DE1539693A1

DE1539693A1 - Strahlungsdetektor

Info

Publication number: DE1539693A1
Application number: DE19661539693
Authority: DE
Inventors: Walsh John M
Original assignee: Bull and Roberts Inc
Current assignee: Bull and Roberts Inc
Priority date: 1965-07-02
Filing date: 1966-07-01
Publication date: 1970-03-19
Also published as: GB1137756A; US3427489A; NL6609229A

Description

DlpUng. Egon Prlnx _{3ü Jimi 1966} Dr. Gertrud Houitr .Po₀HOnCh-Pe.!.,. -VrVaM* DipL-Ing. GoIIfrl«d Ulftr ^E'ⁿ">·«"""⁰···» 1539693 Patentanwälte T«l*eramm«i labyrinth München

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BULI. & ROBERTS, INC,

117 liberty Street, New York, Ν.Ϊ. /V.St.A.

Unser Zeichen: B 1226

Strahlungsdetektor

Die Erfindung bezieht sich auf Strahlendetektoren und befasst sich insbesondere mit einem Detektor zum Abtasten der Intensität ultravioletter Strahlung einer bestimmten !Frequenz.

Diese ultraviolette Strahlung hat die Eigenschaft, dass sie Bakterien, Viren und andere lebensfähige Organismen rasch zerstört.

Die Wirksamkeit der ultravioletten Strahlung bei der Zerstörung solcher Organismen ändert sich in Abhängigkeit von der besonderen Frequenz im ultravioletten Spektrum, die am stärksten ist, und in Abhängigkeit von der Intensität dieser Strahlung, und es hat sich gezeigt, dass eine Wellenlänge von 2537 Angström (später mit R bezeich-

009812/0454 net)

Rei/Kei

BAD ORIGINAL

net) bei der Zerstörung von Bakterien und insbesondere Kolibakterien, welche gewöhnlich in menschlichen oder tierischen Abfällen entstehen, am wirksamsten ist.

Die ultraviolette Strahlung wird gewöhnlich von bekannten keimtötenden ultravioletten Lampen erzeugt, die Licht auf das zu sterilisierende Material werfen. Solche Lampen erzeugen eine Strahlung bei den verschie- W densten Wellenlängen, bis zu 57üü Ä, aber nur der Teil bei 2537·α hat, wie oben erwähnt wurde, die grüsste keimtötende Wirkung.

Für eine wirksame Sterilisation ist es wesentlich, dass sowohl die Frequenz als auch die Intensität der Strahlung ständig überwacht werden.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, einen . Strahlungsdetektor und eine dazugehörige Schaltung zu schaffen, die relativ einfach aufgebaut ist und relativ billig hergestellt werden kann, die die Strahlung einer ultravioletten Quelle überwacht und die eine Steuerschaltung betätigt, wenn die Strahlungsintensität bei einer bestimmten Frequenz unter einen gewünsch-• ten Wert abfällt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben.

Dabei 009812/0454

Dabei zeigen:

Pig. I einen schematischen Querschnitt eines Strahlungsdeteictors,

Mg. 2 ein Schaltbild der Schaltung, in die der Strahlungsdetektor eingebaut ist und

Pig. 3 ein Diagramm, das die Arbeitsweise der linrich- * tung veranschaulicht.

In Fig. 1 enthält der Strahlungsdetektor 10 ein Unterteil, das aus einem lichtempiindlichen Element 11 hergestellt ist, dessen Widerstand sich mit der Intensität · des darauffallenden Lichts ändert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das lichtempfindliche Element 11 aus einer R.O.A. Gadmium-Sulfid-Diode (Type 7163), deren Widerstand abnimmt, wenn die Intensität λ

des darauffallenden Lichts.zunimmt. Das lichtempfindliche Element ist für die sichtbare Strahlung, die eine Wellenlänge τοη 4-000 bis 7000 Ä aufweist, empfindlich..

Eine Glasplatte 12, die auf der Diode 11 aufsitzt, ist mit einem Leuchtstoffüberzug 13 versehen, der die ultraviolette Strahlung von 2537 2 in eine sichtbare Strahlung von 4000 bis 7000 S. umwandelt. Als Leuchtstoff · wird vorzugsweise der von Westinghouse unter dem

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Handelsnamen

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Handelsnamen "COOL WHITE" erzeugte Leuchtstoff verwendet und wird in einem langsam trocknenden durchsichtigen Lack aufgetragen und verteilt, der auf die Glasplatte 12 auf gestrichen wird. Insbesondere besteht der "COOL WHIl¹E" Leuchtstoff hauptsächlich aus Kalziumleuchtstoff mit Spurenbeimengungen von Antimon, Mangan, Chlor und Fluor. Dieser Leuchtstoff wandelt etwa 35 ^ch der Strahlung bei 2557 £ in sichtbare Strahlung um; er wandelt jedoch gar keine Strahlung bei einer Wellenlänge von 2900 £ oder mehr in sichtbare Strahlung um. Somit wird der Leuchtstoff nur durch eine Strahlung aktiviert, die im wesentlichen keimtötend ist. Durch-die Lackbasis wird eine gleichmässige Verteilung des Leuchtstoffs erreicht und eine Verschlechterung des Leuchtstoffes vermindert, die normalerweise dann auftritt, wenn er der Luft ausgesetzt ist.

|i Ein gebräuchliches Farbfilter 14, wie z.B. ein Blaufilter Type Nr. 9ö63 der Corning Class Company, das Strahlung von 2400 bis 4000 £ durchlässt, aber die sichtbare Strahlung (zwischen 4Ü00 £ und 6800 £ absorbiert , wird direkt an die Leuchtstoffschicht 13 angelegt, wodurch der Aufbau des Strahlungsdetektors 10 fertiggestellt ist. '

Wenn die Einrichtung, in die der Strahlungsdetektor

' JP.

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10 eingebaut ist, verwendet wird, wird dieser so ge- · stellt, dass er sich im Imissionsweg der ultravioletten Strahlung einer gebräuchlichen ultravioletten Lampe befindet, die zur Sterilisation verwendet wird.

Bei einer typischen Hinrichtung, beispielsweise zur Sterilisation von Flüssigkeiten, die durch einen geschlOBsenen Behälter flies sen, wäjjen die ultravioletten Lampen in dem Behälter angebracht; der Behälter hätte (j ein für ultraviolette Strahlung durchlässiges Fenster, durch das die Strahlung austreten könnte, und der Detektor wäre direkt vor dem Fenster ausserhalb des Behälters angebracht.

Die Wirksamkeit von ultravioletten Lampen, beispielsweise bei der Zerstörung schädlicher Bakterien, ist eine Punktion der Zeit und der Intensität, der die "Flüssigkeit der ultravioletten Strahlung ausgesetzt

■·■■■■■■■■ ( ist. !Folglich kann die Zeit, die die !flüssigkeit der Strahlung ausgesetzt ist, einfach geregelt werden, und es ist die Aufgabe der Strahlungsdetektoreinrichtung, die Strahlungsintensität ständig zu Hessen. Für den Fall, dass die Intensität unter einen vorbestimmten Wert abfällt, beispielsweise durch Altern der ultravioletten Lampen, betätigt die Detektoreinrichtung eine Steuerschaltung, die eine Warnanzeige abgibt»

Das 009812/04*4 ■■ «ο

Das Filter 14 ist so ausgewählt, dass es alle Wellenlängen ausser denen, die sich in einem Bereich von etwa 2400 bis 4000 Ä befinden, absorbiert.

Die Strahlung zwischen 2400 und 4000 1 fällt auf den !leuchtstoff, der die Strahlung, die eine Wellenlänge von 2537 Ä hat, selektiv in sichtbarere Strahlung von 4000 bis 7000 i umwandelt, die auf das lichtempfindliche Element 11 auffällt.

Polglich wird der Widerstand des Elements 11 vermindert.

In der Schaltung nach Pig. 2, in der sich der Strahlungsdetektor 10 befindet, flieset in dem Potentiometer 21 wegen der an die Klemmen T angelegten Wechseleingangsspannung, die gleicngerichtet wird, ein Strom.

Die Empfindlichkeit der Steuerschaltung O¹, die den Detektor 10, einen Widerstand 22, ein Milliamperemeter 23 und ein Relais 24 enthält, wird dadurch eingestellt, dass der bewegliche Arm 25 des Potentiometers 21 verstellt wird. Der Arm 25 wird so eingestellt, dass bei Auftreffen efaer bestimmten Strahlungsintensität mit der Wellenlänge 2537 & von den ultravioletten lampen auf den Detektor 10 der Widerstand des Elementes. 11 so gross 1st, dass der Strom, der

durch · 009812/0454

_ 7 —

durch die Steiierschaltung O¹ fliesst, das Relais 24 im erregten Zustand hält. Damit ist sein Kontakt 31 offen, und eine Lampe 32 wird nicht aufleuchten.

Wenn sich die Intensität der ultravioletten Lampe vermindert, dann vergrössert sich der Widerstand des Elements 11, wodurch sich der Strom, der durch die Steuerschaltung O¹ flieset, vermindert. Wenn folglich der Strom unter einen bestimmten Wert abfällt, was wieder- | um durch einen Abfall der Strahlungsintensität bedingt ist, dann sehliessen sich die Relaiskontakte 31, so dass der Stromkreis der Warnlampe 32 geschlossen wird.

Die oben beschriebene Einrichtung ist insbesondere dafür entworfen, Strahlung von etwa 2537 Ä abzutasten. Obwohl keimtötende ultraviolette Lampen Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen bis zu etwa 5700 £ erzeugen, hat nur der Teil der Strahlung bei 2537 Ä eine maximale keimtötende Wirkung. "

Dies ist eindeutig in dem Diagramm nach Pig. 3 dargestellt, wobei A die Strahlungsintensität ist, die bei 2537 Ä ein Maximum hat und bei verschiedenen anderen "Wellenlängen, beispielsweise bei 5700 £ wie bei A¹ wesentlich, geringer ist, B stellt die Strahlungsdurchlässigkeit des Filters 14 dag und nach Fig. 3 reicht der Durchlassbereich des · verwenden Filters im wesentlichen von 240U bis 4000 £.

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C stellt die Empfindlichkeit des Elementes 11 dar, und nach Pig. 3 liegt die maximale Empfindlichkeit etwa zwischen 400ü und 7t)üO Ä, d.h. im sichtbaren Bereich. D ist die bakterientötende Wirksamkeit der Strahlung, und ihr Maximum liegt etwa bei einer Strahlungswellenlänge von 2537 Ä.

Obwohl 90 'Ρ der gesamten Strahlung, die von den ultravioletten Lampen mit bestem Wirkungsgrad erzeugt wird, bei 2537 Ä liegt, ißt es unmöglich, eine zweckmässige Steuerung dadurch zu erreichen, dass man die gesamte Strahlung misst. Dies ist dadurch bedingt, dass die Ausgangsleistung, wenn die Lampe altert, bei 2537 a schneller abfällt als bei anderen Wellenlängen, und obwohl die Gesamtintensität nur um einen kleinen Teil abgefallen sein kann, kann die Intensität bei der wirksamen Wellenlänge von 2537 Ä beträchtlich abgefallen sein, wodurch die Lampen für Sterilisationszwecke un-

* wirksamer werden.

Da der oben beschriebene Strahlungsdetektor die-ultra violette Stranlung bei 2537 Ä selektiv in Bictitbare Strahlung dadurch umwandelt, dass die oben beschriebene Leuchtstoffsenicht verwendet wird, entsteht eine einfache, aber sehr wirksame Einrichtung zur Überwachung des Intensitätsabfalles bei dieser besonderen Wellenlänge.

Pat ent anaprüc he 00981 2/04 5Ü

Claims

P a t en t a η. s ρ r ü c h e

1.)) Strahlungsdetektor, gekennzeichnet durch ein lichtempfindliches Unterteil aus einem Werkstoff, dessen Widerstand sich mit der Intensität des darauffallenden Lichtes verändert, ein mit dem unterteil verbundenes Farbfilter,-'das die Lichtstrahlen in einem bestimmten Prequenzbereich in Abhängigkeit von den Eigenschaften des ausgewählten Filters durchlässt, und " eine sich zwischen dem Filter und dem Unterteil befindende Leuchtstoffschicht, die diejenigen auf den Leuchtstoff auftreffenden Strahlen, welche sich in einem bestimmten Frequenzbereich der durch das Falter hindurchgehenden Strahlen befinden, in sichtbares Licht umwandeln, das dann auf dem Unterteil auftrifft, so dass es dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Intensität der auf dem Leuchtstoff auftreffenden Strahlen ändert. ι

2.) Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Widerstand des Unterteils mit zunehmender Intensität des darauf auffallendenjLichts vermindert.

3.) Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet

BAD ORiGlNAl 009812/0454

- 1υ -

zeichnet, dass das lichtempfindliche Unterteil auf Strahlung einer Wellenlänge von 4υυο bis 7uuu Ä anspricht.

4.) Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennadchnet, dass die Leuchtstoffschicht ultraviolette Strahlung von 2537 & in sichtbare Strahlung von 4üUU bis 7üüu Ä umwandelt.

5·) Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Unterteil aus Oadmium-Sulfid besteht, dass eine Glasplatte an dem Unterteil befestigt ist, dass sich auf der Oberfläche der Glasplatte auf der dem Unterteil entgegengesetzten Seite eine Leuchtstoffschicht befindet, und dass das Farbfilter ein Blaufilter ist, das über der Leuchtstoffschicht angebracht ist.

6.) Detektor nach einem der Ansprüche 1 bi3 5, dadurch gekennzeichnet, dass sieh der Detektor und ein stromempfindliches Steuerelement in einer Steuerschaltung befindet, dass der Detektor und das Steuerelement in Reihe geschaltet sind, dass eine die Spannung an der in Reihe geschalteten Steuerschaltung einstellende Vorrichtung ein durch dae Steuerelement gesteuertes

Anzeigegerät

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Anzeigegerät vorhanden ist.

7.) Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannung einstellende Vorrichtung aus einem Potentiometer mit einem Wider stand und einem bewegbaren Arm besteht, dass Vorrichtungen vorgesehen sind, die einen Strom durch den Widerstandsteil des Potentiometers i'liessen lassen, dass das Steuerelement ein Relais mit swei Kontakten enthält, und dass das Anzeigegerät durch diese Kontakte gesteuert wird.

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