Strah- geleitet. Der Torkreis 74 besteht aus einem Steuerlungsquellen gewählter Wert, werden zurückgewiesen. transistor. Der Löschimpuls verändert bei der dar-Bei der besonderen Ausführungsform nach der gestellten Ausführungsform die Vorspannung des Fig. 4 fällt die Gammaphotonenspitze 50 in den Steuertransistors 74, so daß der Impuls L₂ aus-Energiebereich L₁, der von der die die Flüssigkeit 30 50 gelöscht wird und nicht über den Kanal L₁ den Imim Tank 10 durchdringenden Strahlung herrührt, pulsformer 66 auslösen kann. Ein Eingangsimpuls L₂, während die Alphaszintillationsspitze 52 an der der dem Energiebereich L₂ entspricht, wandert daher Energieteilungslinie auf die Energiebereiche L₂ und nur über den Kanal L₂ und löst den Impulsformer 68 L₃ aufgeteilt ist, so daß diese Bereiche gleiche Zähl- aus. Ebenso wird ein aus dem vorderen Teil eines impulsraten aufweisen, wie später noch erläutert 55 Kontrollimpulses L₃ bestehender Löschimpuls aus wird. Wenn gewünscht, kann der Energiebereich L₁ dem Impulsformer 70« über den Leiter 71 zu einem einen Teil der Streustrahlung mit umfassen, die nor- Torkreis 74 und zu einem gleichen Torkreis 76 gemalerweise zurückgewiesen wird. leitet und löscht die unerwünschten Impulse in den Nach der Fig. 4 werden die durch Strahlung er- KanälenL₁ und L₂ aus, so daß der KontrollimpulsL₃ zeugten Lichtimpulse aus dem Szintillationskristall 60 nur über den Kanal L₃ wandern und den Impuls-44, die den Eingangsimpulsen aus der äußeren Strah- former 70 auslösen kann.

lungsquelle 18 und den Kontrollimpulsen aus der Bei der Ausführungsform nach der F i g. 4 weisen

inneren Strahlungsquelle 34 entsprechen, von der die auf den Kanälen L₁, L₂ und L₃ ankommenden Photoverstärkerröhre 46 aufgenommen und als elek- Impulse eine negative Polarität auf und werden nach trische Impulse einem Linearverstärker 54 zugeführt. 65 der Umkehrung durch die Impulsformer 66, 68 und Die statistisch auftretenden Impulse werden in dem 70 zu positiven Impulsen. Der Impulsformer 70 b erVerstärker in der herkömmlichen Weise verstärkt zeugt negative L₃-Impulse, die der Höhe und der und zu einem Impulshöhendiskriminatorkreis 36 ge- Form nach den positiven L₃-Impulsen aus dem Im-

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pulsformer 70 α entsprechen. Die umgekehrten und Diese selbsttätige Einstellung des Verstärkungsgrades

zu einer Rechteckwelle geformten Eingangsimpulse der Detektoreinheit 20 bewirkt eine Korrektur der

auf dem Kanal L₁ stellen das Meßsignal dar, das zu Unstabilität. Die wiederhergestellte Verstärkung des

einem herkömmlichen integrierenden Verstärker 80 Strahlungsgerätes nach den F i g. 3 und 4 ist nunmehr

geleitet wird. Diese Eingangsimpulse entsprechen 5 stabil, bis ein neues Abweichungssignal erzeugt und

dem Energiebereich L₁ des Sortierschemas nach der zur Detektoreinheit 20 geleitet wird. Andererseits

F i g. 5 und stellen die von der Masse geschwächte könnte das Abweichungssignal auch über den Leiter

Gammastrahlung aus der äußeren Strahlungsquelle 102 dem Eingang eines herkömmlichen Verstärkers

18 dar. Die zu Rechteckwellen geformten Eingangs- mit veränderbarer Verstärkung (nicht dargestellt) zu-

impulse im Kanal L₁ werden von dem Verstärker 80 io geführt werden, der zwischen den Linearverstärker

verarbeitet, der die Eingangsimpulse integriert und 54 und die Zwischeneinheit 22 geschaltet wird,

einem herkömmlichen Servoverstärker82 als Analog- Nach der Fig. 7 können die Signale L₂ und L₃ aus

gleichspannung zuführt. Der Servoverstärker 82 be- den Schaltungskreisen 68 und 70 über den Verstärker

treibt den Ablesezeiger 86 der Anzeigeeinheit 24, so 100 a auch zu einer nachgeschalteten Spannungs-

daß die Menge der im Tank befindlichen Flüssigkeit 15 quelle 108 geleitet werden, deren Ausgang mit dem

direkt abgelesen werden kann. B+-Spannungseingang der Impulsformerkreise 66,

Die Fig. 6 zeigt eine andere Anzeigeeinheit 24, 68 und 70 verbunden ist und das Strahlungsgerät

die den Gleichspannungsausgang aus dem Verstärker dadurch stabilisiert, daß ein Signal zum Kompen-

80 zu einem herkömmlichen Meßinstrument 90 über sieren des Verfalls der Strahlungsquelle rückgekop-

einen einstellbaren Widerstand 92 leitet, mit dem der 20 pelt wird. Die selbsttätige Einstellung der Spannungs-

Vollausschlag des Meßinstruments eingestellt werden verstärkung der Impulsformer 66, 68 und 70 wird in

kann. Das Potentiometer 94 und die zugehörige der Weise durchgeführt, daß die den Impulsformern

Schaltung ermöglichen eine Nulleinstellung des Meß- 66, 68 und 70 zugeführte Spannung B+ so weit er-

instrumentes. Andererseits können die im Kanal L₁ höht wird, daß die gewünschte Stabilisierung des

statistisch auftretenden Eingangsimpulse aus dem 25 Strahlungsgerätes erzielt und der natürliche Zerfall

Impulsformer 66 auch zu einem Digitalausgangs- der Strahlungsquellen korrigiert wird. Die Schaltung

signal umgewandelt und entweder zu einer Zahlen- nach der F i g. 7 kann zusammen mit der Schaltung

Speichereinheit für eine spätere Auswertung oder nach der F i g. 4 verwendet werden. Auf diese Weise

direkt zu einer Zahlenableseeinheit geleitet werden. kann eine selbsttätige Einstellung einer an sich be-

Der Abweichungssignalkreis 40 in der Zwischen- 30 stehenden Unstabilität sowie eine durch den Verfall

einheit 22 empfängt die umgekehrten und zu Recht- der äußeren Strahlungsquelle verursachte Unstabilität

eckwellen umgeformten Kontrollimpulse aus den Im- durchgeführt werden.

pulsformern 68, 70« und 70 b. Da nach dem Impuls- Das Gleichgewicht in der Anlage, d. h. ein Absortierschema nach der F i g. 5 die Alphaspitze 52 in weichungssignal mit dem Spannungswert Null, wie gleiche oder nahezu gleiche Anteile geteilt wird, so 35 bei der Ausführungsform nach der F i g. 4 beschrieführen der Kanal L₂ und der Kanal L₃ ungefähr die ben, wird hergestellt, wenn das Gleichspannungs-Hälfte der gesamten Kontrollimpulse, die ihren Ur- abweichungssignal aus dem Verstärker 100 der Teisprung in der inneren Strahlungsquelle 34 haben. Der lung der Alphaspitze 52 in der Fi g. 5 genügt. Es gibt Impulsformer 68 führt dem Eingang eines inte- nur eine Szintillationsspitze mit genau derselben Imgrierenden Verstärkers 98 positive Steuerimpulse zu, 40 pulsmenge wie die Impulsmenge, die ihren Ursprung die dem Bereich L₂ entsprechen, während der Im- in der Bezugsalphaspitze hat. Es sei z. B. angenompulsformer 70 b dem Eingang des Verstärkers 98 men, es bestehe ein Verlust an Verstärkung in der negative Steuerimpulse zuführt, die dem Bereich L₃ Detektoreinheit 20. Hierbei besteht die Gefahr, daß entsprechen. Die aus den Impulsformern 68 und 70b die Impulse auf dem Sortierschema nach der Fig. 5 zugeführten Steuerimpulse werden von dem Verstär- 45 nach unten verschoben werden. Dies hat zur Folge, ker 98 integriert, und es wird ein entsprechendes daß eine erhöhte Anzahl von Impulsen in den Energie-Gleichspannungssignal erzeugt, das den Wert Null bereich L₂ und damit in den Kanal L₂ gelangt. Bei aufweisen oder um diesen Wert herum schwanken der Behandlung durch den Abweichungssignalkreis kann. Dieses Gleichspannungssignal wird aus dem 40 erzeugt die erhöhte Anzahl von Impulsen auf dem Verstärker 98 zum Eingang eines gleichen inte- 5° Kanal L₂ einen negativen Gleichspannungssignalausgrierenden Verstärkers 100 geleitet. Der Verstärker gang aus dem Verstärker 98. Dieses Signal wird im 100 integriert die von den Impulsformern 68 und 70 α Verstärker 100 integriert, wodurch ein erhöhtes Abzugeführten positiven Steuerimpulse, addiert das weichungsrückkopplungssignal erzeugt wird, das zur Gleichspannungssignal aus dem Verstärker 98 hinzu Detektoreinheit 20 geleitet wird, die die Spannungsund multipliziert das resultierende Signal mit einer 55 quelle 106 so einstellt, daß der ursprüngliche Verlust Konstanten. Das resultierende Signal stellt ein Gleich- an Verstärkung der Detektoreinheit 20 kompensiert spannungsabweichungssignal dar. wird. Die Einstellung der Verstärkung bewirkt eine

Bei der Schaltung nach der Fig. 4 wird das Verschiebung des Spektrums nach oben aus dem

Gleichspannungsabweichungssignal aus dem inte- Energiebereich L₁, in den Energiebereich L₃, wodurch

grierenden Verstärker 100 über den Leiter 102 zu 60 die gewünschte Teilung der Alphaspitze 52 wieder er-

einer gesonderten Spannungsquelle 106 in der Detek- zielt wird.

toreinheit 20 geleitet, die mit der Photoverstärker- Als ein Grenzbeispiel sei angenommen, die Verrohre 46 in Verbindung steht. Das Rückkopplungs- Stärkung der Anlage sei hoch, und alle Impulse der abweichungssignal stellt selbsttätig die Spannung der Alphaspitze 52 befinden sich im Energiebereich L₃ Spannungsquelle 106 und dadurch den Verstärkungs- 65 des Schemas nach der Fig. 5. Außerdem sei angegrad der Photoverstärkerröhre so ein, daß der Wert nommen, die Gammaphotonenspitze 50 sei nach des Abweichungssignals, das von dem Abweichungs- oben aus dem Bereich L₁ in den Bereich L₂ verschosignalkreis 40 erzeugt wird, auf Null geregelt wird. ben, so daß die Zahl der Impulse im Bereich L₂ durch

Claims

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irgendeinen Zufall gleich der der Impulse im Be- Patentansprüche:
reich L₃ seien. Der Ausgang aus dem Verstärker 98

würde dann fälschlich auf Null abgeglichen werden. 1. Gerät zum Messen von physikalischen Grö-Das Strahlungsmeßgerät nach der Enindung korrigiert ßen, die die Intensität der von einer radioaktiven jedoch selbsttätig diesen unwahrscheinlichen Vorfall, 5 Meßstrahlungsquelle auf einen Strahlungsdetekda die am Eingang des Verstärkers 100 summierte tor gelangenden Strahlung beeinflussen, mit einem Gesamtanzahl von Impulsen auf den Kanälen L₂ Impulse von der Energie der einfallenden Strah- und L₃ nunmehr ungetähr das Doppelte betragen lung proportionaler Amplitude liefernden Detekwürde, als für das Gleichgewicht des Gerätes nor- tor, einer zusätzlichen radioaktiven Hilfs-Strahmalerweise erforderlich ist. Der Abweichungssignal- io lungsquelle mit von der Strahlung der Meßquelle ausgang aus dem Verstärker 100, der zur Detektor- verschiedener diskreter Strahlungsenergie, deren einheit 20 geleitet wird, würde dann die Verstärkung Strahlung der Detektor ausgesetzt ist, mit einem der Spannungsquelle herabsetzen. Hierbei erfolgt eine dem Detektor nachgeschalteten Meßkanal mit Verschiebung nach unten in Richtung zur gewünsch- Diskriminatorschaltung und Anzeigegerät sowie ten Teilung der Alphaspitze 52, die dementsprechend 15 einer Stabilisationseinrichtung, die einen Impulsden gewünschten Gleichgewichtspunkt darstellt. höhenselektor, dessen Durchlaßkanal auf den der Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung von einander Energie der Hilfs-Strahlungsquelle entsprechengleichen Tanks 110, ähnlich dem Tank nach der den Bereich der Detektorimpulsamplitude einge-Fig. 4, wobei jedem Tank ein erfindungsgemäß aus- stellt ist, sowie eine dem Impulshöhenselektor gebildetes Strahlungsgerät zugeordnet ist. Das ge- 20 nachgeschaltete Integrationsschaltung aufweist, messene Informationssignal, daß der Menge der in deren Ausgangsspannung als Regelgröße zur Stajedem Tank enthaltenen Flüssigkeit entspricht, wird bilisierung des Meßkanals auf letzteren über eine von jedem Gerät aus als ein Spannungssignal zu Rückkopplungsleitung zurückgeführt ist, daeinem herkömmlichen Summierungsverstärker 112 durch gekennzeichnet, daß die Hilfsgeleitet, der ein Gesamtinformationssignal erzeugt, 25 Strahlungsquelle (34) zumindest näherungsweise das der Gesamtmenge der in sämtlichen Tanks ent- dieselbe Zerfallskurve aufweist, wie die Meßhaltenen Flüssigkeit entspricht. Eine Anzeigeeinheit strahlungsquelle (18), daß der Impulshöhenselek- 114, gleich der bereits beschriebenen, spricht auf das tor der Stabilisationseinrichtung zwei Einkanal-Gesamtsignal an und zeigt die Gesamtmenge der in diskriminatoren (68 und 70) aufweist, deren allen Tanks enthaltenen Flüssigkeit an. Wenn ge- 30 Durchlaßkanäle auf verschiedene Teilbereiche wünscht, kann die Schaltung auch so ausgestaltet des der Strahlungsenergie der Hilfs-Strahlungswerden, daß die Anzeigeeinheit die Flüssigkeitsmenge quelle (34) entsprechenden Impulsamplitudenin nur einem Tank oder in mehreren Tanks anzeigt. bereichs eingestellt sind, wobei der auf den Andererseits kann bei gewissen Tank- oder Massen- höherliegenden Kanal eingestellte Diskriminator anordnungen, bei denen mehrere Strahlungsgeräte 35 (70) einen positive Impulse liefernden Ausgang erforderlich sind, z. B. nach der Fig. 8, die selbst- (+£3) ^und einen negative Impulse liefernden tätige Stabilisierung eines Gerätes geeigneterweise Ausgang (-L₃) aufweist, während der auf den mit den übrigen Geräten verkoppelt werden, um diese niedrigeren Kanal eingestellte Diskriminator (68) entsprechend zu steuern. Obwohl die Genauigkeit einen positive Impulse liefernden Ausgang (+L₂) einer solchen Anordnung herabgesetzt würde im Ver- 40 besitzt, daß weiter der Ausgang (+L₂) des untegleich zu einer Anlage, bei der jedes Gerät sich selbst ren Diskriminators (68) und der negative Ausstabilisiert, so entfällt jedoch die dem Abweichungs- gang (-L₃) des oberen Diskriminators (70) mit detektorkreis in allen übrigen Geräten zugehörige dem Eingang eines ersten integrierenden Verstär-Schaltung. kers (98) verbunden ist, daß der Ausgang dieses Als Beispiel werden nachstehend die Werte der 45 integrierenden Verstärkers (98), sowie die posi-Widerstände R und des Kondensators C angeführt, tiven Ausgänge (+L₂, +L₃) beider Kanaldiskridie in den verschiedenen Schaltungskreisen des Ge- minatoren (68 und 70) mit dem Eingang eines rätes nach der Erfindung verwendet werden: zweiten integrierenden Verstärkers (100) verbunden sind, und daß der Ausgang (102) des letz-

-Rl 15 kQ _So teren mit einer Einrichtung (106) zum Regeln der

■K2 1,8 kQ Verstärkung des Detektors oder der Meß- und

R 3 33 kQ der Stabilisationskanäle derart verbunden ist, daß

R 4 51 kQ diese Einrichtung eine Regelung im Sinne einer

RS 2,2 kQ Stabilisierung der im Meßkanal angezeigten Im-

R6 IkQ(POt.) 55 pulsrate bewirkt.

r η 2 MQ ²· G^erät nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

3 3 kQ zeichnet, daß die Hilfs-Strahlungsquelle (34) ein

~_Q\_n Energieniveau aufweist, das wesentlich über dem

: ^" ,__v der Meßstrahlungsquelle (18) liegt.

^ ¹^ ■" ^v 60 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

C* 300 pF 50 V kennzeichnet, daß die positiven Ausgänge (+L₂,

^C3 0>8 μ^ρ 50 V +L₃) der beiden Diskriminatoren (68, 70) der

C 4 — 5 μΡ 100 V Stabilisationseinrichtung über einen Verstärker

C 5 0,22 μΡ 100 V (100 α) mit einer regelbaren Stromversorgung

65 (108) verbunden sind, deren Ausgang auf die

Femer sind in den Zeichnungen mit T₁ bzw. T₂ Diskriminatoren (68, 70) derart zurückgekoppelt

jeweils gleiche Transistortypen, mit A₁ die gleiche ist, daß dadurch deren Verstärkung eingestellt

Type eines Summierungsverstärkers bezeichnet. wird (F i g. 7).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen