DE1564060A1 - Betriebsschaltung fuer einen Strahlungsdetektor mit Geiger-Mueller-Zaehlrohr - Google Patents

Description

• Betriebsschaltung für einen Strahlungsdetcktor mit Geiger-Müller-Zählrchr Die Erfindung bezieht sich aur Strahlungsdetoktoren vom Typ des Geiger-Müller-Zählrohres, der beispielsweise auf die Ultraviolettstrahlung im Emissionsspektrum einer Flamme anspricht und zur Flammenüberwachung In 1 n Brennkammern -eingesetzt werden kann. Zählrchre dieser Art sind mit einer Anode und einer Kathode ausgestattet und mti einem ionisierbaren Gas gefüllt, Bei bekannten Strahlungsdetektroen dieser Art konnte es vorkommen, daß beim Einfall eines Strahlungsquants zwar ein Stromimpuls durch das Zählrohr floß, dieser aber nicht in der La was, das Zählrohr vollständig zu ionisioron. Überraschenderweise hat sieh herausgestellt , daß infolge solcher unvollständiger Ionisierungen nich die Oberflächenbeschaffenheit der Elektroden den Zählrohres vorschlechtert und dessen Empfindlickeit nachläßt. Aufgabe der Erfindug ist es, diese nachteile zu vermeiden.
• Gemäß der Erfindung wird don Elektroden des Zählrohres als Betriebsspannung eine Grundgleichspannung mit überlagerter Wechselspannung zugeführt. Die Spannungen sind derart bemessen, daß da Zählrohr nur während der einen @ halbwelle der Wechselspannung strahlungsemfpindlich ist un4 beim Auftreten einer ionisierenden Strahlung aus der Gleichspannungsquelle elxa Stromimpuls solcher Größe durch das Zählrohr fließt daß dieses vollständig ionisiert wird. Während der darautfolgenden zweiten Halbwelle der Wechselspannung wird das Zählrohr gelöscht. Wenn auf diese Weise daftir gesorgt wird, daß bei jedem Stromfluß durch daß Zählrohr ein. vollständige Ionisierung der Entladungsstracke erzwungen wird, läßt Eich daß bisher bei Geiger-Müller-Zählrohren zu beobachtende Nachlassen dar Empfindlichkeit weitgehend vermeiden.
• Weitere merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden im folgenden an Hand einos in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
• Hierin zeigt Figur 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung für Strahlungsdetektoren, Figur 2 den Verlauf der Spannung am Zählrohr, wenn keine ionisierende Strahlung vorhandon i:3t und Figur 3 den entsprechenden Spannungsverlauf boim Auftreten eines Strahjlungsquants während der ersten Halbwolle der Wechselspannung.
• Figur 4 zeigt den Stromverlauf durch das Zählrohr iin Falle eines Strahlungseinfalls gemäß Figur 3.
• Wei Figur 1 zeigt, weist der Strahlungsfühler 10 eine schirm- oder siebartigo Anode 11 sowie eine Kathode 12 auf, die in einem strahlunsdurchlässigen Gehäuse 13 untorgebracht sind, welches mit einem ionisierbaren Oas gefüllt ist.
• Mit den Elektroden des Zahlrohres 10 sind zwei Widerst@@@ 14 und 15 in Reihe geschaltet, wobei der Widerstand 15 als Belastungzwiderstand für das Zählorhr angeschen werden kenn.
• An den Widerstand 15 ist ein. erste Integrierstufe 16 angeschlossen, an deren aus gang die Abschneidestufe 17 liest.
• An deren ausgang wiederum ist eine zweite Integrierschaltung 18 angeschlossen. die Bauelemente der beiden Intogrierschaltungen 16 und 18 sind derart bemessen, daß die Zeitkonstante der Integrierschaltung 16 relativ klein ist in Vergleich zur Zeitkonstanten der Integrierstufe 18.
• Der Ausgang der letztgenannten Integrierschaltung 18 ist an den Eingang des Transistor-Schalters 19 mit don beiden Transistoren 20 und 21 angeschlossen, Von diesen ist der Transistor 20 normalerweise durchgeschaltet und hält den Transistor 21 gesperrt. Xn den Ausganskreia des Transistors 21 ist die Wicklung 23 des Relais 22 eingeschaltet, dessen Arbeitskontakt 24 in Stromkreis irgendeines in der Zoichnung nicht dargestellten, von dem Strahlungaführler zu beeinflussenden Gerätez liest. Sobald du Zählrohr 10 eine Strahlung feststellt, wird der Transistor 21 durchgeschaltet, so daß daz Relais 22 anspricht d den Schalter 24 schließt. Hierdurch wird also angezeigt, daß die Strahlung, deren Fehlen oder Vorhandensein zu überwachen ist, beispielzweize die UV-Strahlung der Falmme einer Brenneranlage, vorhanden ist. xl Falle einer Brennerüberwachungsanlage ist der Führler 10 auf den Feuerraum der Brannkammer ausgerichtet und das Flammenrelais 22 zeigt durch seine Schaltstellung an, ob die Flamme ordnnungsemäß brennt oder nicht.
• Wie bereits eingange erwähnt, besteht das Wesen der Erfinduns in der Art der Sappnnungzufuhr zu den Elektroden da Fühlers 10. Die Betriebsspannung wird einem Transformator 25 entnommen, dessen Primarwicklung an eine Wochselspannungsquelle angeschloszen ist. Die Sekundärwicklung des Transformators besteht aus einer ersten Teilwicklung 27 und einer zweiten Teilwicklung 28, deren unterer Teil die Betricbsgleichspannung für die Transistorschaltung 19 liefert.
• Der Wicklungsteil 27 ist über einen Gleichrichter 29 und eine Widerstand 30 an den Kondensawtor 31 angeschlossen, um diesen mit der angegebenen Polarität aufzuladen. Die negative Anschlußklemme des Kondensators 31 ist über den Wider. stand 14 an die Kathode 12 des Zählrohrs 10 angeschlossen.
• Die positive Belegung des kondensators 31 staht über den Widerstand 30, den Wcklungsteil 28 und den Belastungswiderstand 15 mit der Anode 11 des Fühlers 10 in Vorbindung. Der Widerstand 30 dient als Strombegrenzunswiderstand zur Steuerung der Lade- uni Entladegeschwindigkeit des Kondonsators 31.
• Figur 2 zeigt den Spannunsverlauf einer Periode der Anoden-Kathoden-Spannung des Zählrohres 11, wenn kein Strahlungsquant einfällt. Die positive Halbwelle 40 und die naative NaIbwelle 41 der ton der Wechselspannungsquelle 28 gelieferten Sapnnung sind der Spannung 42 am aufgeladenen Kondensator 31 überlagert. Der spannungspegel 42 stellt die Grundelgeichspannung dar. Die gestrichtelte Linie 43 kennzeichnet die Zündspannung und die Linie 44 die Löschspannung des Zählorhres 10. Der Schnittpunkt des ansteigenden Teils der positiven Halbwelle 40 mit dem Pegel 43 der Zündspannung kennzeichnet denjenigen Zeitpunkt, zu dem das Zählorhr strahlungsempfindlich wird. Der Schnittpunkt der negativen HslbweIle 41 mit der Löschspannung 44 bestimmt den erstmöglichen Zeitpunkt der Löscung. Wie man sieht, kann der genaue Zeitpunkt der Löschung nicht aus Figur 2 betimmt werdon, weil sich der Kondensator 31 beim Auftreten einer Strahlung entlädt und damit der Spannungspegel 42 vorübergehend absinkt. Diese Verhältnisse sollen im folgenden an Hand von Figur 3 erläutert werden.
• In der Darstellung gemäß Figur 3 tritt im Verlauf des ansteigenden Teils der positiven halbwelle 40 der Wechselspannung zum Zeitpunkt t1 eine oionisierende Strahlung auf, Durch die Ionisation der Entladungsstrecke im Zählrohr 10 entlädt sich der Kondensator plötzlich, so daß der Gleichspannungspegel 42 absinkt. Da der absinkenden Spannung am Kondenzator 31 weiterhin die Wechselspannung überlagert ist, tritt die Löschung des Zählrohres Im Schnittpunkt der Summenspannung von Kondensatorspannung und Wechselspannung mit dem Löschspannungspegel 44 im Zeitpunkt t2 ein. Mit der Löschung des Zählrohres wird gleichzeitig die Entladung des Kondenzators unterbrochen, so daß sieh dieser von da ab entsprechend der gestrichelten Linie 42 wieder bis zum Ruhepegel von beispielsweise 224 V auflädt. Bei einem erprobten Ausführungsbeispiel der Schaltung gemäß der Erfindung betrug die Gleichspannung 42 gerade 224 V, während die Zündspannung 43 bei 230 V und die Löschspannung 44 bei 185 V lag. flie überlagerte Wechselspannung hatte eine Amplitude von 236 v55 Ein wesentliches Msrrapal der Erfindug besteht, wie erläutert, darin, daß die durch den Kondensator 31 gebildete Gleichspannungsquelle schlagartig einen Stromimpuls in das Zählrohr liefern kann, der für eine vollständige Ionisation der Entladungsstrecke sorgt. Diese Verhältnisse sind in Figur 4 angedeutet, so der zeitliche Verlauf des Stromes durch das Zählrohr dargestellt iat. Wie man sieht, hat der :wischen den Zeiten t und t2 fließende Stromimpulz eine steile Anstiegsflanke, die durch die schlagartige Entladung des Koindensators 31 bengt ist. Eine vollständige Entionisiorung deß Zählrohres nach dem Erlöschen der Entladung wird duroh don negativen Ausschlag der Wechselspannung nach dem Löschzeitpunkt gewährleitstet. Das Zählrohr bleibt zumindest 50 lange gelöscht, bis seine Betriebsspannung im Zuge der sich anschließenden positiven Halbwelle zum Wert der Zündspannung von beispielsweise 290 V angestiegen Ist. Durch die Erfindung wird also gewährleistet, daß bei jedem Einfall von Strahlungsquanten die angelegte Betriebswechselspannung summen mit dor Grundgleichspannung für eine vlsltändige Ionisierung der Entladungsstrecke sorgt und das Zählohr nach Jeder Ionisierung wieder gelöcht wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Betrisbsschaltung für einen Strahlungsdetektor nit Geiger-Müller-Zählrohr, d a d u r o h g e ke n n -a e 1 0 h n e t, daß den Elektroden (11, 12) des Zählrohres (10) als Betriebsspannung eine Grundgelichspannung (42) mit überlagerter Wechselspannung (40, 41) zugeführt wird, wobei das Zählrohr nur uährend der einen Halbwlle (40) der Wechsel;spannung strahlungsempfindlich ist und beim Auftreten einer ionisierenden Strahlung aus der Oleichspannungsquelle (31) ein stromimpuls solcher Größe durch deas Zählrohr (10) fließt, dß diesos volsltändig oionisiert wird, und daß das Zählrohr während der darauffolgenden zweiten Halbwelle (41) der Wechselspannung gelöscht wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r a h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste Halbwelle (40) der Wechselspannung die Cleichspannung (42) unterstützt, während die zweite Halbwelle (41) der Gleichspannung entgegengerichtet ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n s e i o b n e t, daß die Grundgleichspannung (42) an einem Kondensator (31) abgenommen wird, der sich beim Auftreten einer ionisierenden Strahlung während der ersten Halbwelle (40) plötzlich über das Zählorhr (lo) entlädt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e o c h ne e t, daß der Kondensator (31) über einen Gleichrichter (29) und einen Strombegrenzungswiderstand (30) aus einer Wechselspannungsquelle (27) aufgeladen wird.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k n n z e i c h n e t, daß die den Gleichrichter speisende Wicklung (27) mit der die Wechselspannung (40, 41) für das Zählrohr (10) liefernden Wicklung in Reihe geschaltet ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen das Zählrohr (10) und den ausgang (24A) des Strahlungsdetektors eine Integrierschaltung einge-Schaltet ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k n n n s z e 1 o h n e t, daß die Integrierschaltung zwe Integrierkreise (16, 18) unterschiedlicher Zeitkonstante enthielt.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, d a d u r o h g e k e n n z e X o h ne t, daß die Zeitkonstante der unmittelbar an das Zählorohr (10) angeschlossenen Integrierstufe (16) Klein ist im Vergleich zur zeitkonstanton der anderen Integrierstufe (18) und daß zwischen beide Integrieratufen eine Abschneidstufe (17) eingeschaltet ist. Leerseite