DE1589896C3 - Strahlungsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Strahlungsdetektor nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Bei einem aus der US 30 02 094 bekannten Strahlungsdetektor dieser Art, der über einen Transistorwechselrichter und eine Spannungsverdopplerschaltung mit Gleichspannung versorgt wird, ist an die Gleichspannungsklemmen eine Reihenschaltung bestehend aus zwei Glimmröhren und einem Widerstand angeschlossen, diesem Spannungsteiler über einen hochohmigen Widerstand ein Kondensator parallelgeschaltet und an diesen Kondensator die Reihenschaltung zweier Thyratrons entweder t>5 unmittelbar oder über einen Strombegrenzungswiderstand angeschlossen. Der Fühler, beispielsweise ein Geiger-Müller-Zählrohr, ist einerseits mit der Steuerelektrode des einen Thyratrons und andererseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und den beiden Glimmlampen des genannten Spannungsteilers verbunden. Diese Fühlerschaltung ist demzufolge sehr hochohmig und folglich störspannungsempfindlich. Außerdem ist der Schaltungsaufwand beträchtlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der auch bei der bekannten Schaltung vorhandenen Strombegrenzung im Kurzschlußfall mit möglichst geringem Schaltungsaufwand einen zuverlässigen Strahlungsdetektor zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Die Höhe der Spannung an dem mit dem Fühler in Reihe geschalteten Kondensator ist ein Anzeichen dafür, ob der Fühler einerseits ordnungsgemäß arbeitet oder kurzgeschlossen ist, oder andererseits bei ordnungsgemäßem Betrieb bestrahlt wird oder nicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei besitzt die Ausgestaltung nach Anspruch 2 den Vorteil, daß sowohl bei fehlender. Bestrahlung als auch bei Kurzschluß des Fühlers das gleiche Ausgangssignal (Null) entsteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf das Schaltbild näher erläutert.

Der auf ultraviolette Strahlen ansprechende Fühler 10 ist an sich in der Lage, Strom in beiden Richtungen zu führen; durch, die entsprechend angeschlossenen Bauelemente fließt jedoch dieser Strom nur in einer Richtung. Der Fühler 10 enthält eine erste Elektrode 11, die als Anode dient, und eine zweite Elektrode 12, die als Kathode dient. Wenn der Fühler 10 einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt wird, fließt ein Stromimpuls von der Anode zur Kathode. Der Fühler 10 hat bei fehlender Bestrahlung einen nahezu unendlich hohen Innenwiderstand, der bei Bestrahlung mit UV-Licht auf einen Wert von unterhalb 50 kD sinkt. Dieser Wert liegt wesentlich über dem bei einem Kurzschluß des Fühlers 10 sich einstellenden Widerstandswert Null.

Die Betriebsspannung für den Fühler 10 wird von einem Spannungsverdopplernetzwerk abgeleitet, das an die Sekundärwicklung eines Transformators 15 angeschlossen ist. Das Netzwerk besteht aus einer Diode 13 und einem Kondensator 14. Wenn der untere Anschluß der Sekundärwicklung positiv ist, fließt Strom über ein Parallelnetzwerk, das aus dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17 besteht, über die Diode 13 und lädt den Kondensator 14 auf die angegebene Polarität auf. Bei der nächsten Halbwelle der Wechselspannung bewirkt die Spannung an der Sekundärwicklung eine Unterstützung der Gleichspannung am Kondensator 14 und führt der Anode 11 des Fühlers eine positive Spannung zu.

Die Gleichspannung am Kondensator 14 wirkt zusätzlich zur Wechselspannung, wodurch eine Spannungsverdopplung vorgenommen wird. Die resultierende Gleichspannung ist dabei größer als die Zündspannung des Fühlers 10.

Zum Beispiel hat die Sekundärwicklung eine Ausgangsspannung von 136 Volt, der Kondensator eine Kapazität von 4 Mikrofarad, der Widerstand 16 einen Widerstand von 5100 Ohm und der Kondensator 17 eine Kapazität von 10 Mikrofarad. Im Betrieb wird der Kondensator 14 auf eine Spannung von 110 Volt aufgeladen.

Wenn nun dem Fühler 10 eine ultraviolette Strahlung zugeführt wird, so entlädt sich der Kondensator 14 plötzlich über den Fühler und ein Parallel-Netzwerk in

Serie mit dem Fühler, das aus dem Strombegrenzungswiderstand 20 und einem Kondensator 19 besteht. Der Kondensator 14 liefert daher eine elektrische Energie bestimmter Größe, die sicherstellt, daß der Bereich zwischen den Elektroden 11 und 12 bei jedem Stromimpuls, der durch den Fühler verläuft, vollständig ionisiert wird.

In der nächsten Halbwelle wird die Diode 13 leitend, und ein Strom fließt über das Netzwerk 16—17 und lädt den Kondensator 14 wieder auf. Während dieser Halbwelle fällt die Spannung über dem Fühler 10 auf einen niedrigen Wert, d. h. auf die Summe der Spannungen über der Diode 13, dem Netzwerk 16—17 und dem Netzwerk 19—20. Dieser Wert liegt unter der Löschspannung des Fühlers 10, so daß also die Gasentladung im Fühler unterbrochen wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Kondensator 19 eine Kapazität von 10 Mikrofarad, der Widerstand 20 einen Wert von 5100 Ohm und der Zustandsfühler 10 eine Zündspannung von 240 Volt sowie eine Löschspannung von 185 Volt. Der mittlere Gleichstrom durch den Zustandsfühler 10 zum Netzwerk 19—20 beträgt 7 mA, wenn der Fühler sich im gesättigten Zustand befindet. In diesem Fall wird der Kondensator 19 auf 40 Volt aufgeladen.

Das Netzwerk 16—17 integriert den Ladestrom des Kondensators 14. Wird der Fühler 10 einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt, so wird der Kondensator 14 mit hoher Geschwindigkeit abwechselnd geladen und entladen. Hierdurch wird der Kondensator 17 auf eine verhältnismäßig hohe Spannung aufgeladen, und durch den Ausgang 18 wird .ein Ausgangssignal gegeben. Bei zufälligen und sehr selten auftretenden Stromimpulsen durch Umgebungsstrahlungen, jedoch in Abwesenheit der zu überwachenden Strahlung, wird der Kondensator 17 nur auf eine sehr niedrige Spannung aufgeladen, so daß der Ausgang 18 kein Ausgangssignal liefert. Solange die ultraviolette Strahlung vorhanden ist, wird der Fühler 10 während einer Halbwelle gesperrt und der Kondensator 14 wird aufgeladen, und während der nächsten Halbwelle wird der Fühler 10 ionisiert und der Kondensator 14 entladen.

Einen Schutz gegen Kurzschlüsse gibt das Netzwerk 19-20 und die Diode 30. Wenn der Zustandsfühler 10

ίο zufällig einen Kurzschluß erhält, wird der Kondensator 19 über die Diode 30 aufgeladen, und zwar auf die gezeigte Polarität. Die nun am Kondensator 19 stehende Ladung ist größer als diejenige, die entsteht, wenn der Fühler 10 durch ultraviolette Bestrahlung in den Zustand niedrigen Widerstandes gelangt. Während der nächsten Halbwelle der Wechselspannungsquelle 15 bildet die Sekundärspannung des Transformators eine Vorspannung in Vorwärtsrichtung für die Diode 13, so daß ein Strom zur Ladung des Kondensators 14 fließt.

Die Spannung am Kondensator 19 spannt die Diode 13 jedoch in Sperrichtung vor, so daß über das Netzwerk 16—17 nur ein vernachlässigbarer Strom fließt. Solange der Fühler 10 kurzgeschlossen ist, stellt sich ein Zustand ein, in dem am Ausgang 18 kein Ausgangssignal erscheint.

Das Vorhandensein des Netzwerkes 19—20 verhindert also, daß am Ausgang 18 ein Ausgangssignal erscheint, wenn der Zustandsfühler 10 einen Kurzschluß hat. Zur gleichen Zeit wird der von der Wechselspannungsquelle 15 gelieferte Strom auf einen sicheren Wert begrenzt. Ohne das Netzwerk 19—20 würde ein Kurzschluß im Fühler 10 die Bauelemente 13 — 16 kurzschließen, wodurch die volle Sekundärspannung an die Bauelemente 14 und 30 gelangte, was zu einer Beschädigung dieser Bauelemente führen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. An eine mit Dioden ausgestattete elektrische Stromquelle angeschlossener Strahlungsdetektor, dessen Fühler einen strahlungsabhängigen, sich mit zunehmender Bestrahlung verringernden elektrischen Widerstand besitzt und über einen Strombegrenzungswiderstand mit der Stromquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (15, 30) den Fühler (10) über den Strombegrenzungswiderstand und einen zum Strombegrenzungswiderstand (20) parallelgeschalteten ersten Kondensator (19) mit pulsierendem Gleichstrom speist und daß die Kapazität dieses Kondensators so bemessen ist, daß der Kondensator (19) bei Kurzschluß des Fühlers (10) über eine zur Stromquelle gehörende erste Diode (30) auf eine Spannung aufladbar ist, welche diejenige übersteigt, die sich bei Bestrahlung des nicht kurzgeschlossenen Fühlers (10) ergibt

2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung von Fühler (10) und Strombegrenzungswiderstand (20) eine Reihenschaltung, bestehend aus einer zweiten Diode (13) und einem Reihenwiderstand (16) parallelgeschaltet ist, daß der mit dem Fühler (10) in Reihe liegenden ersten Diode (30) ein zweiter Kondensator (14) parallelgeschaltet ist und daß die beiden Dioden (30,13) von der Sekundärseite eines zur Stromquelle gehörenden Transformators (15) her gesehen, entgegengesetzt gepolt sind.

3. Strahlungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reihenwiderstand (16) ein dritter Kondensator (17) parallelgeschaltet ist.

4. Strahlungsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des dritten Kondensators (17) groß ist im Vergleich zur Kapazität des zweiten Kondensators (14).

5. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen (18) des Strahlungsdetektors an den Reihenwiderstand (16) angeschlossen sind.

6. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 3—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des ersten Kondensators (19) so bemessen ist, daß bei kurzgeschlossenem Fühler (10) dieser Kondensator (19) die zweite Diode (13) derart in Sperrichtung vorspannt, daß der durch den Reihenwiderstand (16) und die zweite Diode (13) fließende Strom vernachlässigbar ist.