DE1564995B2

DE1564995B2 - Messvorrichtung zur bestimmung der von einem targetmaterial ausgesandten charakteristischen roentgenstrahlung

Info

Publication number: DE1564995B2
Application number: DE1966U0013115
Authority: DE
Inventors: John Rathbone London Rhodes
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1966-09-08
Filing date: 1966-09-27
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DE1564995A1; US3514602A; GB1173155A

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der von einem Targetmaterial ausgesandten charakteristischen Röntgenstrahlung, bestehend aus einer Strahlungsquelle zum Bestrahlen und Anregen des Targetmaterials, aus einer Differential-Ionisationskammer und aus einem Paar abgeglichener Röntgenstrahlungsfilter mit unterschiedlichen Absorptionskanten, zwischen denen die Energie der zu bestimmenden charakteristischen Röntgenstrahlung liegt, wobei die Filter zwischen dem Targetmaterial und dem Eintrittsfenster der Differential-Ionisationskammer angeordnet sind (US-PS 30 30 512).

In der DT-PS 10 02 953 ist eine Differential-Ionisationskammer beschrieben, in der eine zentrale Auffangelektrode, welche die Kammer in zwei Hälften unterteilt, eine positiv vorgespannte Polarisationselektrode in der einen Hälfte der Kammer und eine negativ vorgespannte Polarisationselektrode in der anderen Hälfte der Kammer vorgesehen sind. Eine Wand der Kammer enthält zwei Strahlungsfenster, und zwar je eines für jede Kammerhälfte. Die von einer außerhalb der Kammer angeordneten radioaktiven Quelle ausgehende Strahlung gelangt teilweise mit einstellbarer Intensität in die eine Kammerhälfte über einen Reflektor, während die andere Kammerhälfte nur von der Strahlung getroffen wird, die von einer zu messenden Schicht reflektiert wird.

Die US-PS 39 30 512 zeigt ein Gerät, in welchem zwei separate Ionisationskammern in Verbindung mit einem Paar von Ausgleichsfiltern verwendet werden, um Röntgenstrahlung einer bestimmten Wellenlänge entsprechend einem bestimmten, von einer unter Analyse stehenden Materialprobe ausgehenden Element zu ermitteln. Die Ausgänge der Ionisationskammer sind gegensinnig geschaltet, so daß ein Ausgangssignal nur dann vorhanden ist, wenn eine der Ionisationskammern Röntgenstrahlen von einer Wellenlänge empfängt, die in dem durch die Absorptionskanten des Paares von Filtern bestimmten Bereich liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Meßvorrichtung so auszugestalten, daß sie besonders für die Schichtdickenmessung von Überzügen geeignet ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Differential-Ionisationskammer aus einem zylindrischen Gehäuse besteht, das an einem Ende von dem senkrecht zur Zylinderachse liegenden Eintrittsfenster abgeschlossen ist und das durch eine plattenförmige, die Zylinderachse enthaltende Sammelelektrode in zwei Hälften unterteilt ist, daß jedes Filter vor einer der den Kammerhälften zugeordneten Hälften des Eintrittsfensters angebracht ist, daß die Quelle außerhalb der Kammer auf der Zylinderachse liegt und ein radioaktiver Strahler ist und daß zwischen der Quelle und der Kammer eine Strahlungsabschirmung, die einen Teil des Eintrittsfensters abdeckt, angeordnet ist.

Die zylinderförmige Kammer kann an dem anderen Ende durch ein weiteres Fenster abgeschlossen sein.

Die als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist für das Messen eines galvanisierten feuerverzinkten Überzugs auf Stahl bestimmt. Bekanntlich ist dies eine Messung, die häufig in galvanischen Anlagen durchgeführt wird, um die Dicke des Zinküberzugs zu kontrollieren bzw. zu steuern. Es ist bekannt, daß Zink eine Ka-Röntgenstrahlenenergie von 8.638 KeV hat, während Eisen eine Ka-Energie von 6.403 KeV hat. Das Problem besteht darin, die Zinkstrahlung von der Eisenstrahlung zu trennen, damit nur die Zinkstrahlung gemessen wird.

Zu diesem Zweck besteht die Differential-Ionisationskammer aus einem zylindrischen Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist an einem Ende durch ein dünnes Fenster 2 abgeschlossen, welches für Hochenergiestrahlung transparent ist. Dieses Fenster kann aus einer 0,25 mm dicken aluminiumbeschichteten Plastikfolie bestehen. Ferner ist ein Eintrittsfenster 3 vorgesehen, das beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einer 0,25 mm dicken Plastikfolie besteht. Die Ionisationskammer ist mit einer die Zylinderachse enthaltenden Sammelektrode 4 versehen, weiche sich in Form einer Platte durch die Kammer hindurch erstreckt und diese effektiv in zwei Hälften unterteilt, jede Hälfte ist mit einer Elektrode 5 von halbzylindrischer Form versehen, und im Betrieb ist die eine Elektrode 5 mit einer positiven Spannungsquelle +V von etwa 100 V verbunden, während die andere Elektrode 5 an eine gleichstarke negative Spannungsquelle -V angeschlossen ist. Die Ionisationskammer ist mit Argon von Normaldruck gefüllt.

Vor dem Teil des Eintrittsfensters 3, welches die eine Hälfte der Ionisationskammer abdeckt, ist ein Filter 6 aus Kupfer angeordnet, während vor der anderen Hälfte der Ionisationskammer ein Filter 7 aus Nickel angeordnet ist. Die Filter 6 und 7 bilden zusammen ein Paar von abgeglichenen Differentialfiltern, wobei die K-Absorptionskante von Nickel bei 8331 KeV liegt, während die K-Absorptionskante von Kupfer bei 8980 KeV liegt. Folglich wird ein wirksamer Durchlässigkeitsbereich zwischen diesen beiden Energien geschaffen, der die Zink-Koc-Röntgenstrahlenergie ein-

schließt, jedoch die Eisen-K«-Röntgenstrahlenergie ausschließt. Als Folge davon entspricht das Signal, welches von der mittleren Elektrode 4 der Ionisationskammer abgenommen wird und welches die Differenz zwischen den Ausgängen in den beiden Teilen der Ionisationskammer und somit die Differenz zwischen der kupfergefilterten und nickelgefilterten Strahlung ist, der Strahlung, die auf das Zink zurückzuführen ist.

Vor den Filtern 6 und 7 ist eine Strahlungsabschirmung 8 und in der Mitte dieser Abschirmung ein Quellenhalter 9 angeordnet, der eine Quelle 10 als radioaktiver Strahler enthält. Die Abschirmung 8 ist beträchtlich größer als es für die Montage des Quellenhalters 9 notwendig ist, um die Toleranz der Vorrichtung hinsichtlich Veränderungen im Quellen-Traget-Abstand zu verbessern. Das Target besteht aus einem Stück Stahl 11 mit einem dünnen Flächenüberzug aus Zink 12. Für die Geometrie der Abschirmung 8 muß ein Kompromiß zwischen dem Erzielen einer Unempfindlichkeit gegenüber dem Quellen-Target-Abstand und dem Erzielen eines ausreichenden Ausgangs durch das unabgeschirmte Teilstück des Eintrittsfensters 3 gewählt werden.

Bei dieser besonderen Ausführungsform ist die Quelle 10 eine Americium-241-Quelle, und es wird die Gammastrahlung dieser Quelle von etwa 60 KeV verwendet. Diese Strahlung durchdringt leicht die relativ dicke Zinkschicht und ermöglicht auf diese Weise eine Messung der Dicke derselben. Es ist auch eine beträchtliche Intensität von rückge.streuter Strahlung bei etwa 50 KeV vorhanden, die, obwohl sie durch die Filter abgesondert wird, das Signal in Bezug auf das Geräusch- bzw. Störverhältnis des Instrumentes nachteilig beeinflußt. Die Transparenz des hinteren Fensters 2 hat zur Folge, daß ein Teil dieser unerwünschten Hochenergie-Rückstrahlung durch die Ionisationskammer hindurchführt, ohne als wirksamer Ausgang registriert zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßvorrichtung zur Bestimmung der von einem Targetmaterial ausgesandten charakteristischen Röntgenstrahlung, bestehend aus einer Strahlungsquelle zum Bestrahlen und Anregen des Targetmaterials, aus einer Differential-Ionisationskammer und aus einem Paar abgeglichener Röntgenstrahlungsfilter mit unterschiedlichen Absorptionskanten, zwisehen denen die Energie der zu bestimmenden charakteristischen Röntgenstrahlung liegt, wobei die Filter zwischen dem Targetmaterial und dem Eintrittsfenster der Differential-Ionisationskammer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Differential-Ionisationskammer aus einem zylindrischen Gehäuse (1) besteht, das an einem Ende von dem senkrecht zur Zylinderachse liegenden Eintrittsfenster (3) abgeschlossen ist und das durch eine plattenförmige, die Zylinderachse enthaltende Sammelelektrode (4) in zwei Hälften unterteilt ist, daß jedes Filter (6, 7) vor einer der den Kammerhälften zugeordneten Hälften des Eintrittsfensters (3) angebracht ist, daß die Quelle (10) außerhalb der Kammer auf der Zylinderachse liegt und ein radioaktiver Strahler ist und daß zwischen der Quelle (10) und der Kammer eine Strahlungsabschirmung (8), die einen Teil des Eintrittsfensters (3) abdeckt, angeordnet ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Kammer

(1) an dem anderen Ende durch ein weiteres Fenster

(2) abgeschlossen ist.