DE1523879A1 - Zeitmessgeraet - Google Patents
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- G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
- G04F5/16—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using pulses produced by radio-isotopes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
fATENTANWALTt
DR.E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN UiJÜ/a
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
telefon: 395314 2000 HAMBL)RG 50, 10. Oktober I968
TELEGRAMME: KARPATENT KÖNIGSTRASSE 28
Neue Unterlagen
W. 12 621/66 12/Fl P 15 23 879.6
W. 12 621/66 12/Fl P 15 23 879.6
Benrus Watch Company, Inc. New York, N.I. (V.St.A.)
Zeitmeßgerät
Die -Erfindung bezieht sich auf ein Zeitmeßgerät, dessen
en
Zeitmessungsfunktion ausschließlich auf elektronische Weise ausgeübt werden=
Zeitmessungsfunktion ausschließlich auf elektronische Weise ausgeübt werden=
Sogenannte elektronische oder elektrische Uhren sind bekannt, jedoch ist die Verwendung der -Bezeichnung ^'elektronische " bzw. "elektrisch" in Verbindung hiermit in
mancher Hinsicht irreführend. Die verwendete Energiequelle mag elektrisch, sein und es kann irgendein elektronischer
Stromkreis vorgesehen sein, jedoch werden in der letzten Analys"e die tatsächlichen Zeitnahmefunktionen durch sich
mechanisch bewegende Teile ausgeübt, beispielsweise durch die Zinken einer Stimmgabel, den Rotor eines Elektromotors
oder durch ein Ausgleichsrad, das .durch eine Haarfeder vorgespannt
ist.
Das "Vorhandensein dieser sich mechanisch bewegenden Elemente
begrenzt bzw. steuert in großem ^usmaß die Größe und
die Gestalt des Zeitmeßgeräts, setzt den Mechanismus einer Beschädigung zufolge Schwingung oder Stoß aus und macht die
Genauigkeit der Zeitmessung von der Stellung oder der Art
dem ^ erhalten des Zeitmeßgeräts oder Veränderungen in
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der Temperatur und dem -Ausmaßk in welchem die sich bewegenden
Teile geschmiert werden und dem Ausmaß abhängig, in welchem die sich bewegenden Teile abgenutzt werden..
Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, ein Zeitmeßgerät
zu schaffen, bei welchem die Zeitmeßfunktion ohne irgendwelche sich bewegenden Teile und in vollständig elektronischer
Weise ausgeübt wird, so daß Ausgleichsräder, Stimmgabeln und dergleichen vermieden sind. Bewegliche
Teile können für die Zeitanzeige verwendet werden (obgleich dies nicht wesentlich ist), jedoch erfolgt die Bewegung
dieser Teile (beispielsweise Zeiger) zur zweckentsprechenden Zeitanzeigestellung auf eine Weise, die keine Wirkung auf
die Genauigkeit der eigentlichen Zeitmessung hat.
Bin weiterer Hauptzweck der Erfindung besteht darin, die
vorgenannten vollständig elektronischen Zeitmeßfunktionen
auf zuverlässige und genaue Wei3e auszuüben, während gleichzeitig
so wenig Energie von einer Batterie oder einer anderen elektrischen Quelle verwendet wird, daß das System
in kleinen Zeitmeßgeräten, beispielsweise bei Armbanduhren, verwendet werden kann.
Ein weiterer Hauptzweck der Erfindung besteht darin, die
vollständig elektronische Zeitmessung in einer *eise durchzuführen,
welche nicht das aufeinanderfolgende Offnen und
Schließen von Kontakten erfordert, so daß die Genauigkeit der Zeitmessung nicht davon abhängig ist, daß die Kontaktflächen
in optimalem Zustand gehalten werden.
Bin anderer Zweck der Erfindung besteht darin, als Quelle
der Zeitmessung in einem üblichen Zeitmeßgerät, beispielsweise einer größeren Uhr oder einer Armbanduhr, eine radioaktive
Substan/ä(z zu verwenden, die hinsichtlich radioaktiver Emission bekannte Charakteristiken hat»
Die grundsätzliche Arbeitsweise des ^eitmeßgeräts gemäß
der Erfindung ist von der Tatsache abhängig, daß radiaaktive
Substanzen gewisse Arten von Partikeln oder Strahlen in bekanntem statistischem Ausmaß aussenden, das sich in be-
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kannter Weise mit dem Alter der Substanz ändert. Sie tatsächliche
Rate radioaktiver Emission ändert sich von Augenblick zu Augenblick in nicht kontrollierbarer Weise, jedoch
ist die durchschnittliche Anzahl von -Emissionen in einer gegebenen kurzen Zeitperiode sehr gleichmäßig. Die
Emissionsrate nimmt mit dem Alter der Substanz ab, jedoch ist diese Abnahme für viele bekannte Substanzen außerordentlich
gering. Das Phänomen der niedrigen Emission mit dem Alter wird allgemein durch die Bezeichnung "Halbwertzeit"
der Substanzen ausgedrückt, d.h. durch die Länge der Zeit, die verstreicht, bis irgendeine gegebene Emissions- ä
rate um die Hälfte abgenommen hat. Viele radioaktive Materialien haben sehr lange Halbwertzeiten, gemessen in
Tausenden oder sogar Millionen von Jahren, und bei solchen Substanzen ändert sich die durchschnittliche Anzahl von
radioaktiven Emissionen für ein gegebenes Zeitintervall
über eine große Anzahl von Jahren nicht merkbar, Sie haben demgemäß eine ausreichend stabile Emissionsrate, so daß sie
bei einem Gerät gemäß der Erfindung verwendet werden können.
Es ist selbstverständlich in Verbindung mit Zeitmeßgeräten, die von einer Person benutzt oder getragen werden,
erforderlich, daß die in Rede stehende Strahlung harmlos ist.
Glücklicherweise gibt es radioaktive Substanzen mit Halbwertzeiten, die entsprechend groß sind und deren radioaktive ^
Emission ausschließlich in der Form von Elektronen- oder ß-Strahlen vorhanden ist. Eine solche Radioaktivität kann
durch eine übliches Uhrengehäuse nicht hindurchgehen und sogar
nicht durch die Haut einer Person, so daß die Verwendung solcher Materialien vollkommen sicher ist.
Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen zum
Zählen der einzelnen radioaktiven Emissionen von einer vorbestimmten Menge einer zweckentsprechenden radioaktiven Substanz.
Diese Emissionen treten bei einer bekannten Nennfrequenz auf, und die nicht kontrollierbaren statistischen
Änderungen von der Nennfrequenz von einem Augenblick zu
einem anderen heben sich über Zeitperioden in der Größenordnung von Sekunden oder mäßig großen Bruchteilen von
Sekunden selbst auf. Demgemäß ist die Genauigkeit der Zeitanzeige des Zeitmeßgeräts zufriedenstellend und praktisch
ausreichend.
Bin interessierendes Merkmal des Geräts gemäß der Erfindung besteht darin, daß innerhalb von Frenzen ein gewünschtes
Maß an Genauigkeit der Zeitanzeige erreicht werden kann, und zwar durch Auswahl einer zweckentsprechenden anfänglichen
Zählfrequenz, beispielsweise dadurch, daß zugelassen wird, daß ein größerer oder kleinerer Teil der
Strahlungen die Zähleinrichtung erreicht, oder durch elektrische -Auswahl lediglich solcher Strahlungen,, die wenigstens
eine vorbestimmte Energiehöhe bzw. einj^ vorbestimmten
Energieniveau haben.
Der Ausgang der Zähleinrichtung, der auf einer hohen
Frequenz ist, um das gewünschte Ausmaß der Genauigkeit zu erzeugen, wird dann vorzugsweise durch eine zweckentsprechen
de elektronische Stromkreiseinrichtung zu einer niederen Fre quenz übersetzt, die ein bekanntes Vielfaches der Frequenz
des Ausgangs der Zähleinrichtung ist. Beispielsweise kann, wie es nachstehend im einzelnen beschrieben wird, der Ausgang
der Zähleinrichtung eine Frequenz von 16 384 Impulse je
Sekunde (2 ) haben, während der endgültige wirksame Ausgang
eine Frequenz von einem Impuls je Sekunde haben kamn Der endgültige Ausgang kann zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung
in irgendeiner gewünschten leise verwendet werden, beispielsweise durch Solenoidbeätigung.
Stattdessen kann" ein höherer endgültiger Ausgang, beispielsweise mit 32 Impulsen je Sekunde, verwendet werden, um
einen Synchronmotor zu erregen, beispielsweise einen Hystere semotor, der seinerseits mit einem Getriebe verbunden ist,
welches übliche Uhrzeiger antreibt.
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Stattdessen können die eine zweckentsprechende Frequenz habenden Ausgangsimpulse zur geeigneten Erregung einer elektronischen
Anzeigeeinrichtung verwendet werden, beispielsweise einer Einrichtung, die eine Matrix aus Siliciumverbindungsstellen
aufweist, die glühen, wenn sie entsprechend erregt sind, wobei die Verbindungsstellen bzw. Verbindungen ν
verwendet werden können, um wahlweise Anzeigemarken zu beleuchten, welche Sekunden, Minuten und Stunden darstellen.
Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß die Zeitmeßfunktion ausschließlich durch Vorsehung einer radioaktiven
Quelle durchgeführt wird,'die gesamten oder ein gewisser Anteil der radioaktiven Emissionen auf elektronische
Weise gezählt und die Zählfrequenz zu einer besser verwendbaren Niederfrequenz umgewandelt wird, und zwar wiederum
vollständig durch elektronische Mittel. Die Zähleinrichtungen und die Zähl-Teil-Stromkreiseinrichtungen sind in der
Technik bekannt und können in physikalischen Ausführungen verkörpert sein, die außerordentlich klein sind und die
daher in Verbindung mit Zeitmeßgeräten sehr kleiner Größe verwendet werden können. Tatsächlich ist es zufolge der
elektronischen Art des Systems nicht einmal wesentlich, daß der gesamte Stromkreis in dem Uhrengehäuse enthalten ist.
Beispielsweise kann der Zähl-Teil-Stromkreis als ein Teil
des Uhrenarmbandes gebildet sein. Die Zeitnahmefunktionen werdenauf sehr genaue und zuverlässige Weise ausgeübt, die
tatäschlicb von irgendwelchen äußeren Bedingungen unabhängig ist, beispielsweise von Schwingungen, Schocks oder
Stoßen, der Temperatur und dergleichen.
Die Erfindung schafft ein Zeitmeßgerät, das gekennzeichnet
ist durch ein Gehäuse, eine radioaktive Quelle in dem Gehäuse mit einer Halbwertzeit von 10 000 Jahren oder
mehr, eine in dem Gehäuse angeordnete Eadioaktivitätszähleinrichtung,
die in Radioaktivität aufnehmender Lage zu der Quelle angeordnet ist und einen elektrischen Ausgang hat,
welcher der in der Größenordnung von wenigstens 20 000
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Zählungen ;je Sekunde liegenden Rate der Aufnahme von -Radioaktivität
entspricht, durch eine Steuereinrichtung, die mit dem Zählerausgang elektrisch derart verbunden ist, daß
sie in einer dem Ausgang entsprechenden Rate beätigt werden kann, und durch eine Zeitanzeigeeinrichtung, die mit der
Steuereinrichtung zum Antrieb von ihr arbeitsmäßig verbunden ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine dreiviertel schaubildliche Ansicht einer
Uhr, an welcher die Erfindung verkörpert ist»
Fig. 2 ist eine in. vergrößert em Maßabab gehaltene Draufsicht waagerecht durch das Uhrengehäuse gemäß
Fig. 1, weobei eine typische Anordnung der verschiedenen elektronischen und mechanischen Teile
für eine Ausführung mit einem durch ein Solenoid angetriebenes Gesperre dargestellt ist.
Pig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der
Erfindung mit einer mechanischen Zeitanzeige. Fig. 4 ist ein abgekürztes Blockdiagramm einer abgewandelten
Ausführungsform mit einer mechanischen Zeitanzeige.
Fig» 5 ist ein abgekürztes Blockdiagramm einer anderen abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher eine vollständig elektronische Zeitanzeige vorgesehen ist.
Gemäß Fig. 3 ist als Kernstück des Systems eine radioaktive
Quelle 2 vorgesehen, deren radioaktive Emissionen zu einer Zähleinrichtung 4 gelangen, die vorzugsweise eine
Feststoffein richtung ist. Ein Gitter 6 ist zwischen der
Quelle 2 und der Zähleinrichtung 4 angeordnet, um den Anteil der Gesamtanzahl radioaktiver Emissionen von der Qeyille 2,
welche die Zähleinrichtung 4 erreichen, zu steuern. Wie in Fig. 2 dargestellt, können diese drei Elemente in einem-Ge-Häuse
8 angeordnet sein, um einen radioaktiven Unteraufbau
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zu bilden, der in einem Teil eines Uhrengehäuses 10 od. dgl.
angeordnet ist. Das Gehäuse 8 ist aus solchem Material und von einer Dicke, daß es die gesamte Radioaktivität in sich
aufnehmen kann und seine Umgebung gegenüber irgendwelchen unerwünschten Wirkungen abschirmt.
Der elektrische Ausgang der Zähleinrichtung 4, der aus einer Anzahl von Impulsen besteht, die bei einer frequenz
auftreten, welche der frequenz der durch die Zähleinrichtung 4 abgefühlten radioaktiven Emissionen entspricht, wird
durch eine elektrische Verbindung 12 zu einem Hilfsstromkreis geführt, der in einem in Fig. 2 dargestellten 6-ehäuse
14 aufgenommen sein kann. Dieser Stromkreis kann einen Impulsverstärker 16 aufweisen, um eine durchschnittliche
Impulsgröße von beispielsweise 0,5 mV zu gewährleisten. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist an einen Impulshöhendiskriminator
18 geschaltet, der vorzugsweise mit einer Einstellung, die schematisch bei 20 angedeutet ist, versehen
ist und der eine Änderung der Amplitude der Impulse hervorruft, die durch ihn hindurchgehen und an seinem Ausgang
22 erscheinen.
Durch zweckentsprechende Wahl der ^enge des vorhandenen
radioaktiven Materials 2, Einstellung oder Gestaltung des Gitters 6 und zweckentsprechendeEinstellung des Impulshöhendiskriminators
18 kann die frequenz der Impulse in dem Ausgang 22 so gesteueriiwerden, daß sie über die meisten kleinen
Zeitperioden einem vorbestimmten Nennwert statistisch entspricht, beispielsweise 16 384 Impulse Je Sekunde.( Die Bezeichnung
"Impuls" ist hier in allgemeinster Weise verwendet und umfaßt irgendeine abfühlbare zyklische Änderung im
elektrischen Ausgang.)
Der Ausgang 22 des Diskriminator 18, der eine bekannte
Hennfrequenz gemäß vorstehender Beschreibung hat, wird dann durch eine Reihe von vorzugsweise mit xranaistoren versehenen
Binräzählern oder Flip-Flops 24 geführt, von denen vierzehn dargestellt sind, die alle in Reihe miteinander ge-
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schaltet sind. Da jede der Stufen 24 bistabil ist, hat jede
einen Ausgangsimpuls mit einer Frequenz, die halb so groß
ist, wie die Frequenz des Eingangsimpubes. Wenn somit, wie
angegeben, der Eingang der ersten Flip-Flop-Stufe 24 eine
Frequenz von 16 384 Impulsen je Sekunde hat, hat der Eingang der zweiten Stufe eine Frequenz von 8 192 Impulsen je Sekunde,
der Eingang der dritten Stufe eine Frequenz von 4 096 Impulsen je Sekunde usw., wie es in in Fig. 3 in
Klammern, angegeben ist, bis der Ausgang der letzten Flip-Flop-Stufe
24 eine Impulsfrequenz von beispielsweise 1 je Sekunde hat. Dieser Ausgang kann, wenn es erforderlich ist,
an einen Energieverstärker 26 angelegt werden, dessen Ausgang an eine Uhranzeigeeinrichtung 28 angelegt ist und diese
antreibt. Gemäß Fig. 2 ist die gesamte Stromkreiseinrichtung von dem Impulsverstärker 16 bis zu dem Energieverstärker
26 in dem Gehäuse 14 aufgenommen dargestellt, jedoch kann die Stromkreiseinrichtung vollständig oder teilweise irgendwo
anders, beispielsweise in dem Uhrenarmband, angeordnet s e in.
Die Uhranzeigeeinrichtung 28, die insbesondere in Fig.
dargestellt ist, weist ein Solenoid 30 auf, das durch Drähte 32 mit dem Ausgang des Energieverstärkers 26 verbunden ist,
so daß das Solenoid 30 mit der Rate'von 1 je Sekunde erregt und entregt wird. Das Solenoid 30 wirkt auf einen Anker 34
ein, der bei 36 schwenkbar angeordnet und durch eine Feder 38 gemäß Fig. 2 nach rechts vorgespannt ist. Der Anker 34
trägt eine Klinge 40,. die mit einem Klinken zahnrad 42 auf einer Klinkenradwelle 44 in Eingriff treten kann. Eas
Klinkenrad 44 ist durch irgendein zweckentsprechendes Getriebe mit dem Minuten- und dem Stundenanzeiger 46 bzw. 48
der Uhr verbunden, die in Fig. 1 dargestellt sind. Wenn es gewünscht wird, kann ebenfalls ein Sekundenzeiger verwendet
werden.
Die in Fig. 3 für die letzte Flip-Flop-Stufe 24 dargestellte
Ausgangsfrequenz von 1 je Sekunde ist lediglich als
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Beispiel gegeben. Beispielsweise wird, wenn ein großer Sekundenzeiger
bei dem Zeitmeßgerät verwendet werden soll, die endgültige .Ausgangsfrequenz vorzugsweise mit 4 Impulsen je
Sekunde gewählt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das System so gestaltet wird, daß die anfängliche frequenz grosser
ist oder dadurch, daß die letzten beiden Flip-Flop-Stufen
24 in der Ausführung gemäß Pig. 3 weggelassen werden.
Wie in Figo 4 dargestellt, dann der Ausgang der letzten
Flip-Flop-Stufe 24, der eine zweckentsprechende frequenz hat, beispielsweise eine Frequenz von 32 Impulse je Sekunde, zum
Antrieb eines Synchronmotors 50 verwendet werden, der seinerseits
über ein zweckentsprechendes G-etriehe 52 den Minutenzeiger 46 und den Stundenzeiger 48 antreibt.
In Pig* 5 ist eine Ausführung dargestellt, bei welcher die Zeitanzeige selbst vollständig elektronisch ist, so daß
sie sich von den Ausführungen gemäß den Fig. 1, 2 und 4 unterscheidet,gemäß
welchen die Zeitanzeigeeinrichtungen im Unterscheid zu den Zeitmeßeinrichtungen mechanisch sind. Bei
der vollständig elektronischen Ausführung gemäß Fig. 5 wird der Ausgang der letzten Flip-Flop-Stufe 24, wenn erforderlich,
zweckentsprechend verstärkt und zu -einem besonderen Impulszählstromkreis 54 geführt, der einen ersten Ausgang 56
mit einer frequenz von beispielsweise 1 Impuls je Minute hat.
Der Ausgang 56 wird zu einem zweiten Impulszählstromkreis 58
geführt, der einen Ausgang 60 mit einer frequenz von 1 Impuls je Stunde hat. Die Ausgänge 56 und 6o werden zu einer Leucht-Anzeigetafel
62 geführt, auf velcher' zwei Sätze von einzeln zu erleuchtenden Anzeigemarken angeordnet sind, von denen ein
Satz mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist und Minuten darstellt, und von denen der andere mit dem Bezugszeichen 66
bezeichnet ist und die Stunden darstellt. Die Ausgänge 56 und 60 beeinflussen die Anzeigereihen 64 bzw. 66. Jede Anzeigereihe
64 bzw. 66 kann eine Matrix von Licht aussendenden, diffundierten bzw. diffusen ebenen Siliciumdioden aufweisen,
beispielsweise solche Dioden, wie sie in der Licht-
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impulsreihe FLPA-2000 verwendet werden, die von "Fairchild
Semiconducter, Mountain "View, Calif." verkauft werden. Demgemäß werden entsprechende numerische ^erte von Minuten und
Stunden sichtbar angezeigt, und zwar unter der Steuerung des Impulsausganges der letzten Flip-Flop-Stufe 24.
Das für die radioaktive Quelle 2 verwendete Material muß eine genügend große Halgwertzeit haben, so daß während der
Zeit, während welcher es in dem Zeitmeßgerät verwendet wird, seine Eate radioaktiver Emission innerhalb der Frenzen der
gewünschten Zeitmeßgenauigkeit genau konstant bleibt. Sine Halbwertzeit von 10 000 Jahren erscheint als ein minimaler
Wert. Außerdem muß die radioaktive Emission von solcher Art sein, daß sie für Personen nicht schädlich ist. Ein radioaktives
Element, welches diese Kriterien erfüllt, ist Technetium 99> welches eine Halbwertzeigt von 500 000 Jahren und
eine maximale S-Energie von 292 000 Elektronenvolt hat. Dieses Material ist im Handel verfügbar und es werden solch
kleine Mengen benötigt, daß seine Kosten in der Größenordnung von etwa 4 Pfennig je Uhr liegen.
Sine andere verwendbare Substanz ist Bor 10, das eine Halbwertzeit von 2 700 000 Jahren und eine ß-Energie von
560 000 Elektronenvolt hat. Wenn 1,5 Mikrocury von Tc 99 verwendet werden, ergibt sich eine Emission mit einer Nenn-
4
rate von 5,5 x 10 ß-Strahlen je Sekunde.
rate von 5,5 x 10 ß-Strahlen je Sekunde.
Diese Strahlungsrate ändert sich nicht von Sekunde zu
Sekunde um mehr als ein Teil auf 100, und dieser fehler ist von willkürlicher bzw. nicht kontrollbarer Art und ist manchmal
größer und manchmal kleiner als sein Nennwert. Wenn nicht mehr als 20 000 ß-3trahlen je Sekunde die Zähleinrichtung 4
erreichen, kann ein Fehler von nicht mehr als 20 Sekunden im Monat in der endgültigen Zeitnahmegenauigkeit erwartet werder
Die Zähleinrichtung ist vorzugsweise eine Feststoffeinrichtung,
die in der Technik unter dem Uamen "Lithium drifted
counter" oder "p-i-n-Zähler" bekannt ist. Solche Feststoffeinrichtungen
haben Charakteristiken, die mit dem Alter
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außerordentlich stabil sind und nur einen -abfall von einigen
wenigen Mikrowatt an -Energie haben. Eine solche an dem Markt gegenwärtige verfügbare Einrichtung erzeugt einen Ausgang
von 5 mV für jeden Energieverlust von 1 MeV in der Zähleinrichtung durch den von ihr abgefühlten besonderen Impuls.
Da die mittlere ß~Strahlung von Tc 99 ungefähr 100 KeV an Energie in der Zähleinrichtung 4 verlieren kann bzw. verlieren
muß, beträgt der mittlere Spannungsimpulsausgang der Zähleinrichtung 4 etwa 0,5 Millivolt, mit einer maximalen
Impulsamplitude von etwa 1,5 Millivolt.
Die Menge des ausgewählten radioaktiven Materials und die Art und Gestaltung des Gitters 6 können derart sein, daß
der gewünschte V<ert von etwa 20 000 Zählungen je Sekunde
durch die Zähleinrichtung 4 realisiert wird. Das Gitter 6
kann eine Wand aufweisen, die für ß-Strahlen nicht durchlässig
ist, die jedoch mit einem fenster (Fig. 2) versehen ist, durch welche oie ß-Strahlen hindurchgehen können, oder
es kann ein oder mehrere Blätter aus dünnen G-oldfolien aufweisen,
wie es in Fig. 5 schematisch dargestellt ist.
Da das Amplitudenspektrum der aus der Quelle 2 austretenden ß-Strahlen sich zufolge der Eigenheiterivon einer Energie
von Full bis zu einem charakteristischen maximalen Wert er_
streckt, und da der Impulsverstärker 16 bzw. einen gewissen ihm innewohnenden Geräuschpegel hat, ist es erforderlich,
solche ß-Strahlen zurückzuhalten, die eine Amplitude haben, die nahe oder unter dem Geräuschpegel des Verstärkers 16
liegt. Dieses ist die Funktion des Impulshöhendiskriminators 18. Ein Zurückhalten der Zurückstoßen von Strahlen führt
selbstverständlich zu einer verringerung der Anzahl von Impulsen,
welche die erste Flip-Flop-Stufe 24 erreichen und durch sorgfältige Auswahl des Abschneid- bzw. Diskriminierung
pegels kann die die erste Flip-Flop-Stufe 24 erreichende Impulsfrequenz genau gesteuert werden. Demgemäß wird der
Impulshöhendiskriminator 18, wie in Fig. 3 bei 20 schematisch
angedeutet, bei anfänglichem Zusammenbau des Zeitmeßgeräts
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eingestellt, bis die mittlere Frequenz des Impulsausgangs22
bei der Rate liegt, für welche die Ausführung insbesondere gestaltet ist (hier dargestellt als 16 384 Impulse je Sekunde).
.Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die Zeitmeßwirkung
der Ausführung gemäß der Erfindung von mechanischen Einrichtungen vollständig unabhängig ist. Der Zeitmeßvorgang
wird von der bekannten Bmissionsrate von Radioaktivität
einer Substanz abgeleitet, die in dem Zeitmeßgerät angeordnet ist, wobei diese ^ate sich von Augenblick zu Augenblik
in willkürlicher Weise ändern kann, jedoch in hohem Ausmaß genau konstant ist, wenn sie über selbst sehr kurze
Zeitperioden, beispielsweise ein Fünftel oder ein Zehntel einer Sekunde, gemittelt wird.
^s ist gefunden worden, daß bei Verwendung einer Ausgangsfrequenz
von 16 384 Impulsen je Sekunde eine Y/ahrscheinlichkeit von 95 1° vorhanden ist, daß kein größerer Fehler
als 20 Sekunden je Mon^at auftritt. Wenn eine größere Genauig
keit erwünscht wird, kann eine höhere anfängliche Impulsrate verwendet werden (eine Impulsrate von 75 536 Impulsen
je Sekunde verringert den Fehler um einen Faktor 2, erfordert
jedoch die zusätzliche Anordnung von zwei Flip-Flop-Stufen 24, um die endgültige die Anzeige betätigende Impulsfrequenz auf die gewünschte Höhe zu bringen).
Alle erforderlichen Betriebselemente sind bekannt, auch
in solch kleinen Größen und mit solch geringen Energieanforderungen, daß sie in Zeitmeßgeräten verwendet werden
können, welche die Größe von Armbanduhren haben. Da die Einzelheiten der einzelnen Stromkreise bekannt sind, sind
sie in Blockform dargestellt, wie es üblich ist„
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Claims (5)
- Patentansprüche1ο Zeitmeßgerät, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, eine radioaktive Quelle (2) in dem Gehäuse mit einer Halbwertzeit von 10 000 Jahren oder mehr, eine in dem Gehäuse angeordnete Radioaktivitätszähleinrichtung (4), die in Badioaktivität aufnehmender Lage zu der Quelle angeordnet ist und einen elektrischen Ausgang (12) hat, welcher der in der Größenordnung von wenigstens 20 000 Zählungen je Sekunde liegenden Rate der Aufnahme von uadioaktivität entspricht, durch eine Steuereinrichtung (16-26, 50-60), die mit dem Zählerausgang elektrisch derart verbunden ist, daß sie in einer dem Ausgang entsprechenden -^ate beätigt werden kann, und durch eine Zeitanzeigeeinrichtung (28), die mit der Steuereinrichtung zum Antrieb von ihr arbeitsmäßig verbunden ist.
- 2. Zeitmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitanzeigeeinrichtung mechanisch bewegbare Elemente (44-48) und die Steuereinrichtung einen Mechanismus (30-42) aufweist, der bei einer der frequenz des Zählerausgangs (12) entsprechenden frequenz betätigt wird.
- 3. Zeitmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus schrittweise betätigt ist (Pig. 2) und seine Arbeitsfrequenz die frequenz des -Auftretens der Schritte ist.
- 4. Zeitmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Zählerausgang (12) und der Steuereinrichtung eine Einrichtung (.18, 20) zum Zurückweisen aller Impulse, deren Größe außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
- 5. Zeitmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zurückweisen von Impulsen einstellbare Mittel zum Ändern des vorbestimmten Bereiches zum Ändern der betätigung der Steuereinrichtung aufweist.909839/0568
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1965
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1966
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Legal Events
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |