DE1564995A1 - Differential-Ionenkammern - Google Patents

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26. September

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Die Erfiaduag sesäieht sieh, auf Di£fexemi;ial'-Xonesäk&nir;ae?n·

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BAD ORIGINAL

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let. Her Auewirkung nach kann daher eine Differential-Ionen-» keiner dazu verwendet werden, diese adungedifferenz unmittelbar zu messen, wobei auf diese Weise die Differenzberechnung ▼ermieden wird. Die Anordnung einer Differential-Ionenka'.iraer iet insbesondere dann nützlich, wenn Differentialfilter verwendet werden. Die Theorie von Mfferentialfiltern ist allgemein bekannt, ei mag jedoch ausreichen, auf die deutsche .Patentanmeldung U 9397 IXb/42 1 (Anwaltsakte 63 215) hinzuweisen, welche Differentialfilter betrifft. Im wesentlichen werden Differentialfilter in Paaren verwendet, und die Filter bestehen aus Elementen mit dicht benachbarten Abaorptionskanten. Io einfachsten Falle wird ein Paar von Differentialfiltern, wie oben erwähnt, hintereinander zwischen einem Target und einer Ionenka·raer angeordnet ₉ wobei die Differene zwischen den getrennten Ausgang m errechnet wird. Das Ergebnis besteht im Endeffekt darin, die Differena »wischen den beiden Ausgängen der Ionenkammer auf diejenige zu beschränken, welche auf einen eilen Duronlässigkeitebereioh von Energien eurlloksuf Uhren 1st, welcher so ausgewählt wird, da£ er die charakteristische strahlung, vorzugsweise die K -Strahlung eines Elementes einschließt, welches im Target enthalten ist und dessen Quantität man alttels der

Strahlung messen will.

Di:» Theorie und Praxis der Messung von Dioke oder Maset pro Pl>liv;.^ns-ii-.'yit unter Verwendung einer ionisierenden Strahlung ist R:ilg©;.iein bekannt, und es erscheint sia® weitere ku?*io;i -lariü«! xiioht notwendig* I>ie

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erläutert jedoch eine Verwendungsart der Bifferential-Ionenka.uiner der vorliegenden Erfindung, und analoge Verwendungsarten v/erden für den 'Fachmann offensichtlich eein.

Krfinclungge:aau wird eine Differential-Ionenkanmer {: β schaffen, die in Abstand angeordnete, positiv und negativ polarisierte Elektroden auftauen tnit einer im wesentlichen in der Mitte angeordneten Sanmelelektrode aufweist, wobei diese lonenkanmer ein Frontfenster aufweist, welches Zugang zu den von dor fJar-tclelektrode, den anderen Elektroden und einem Rückfenster auf der dem Prontfenater abgelegenen Seite der Räume eingeschlossenen Räumen gewährt, ferner ein Po ar von ausgeglichenen Differentialfiltern, von denen je eines Jeder Hälfte des ProntfenaterB zugeordnet ist, wodurch die Strahlung, welche das erste ausgeglichene Filter passiert, in den Raum zwischen der ersten Elektrode und der Sara- »nelelektrode gelangt, und in ähnlicher V/eise für aas aweite ausgeglichene Filter, sowie ferner eine Abschirmung, welche ein im wesentlichen in der fltte ^elegenee Teilstück dee !''rontfenaters abdeckt unö eine oaoi mehrere Quellen aufweist, die auf der diesem Fenster abgelegenen Seite derselben angeordnet sind.

Es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäße lononkammer lediglich für die EUckstreugeometrie ausgelegt iet, da das Target, v;elches die I^robe bildet, auf der der Tonenka.nmer abgelegenen Seite der Quelle ongeordnet sein muß. Die Anordnung ist «o getroffen, daß die quelle das Target mit einer geeigneten hohen liner^le, im wesentlichen einer monoohromatiechen itdritgenstraiilung, bestrahlt, wm dn gewisser .T« 11 dieser Btrahlwig wird

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durch da« Target absorbiert und als die charakteristische Strahlung des gesuchten Elertentes in der Probt wieder emittiert. Kb 1st klar, daß auch durch andere in der Probe vorhandene Elemente Strahlungen emittiert werden. Bie Verwendung von Differentialfiltern, kombiniert alt einer Bifferential-Ionenkammer, schafft effektiT, und Ewar bei einen einElgen MeSvorgang, einen Durchläesigkeitsbereich von Energien, der eo eng ist» daS die Anordnung alle anderen Strahlungen, mit Ausnahme derjenigen, die auf das gesuchte Element im Target zurUcksufUhren ist, absondert bzw. Yernaohläeeigt.

Es 1st darüber hinaus möglich, ein transparentes Rückfenster EU Terwenden, um die Möglichkeit eu eohaffen, daS eine Hochenergiestrahlung, d.h. eine Strahlung ron in wesentlichen höherer Energie als die der charakteristischen Strahlung des gesuchten Elementes, aus der Kammer entkommt, ohne sum Ausgang einen Beitrag KU leisten.

Die Verwendung der ausgedehnten Quellenabschiriaung, d.h. einer Abschirmung, die wesentlich größer ist als die durch die räumliche Abmessung der Quelle selbst bedingte, 1st insofern sehr vorteilhaft, als sie in der Praxis die ToIeran« der Anordnung in Besug auf Änderungen im Abstand «wischen Quelle und Sarget verbessert. Dies ist offensichtlich von Bedeutung» da eine extreme Empfindlichkeit gegenüber diesem Abstand eu einem eAtnaftea Fehler in der Ausgangsaeesung führen kann·

Bie Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise

Schnitt wiedergebenden Zeichnung naher erläutert, we1ehe einen scheaatiecheiy

durch eins bsvorsvgte AusfUhrungsfora wiedergibt.

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Bit in (Ur Zeichnung dargestellte Vorrichtung let für da» Missen «int» galvanisierten feuerverslnkten ilbereugs auf Stahl tingerichtet. Wie allgemein bekannt, let dies ein« Messung» die häufig In galvanischen Anlagen durchgeführt wird, um die Dicke des Zinkübersugs «u kontrollieren b«w. su steuern. Es ist ebenfalls bekannt, dal Zink eine K HXöntgenstrahlenenergie τon 8*638 geV hat, während Bisen eine Ku-Bnergie von 6.403 KeV hat* Bas Problem besteht darin» die Zinkstrahlung von der Sisenstrahlung au trennen» damit nur die Zinkstrahlung gemessen wird.

Zu dieses] Zweck weist die lonenkammer einen allgemein zylindrischen Körper 1 auf» der aus einem entsprechenden Material besteht und an seinem hinteren Ende duroh ein dünnes Fenster 2 verschlossen 1st» welches für Hochenergiestrahlung transparent 1st. In der Praxi· kann dieses Fenster aus einer 0*25 «β starken aluminieierten Plastikfolie, wie beispielsweise »ftfelinex», bestehen» ferner ist ein im wesentlichen gleichartiges Prontfenater 3 vorgesehen, und es besteht bein bevorzugten AusfUhrungsbeiaplel aus einer 0,25 am starken Plastikfolie, wie beispielsweise "Mellnex". Die Ionenkaimser 1st mit einer in der Mitte gelegenen Sammelelektrode 4 versehen, von welcher der elektrische Ausgang abgenommen wird und welche die Fora einer allgemein diametralen Platte hat, welche die lonenkamraer effektiv in swei Hälften unterteilt. «Teds Hälfte 1st alt einer Elektrode 5 von la allgemeinen halbsylindrisoher Fora versehen, und ita Betrieb ist die richte Elektrode 5 mit einer positiven äp&nnungequelle von etwa 100 V verbunden, während die linke Elektrode 5 an eine gleich starke,

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-Οaber negative Spannungequelle angeschlossen let. Dl· lonmnkmimmr let mit Argon unter einem Druck τοη annähernd 760 na quecksilber gefüllt.

Vor dea Fenster, welche« den rechten Abeohnltt der Ionenkammer abdeckt, let ein Filter 6 au· Kupfer angeordnet, während το» den linken TeilstUok der lonenkamner ein Filter 7 au· nickel angeordnet let. Die Filter 6 und 7 bilden sueaweea ein Paar von auegegliohenen Differentialfiltern, und ea versteht eich, dal die K-AbBorptlonakante τοη Nickel bei 8.331 BiV liegt, während die K-Absorptionekante τοη Kupfer bei 3.900 KeV liegt· Folglich wird ein wirksamer Durchläaeigkeltebereieh »wischen dl···» beide Energien geaohaffen, und ee 1st au beobachten, daß dieser Durchlässigkeit ebereioh die Zink~Ki-Röntgenetrahlenergie einsohli*et, jedoch die Klsen-K -RBntgenstrahlenergie aussöhnest. AIa Folge daTon entspricht da· Signal, welches τοη der mittleren Elektrode 4 der Ionenkammer abgenommen wird und welches die Differenz iwiaohen den Auegängen in den beiden Teilen der Ionenkaarser und somit die Differens swlechen der kupfergefilterten und nlokelgefilterten Strahlung ist, der Strahlung, dl« auf das Zink surttek- >ufUhren ist, wobei die auf da· Bisen zurückzuführende strahlung ausgeschlossen wird.

Vor den Filtern 6 und 7 1st eine Quellenabsrchlrmung β und in der Mit te dieser Quellenabs ohlrnung 1st «in (luellenhalter 9 angeordnet₉ der eine oder aehrere Quellen IO enthält. B» ist er* kennbar, daS die Absohirarung 8 beträchtlich gruBer ist al· ·· notwendig ist, un den Quellenhalter 9 su «ontleren, und der Orur,

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dafür besteht darin» die ioleran* der Vorrichtung hinsichtlich Yeränderungen im Uuellen-Target-Abstand su verbessern. Wie in der Zeichnung dargestellt, besteht das Target aus einem Stück Stahl 11 mit eines dünnen FlächenUbereug aus Zink 12. Ee let klar, da0 für Irgendeine besondere Geometrie die Abmessung der Abschirmung 8 so ausgewählt werden muß, daß sie einen Kompromiß »wischen dem Erzielen einer Unempfindlichkeit gegenüber dem Quellen-Target-Abetand und dem Erzielen eines auereichenden Ausganges durch das unabgeschirmte Tellstüek des Frontfenster« hindurch darstellt.

Bei dieser besonderen Ausführungsforra ist die Quelle 10 eine Araericiua-24.1-Quelle, und es wird die Gammastrehlung dieser Quelle bei etwa 60 KeV verwendet. Diese Strahlung durchdringt leicht die relativ dicke Zinkschieht νωύ. ermöglicht auf diese Weise eine Messung der Picke derselben. Die Erregung der Sink-K-Btmhlung ist genügend wirkungsvoll für den Empfang eines ausreichenden Signals, und die der Else&ffcrahlung 1st genügend wirkungsvoll, um die Filter notwendig su machen. Ss 1st auch eine beträchtliche Intensität von rüokgestreuter Stirhlung bei etwa 50 KeV vorhanden, die, obwohl sie durch die Filter abgesondert wird, das Signal in Bezug auf das Geräusoh-bew. Sturrerhältnls des Instrumentes nachteilig beeinfluSt, Die Tranaparens des Rückfenster* 2 hat sur Folge, dal ein Seil dieser unerwünschten Hcchtnergie-Rückstreustrnhlung durch die Ionenkauiraer hindurchführt, ohne als wirksam»? Ausgang registriert su werden, doch ist dieser Effekt viel bedeutender bei unerwünschter Strahlung τοπ höherer Mergle.

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iJrfinAung betrifft «uoh Abänderung*»!« <Ur ia ϋ*ίliegenden Patüntanepruoh 1 uariB&enjtn A^efiüizi&agefora und b*Ba.*fr «loh Tor alltra auch »uf *fistXicat Brtln&wagcmTkit&l*i _f dit ie eias^Inen —« gh!®:? in Kombination — In d«r g@&*tä%*n B«echrsluavu Ii«£ehiiun^uffenb«rl sind.

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