DE1919824C - Einrichtung zum Messen der räumlichen Intensitatsverteilung einer Kernstrahlung mit einem Gasentladungs Strahlungsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der räumlichen Intensitätsverteilung einer Kernstrahlung mit einem Gasentladungs-Slrahlungsdetektor, der in einem gasgefüllten Gefäß, das auf zwei Seiten von in überall gleichen) Abstand zueinander stehenden Wänden begrenzt ist, in einer zu den Flüchen dieser zwei Wände äquidistanten Fläche eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen zueinandei angeordneten Anoden und in einer weiteren dazu äquidistanten Flache eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordneten Kathoden aufweist, derart, daß sich gegenüberliegende Abschnitte von Anoden und Kathoden mit dein dazwischenliegenden Gasraum eine gleichmäßige Anordnung von einzelnen Detektorzellen bilden, in deren zugehöriger Anode und Kathode beim Ansprechen . der betreffenden Zelle gleichzeitig Impulse entstehen, wobei die Anschlüsse aller Elektroden einzeln oder gruppenweise zusammengefaßt herausgeführt sind, mit einer Spuinungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen den Anoden und den Kathoden, und mit Verstärkern für die an den Anoden und an den Kathoden auftretenden Impulse, deren Ausgänge verbunden sind mit einer Matrixschaltung, dialogische UND-Schaltelemente, von deren jedem |cweils ein Eingang einer der Anoden und deren anderer Eingang einer der Kathoden zugeordnet ist, sowie den Ausgängen dieser UND-Schaltelemente zugeordnete Impulszähler aufweist, zum Ermitteln der Verteilung der Impulse und damit der räumlichen Strahlungsverteilur.t, über die Anordnung der Detektorzellen.

Von großem praktischem Interesse ist die Messung der räumlichen Intensitätsvertei'ung von Neutronenstrahlen, insbesondere thermischen Neutronen, d o durch eine zu analysierende Probe gebeugt wurden sind, die mit einem Strom thermischer Neutronen bestrahlt wird.

Bis jetzt wird die Richtung und Intensität derartiger Neutronenstrahlung durch Abtastung der Probenumgebung mit einem Proportionalzähler, im allgemeinen einem Bortrifluoridzählcr, gemessen, der auf dem beweglichen Schenkel eines zur Probe zentrierten Goniometers sitzt.

Dieses Verfahren ist aufwendig und weist verschiedene Nachteile auf. Da die Messungen in verschiedenen WinkelpOMiionen nicht gleichzeitig erfolgen und der auffallend^· Neutronenslrom zeitlich veränderlich ist, ist die Intensität des Neutronensiroms nicht für alle Messungen gleich. Um diese Ungenauigkeiten zu berücksichtigen, muß eine Korrektur vorgenommen werden, die auf einer Messung des einfallenden Stroms beruht und die Meßvorrichtung aufwendiger macht. Sie kann jedoch in der Praxis nur zur Untersuchung von pulverförmigen Proben vorgenommen werden, da es in diesem Fall genügt, die Meridianebene zur Bestimmung der Kristallparameter zu untersuchen. Daher wird allein die Meridianebene Punkt für Punkt durch Messung der Intensität des Strahls für jede der Richtungen untersucht, die nacheinander von dem Schenkel des Goniometers eingenommen werden. Die Untersuchung von Kristallen erfordert aber manchmal auch eine Messung hinsichtlich des Azimuts und der Höhe, was jedoch wegen der hierfür erforderlichen Zeitdauer der Messung bisher praktisch ausgeschlossen ist.

Zur Messung der räumlichen Intensitälsveiteilung von Neutronen ist bereits ein Neutronenspektromeler beschrieben worden (vgl. Zeitschrift »Kerntechnik«, Kl. Jahrgang, 1968, Nr. 3, S. 145 bis 152), bei dem an Stelle eines einzigen Proporiiunalzählrohrs eine Bank von Propurtionalzählrohren vorgesehen ist. Diese Bank kann insbesondere aus einer Ebene von fünf Zählrohren, die jeweils einen eigenen MdJkanul haben, oder aus zwei übereinanderliegenden Zählrohrebenen mit fünf bzw. hechs Zählrohren bestehen, wubei die zur gleichen Zühlrohrcbene ge-

1" hörenden Zählrohre parallel angeordnet und ihre Ausgänge miteinander verbunden sind, im ersten Fall müssen bei dieser bekannten Neutronenmeßeinrichtung ebenso viele Meßkanäle bzw. Meßleitungen wie Proportionalzählrohre vorhanden sein, während

¹J. im zweiten Fall die Messung der räumlichen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der Winkellage im Vergleich zur Verwendung nur eines einzigen Zählrohrs nicht genauer wird. Die Zählrohrbänke sind außerdem ersichtlich sehr aufwendig, da für dne

^ao gute Auflösung sehr viele Zählrohre vorgesehen sein müßten und die Zahl der erforderlichen Verstärker, bezogen auf die Zahl der Detektorzellen,.hoch ist, da nämlich für jedes einzelne Zählrohr der Einrichtung bzw. für jede Bank von parallelgeschalteten Zähl-

»5 rohren ein eigener Verstärker notwendig ist.

Hs ist ferner eine Funkenkammer als Neutronenbildwandler bekanntgeworden (vgl. Zeitschrift »The Review of Scientific Instruments«, Bd. 29, 1958, Nr. 12, S. 1151 und 1152; USA.-Patentschnft 3 029 342), die aus einer Ebene von Anodendrähten und einer dazu parallelen Ebene von Kathodendrähten besteht, wobei der Abstand zwischen den Achsen jeweils benachbarter Anudendrähte für alle Anodendrähte konstant und gleich dem Abstand der Kathodendrähte ist. Die Kathodendrähte sind etwas stärker ' als die Anodendrähte. Diese Einrichtung läßt nur eine ungenaue Lagebestimmung zu und gibt darüber hinaus keine Signale ab, die in einem Impulszähler registriert und danach z. B. in einec Rechner ausgewertet werden könnten, sondern erzeugt lediglich ein optisches Analogbild.

Eine andere Veröffentlichung (Zeitschrift »Kerntechnik«, 9. Jahrgang 1967, Heft 12, S. 542 bis 545) beschäftigt sich mit verschiedenen Anwendungen der szintigraphischen Kamera nach Anger, wobei folgende Lagebestimmung durchgeführt wird: Ein Gamma-Quant, das auf einen Szintillator fällt, ruft die Emission eines Bündels von Photonen sichtbaren Lichts hervor. In der Nähe dieser Emissionsstelle angeordnete Photomultiplier liefern Signale, die proportional ium Raumwinkel sind, unter denen sie von der Emissionsstelle gesehen werden. Ein Analogrechner in Form eines Widerstandsnetzwerks nimmt dann die Umwandlung in elektrische jy-Koordinaten-

SS impulse vor.

Es ist ferner bereits eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum Messen der flächenhaften Intensitätsverteiluii^ von radioaktiver Strahlung in einer Ebene bekanntgeworden (vgl. deutsche Auslege-

schrift I 179 307), die einen großflächig ausgebildeten Proportionalzähler aufweist, dessen Gasraum sich kreuzende Anoden- und Kathodendrähte enthält, die einzeln oder gruppenweise zusammengefaßt nach außen geführt sind, wobei die Anordnung der

ti} Drähte im Zähler so gewählt ist, daß die Entladungen in den Kreuzungszonen zwischen den Anoden-UU(J Kathodendrähten erfolgen, wobei die aus dem Zählrohr herausgeführten Anoden- und Kathoden-

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drähte jeweils über elektrische Verstärkungsmittel trägt auch hei, daß das Verhältnis von Breite zu

Vorrichtungen zur Anzeige der Slriihlungsverteilung ^eßenseiiigem Abstand der Metallstreifen für die

zugeführt sind. Die Speicherung so vermittelter In- Anoden kleiner als für die Kathoden ist. Aul" diese

formationen aus dem Pruportional/iihler kann in Weise ist die Wechselwirkung zwischen den Anoden

einem dreidimensionalen herrit-Kemspeicher erfol s schwächer als zwischen den Kathoden, was besonders

gen. vorteilhaft ist, da zu den Anoden die im Füllgas

Ähnlich ist eine bekannte Funkenkammer aufge- durch Neutronen erzeugten Elektronen gelangen,

baut (vgl. Zeitschrift »Nuclear Instruments and während die an den Kathoden abgenommenen Nutz-

Methods«, Bd. 49, 1967, Nr. 1, S. 176 bis 178), in signale im Vergleich zu den :n der Anoden schwacher

der zwei Impulse je einer durch Kreuzungspunkte to sind, da sie lediglich durch Influenz der Elektronen

von gekreuzten Elektrodendrähten gebildeten Detek- entstehen.

torzeile von je einer Elektrode abgenommen und Demgegenüber war bisher lediglich eine Ionisaeiner Magnetkern-Speichermatrix zugeführt werden. tionskammer mit direkter Ladimgssammlung und ge-

Demgegenüber ist es Aufgabe, der Erfindung, einen kreuzten Anoden und Kathoden in Form von Metall-Neutronendetektor zu schaffen, der eine gleichzeitige 15 streifen bekannt (vgl. deutsches Gebrauchsmuster Messung der räumlichen Intensitätsverteilung des I 886 595), bei der jeweils nur eine Detektorzelle Neutronenflusses gestattet und dabei große Flexibili- durch gleichzeitige Spannungsbeaufschlagung ihrer tat der geometrischen Formgebung ermöglicht und Anode und ihrer Kathode zur Messung benutzt wird, der ferner gegenüber Anordnungen mit Proportio- Eine andere bekannte Neutronen-Ionisalionsnalzählrohren eine höhere Empfindlichkeit aufweist _ao kammer (vgl. USA.-Patentschrift 3 182 219) hat die und mit niedrigerer und weniger stabiler Hochspan- Form eines Zylinders, in der Nä!r dessen Umfangs nung betrieben werden kann, wobei jedoc'i eine stö- stabförmige Elektroden in Längsrichtung des Zylinrende Wechselwirkung zwischen den einzelnen De- ders angeordnet sind. Der Zylinderraum ist durch tektorzellen weitgehend vermieden werden soll. parallel zu seinen Endflächen verlaufende Zwischen-

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der ein- 35 platten aus einer Substanz unterteilt, die bei Neutrogangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anoden nenbe-ehuß ionisierende Teilchen erzeugt, die dann und die Kathoden aus Metallstreifen bestehen, wobei durch die Neutronen-Ionisationskammer nachgewiedas Verhältnis von Breite zu gegenseitigem Abstand sen werden. , der Metallstreifen für die Anoden kleiner als für die Eine weitere bekannte Neutronen-Ionisations-Kathoden ist, daß das Füllgas ein Gas ist, in dem 30 kammer (vgl. französische Patentschrift 1 405 707) durch Neutronen ionisierende Teilchen ausgelöst _, hat einen zylindrischen Hohlraum, in dem ubereinwerden können, und daß die Betriebsspannung so ' ander mehrere Gruppen von Elektrodenplatten angewählt ist, daß der Detektor als Ionisationskammer geordnet sind, wobei zu jeder Gruppe zwei Vorspanarbeitet. nungselektroden und zwei Sammelelektroden ge-

Im Gegensatz zu Proportionalzählrohren erlaubt 35 hören. . .

nämlich die Ionisationskammer (mit direkter La- Schließlich war noch eine Neutronen-Iomsations-

dungssammlung) sehr verschiedene Geometrie, je kammer bekannt (vgl. Buch von B. B. Rossi und

nach dem von der Meßeinrichtung zu überwachen- H. H. Staub »Ionization Chambers and Counters«,

den Raumbereich, und einen erhöhten Druck des 1949, S. 189 und 190), bei der eine zyHndet.orrnige

Füllgases, »vas sich in einer erhöhten Empfindlichkeit 40 Sammelelektrode von einer anderen zyhnderforrni-

bei gleichem Volumen äußert. Außerdem ist die Be- gen Hochspannungselektrode umgeben ist und der

triebsspannung niedrig (unter 1000 V) und braucht Raum zwischen beiden Elektroden mit BF₁ gefüllt

kaum stabilisiert zu werden. ist, um bei Einstrahlung von Neutronen Ladungs-

Im übrigen wird die Verringerung der Zahl der träger abzugeben, die zu den Elektroden wandern.

Ladungsträger, die bei jedem Impuls gesammelt wer- 45 Die letztgenannten drei Detektoren erlauben aber

den, im Vergleich zu Proportionalzählrohren (bei keine gleichzeitige Messung räumlicher Neutronen-

denen die Ladungen durch eine Gasverstärkung um fiußverteilungen.

einen Faktor bis zu 500 vervielfacht werden) durch Die Wechselwirkung zwischen benachbarten De-

die Verwendung von Ladungsvorverstärkern mit tektorzellen kann in vorteilhafter Weiterbildung der hoher Verstärkung und geringem Rauschuntergrund _So Erfindung noch mehr dadurch vermindert werden,

kompensiert. Diese Art von Detektorzellen kann je- daß die die Kathoden bildenden Metallstreifen ein

doch nu/ zur Messung von Teilchen verwendet wer- U-Profil haben. ,.,,,,

den die im Füllgas genügend viel Ladungen (mehr Wenn nur eine Mcrtdianebene auf d.e Verteilung

als etwa 10 · « C) erzeugen, was im allgemeinen für der Neutronen untersucht werden soll, kann die erNeutronen der Fall ist, wenn sie auf ein geeignetes ₅₅ findungsgemäß ausgebildete Einrichtung dadurch

Füllgas einwirken. Für thermisch* Neutronen beträgt vereinfacht werden, daß die Anoden parallel zu den

z. B. die Ladungsmenge, die bei jedem nuklearen Kathoden angeordnet sind, daß die Anschlüsseje-

Ereignis gesammelt werden kann, etwa 10~"C für weils einer gleichen Anzahl aufeinanderfolgender

BF und 4-10- "C für 'He der Kathoden und jeweils derselben Anzahl der Durch den pegenttber Proportionalzählrohren 60 Anoden gemeinsam herausgeführt sind wobei ehe

I änop Her Bahn der durch die Neutronen ausgelösten haben.
Sierenden TeHchS verkürzt wird, wodurch die Dabei können die Ka.hodengrt.ppen jewe.ls durch

Gefahr verriniieri wird, daß auf ein Neutron mehrere 65 die gleiche Leitei platte gebildet sein, zueinande KcSe Detektorzellen gleichzeitig Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erf.nd.ng

ζ nan ZurVerminderung der störenden Wech- besteht ferner darin, daß zwischen jeweils einer der zw sehen benachbarten Detektorzellen Elektroden einer Art und dem zugeordneten E.ngan?.

des zugehörigen UND-Sclialtclements nacheinander ίτι Reihe ein zweites UND-Schaltelcmcnl und ein I ni\ibrator liegen, daß jeder Univibrator eine Impulsdauer hai. die zum Ansteuern des zugehörigen Zählers ausreicht, daß die Ausgange aller zweiten l'ND-Schaltelemenle auch an die Hingänge eines NOR-Schaltelernents angeschlossen sind, dessen Ausgang über einen zweiten Univibrator mit dem zweiten lüngang der zweiten UND-Schaltelenicnte verbunden ist, um diese wahrend eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Auftreten eines Signals an irgendeinem von ihnen zu sperren.

Durch diese Maßnahme wird ein Fehler vermieden, der durch die Aufeinanderfolgt von zwei nuklearen V irgängen während eines Zeitintervalle aultrclen kimme, das kleiner als die Auflösungszeit dei eisten I'M) Schaltelemente (UND-Gatter) ist.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, Fs zeigt

Fig. 1 schematisch in perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel zur Messung des Azimuts und des Höhenwinkels von thermischen Neutroinnstrahlen, die von einer im wesentlichen punktförmigen Quelle stammen.

F i g. 2 schematisch einen Teil des Matrivnetzw.u.s /ur Richtungsmessung und der dem Detektor \on I i g. 1 zugeordneten Schaltungen,

F i g. 3 eine Teilansicht eines Detektors gemäß einem abgewandelten Ausführtingsbeispiel m- Schnitt entlang einer Ebene parallel zu de·· Anoden und

Fig 4 einen Detektor zur Richtungsmessung der Sirahlen in einer Symmetrieebene. die beispielsweise eine Azimutebene sein kann.

Der in Fig. 1 und 2 abgebildete Detektor dient zur Richtungsmessung nach A/imut- und Höhenwinkel und zur Iniensitätsmes--ung der thermischen Neutronenstrahlen, die durch einen /u analysierenden Kristall gebeugt werden. Bekanntlich erfordert die Untersuchung der Beugung durch einen Kristall, der einem Neutronenstrom ausgesetzt wird, die Untersuchung der gebeugten Strahlen in einem größeren Raumwinkel und nicht allein (wie es für pul-.erförmige Proben der Fall ist) in einer einzigen Azimutebene.

Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß der in Fig. 1 und 2 abgebildete Detektor gleichfalls zur Messung der Neutronenverteilung von einer Probe verwendet werden kann, deren Abmessungen die gleiche Größenordnung wie die Grundfläche des Detektors hat. falls zwischen ihm und der Probe ein geeigneter Kollimator angeordnet ist, z. B. in Form einer Platte aus einem Neutronenabsorber, die von geeignet ausgerichteten Löchern durchbohrt ist.

Der in Fig. 1 abgebildete Detektor hat ein dichtes Gefäß 10 geringer Dicke aus· einem Werkstoff mit geringem Neutroneneinfangquerschmil. z. B. einer leichten Legierung. Beim abgebildetem Ausführungsheispiel ist das in Strichpunktlinie abgebildete Gefäß eben. Die beste Form des Gefäßes zur Untersuchung der Strahlung von einem Punkt ist ciik Kugelkalotte, aber eine der.iriije Form ist schwier:^ herzustellen. Dagegen kann das Gefäß in einen Zylinderabschnitt gebogen werden, und diese Form, die relativ eini.-.ch •ler/ii^' '!en ist. enthebt von der Notwendiekcit der Kon_-;ir entweder des AziinutmeßwerK oder des Höhen.'- .-ßwerts.

Das '. -faß 10, da- u:ne Dicke von cinia..-:· rim hat. iss mit einem Gas gefüllt. \--\. dem ein Bo>:..i:dleil durcli Wechselwirkun mit einem Neutroncn/crfallen und ionisierende leuchen bilden kann (Uoriiilluorid oder Helium-3). Zur Begrenzung der Länge der Bahn dieser Teilchen hat das Gas einen Druck von einigen Bar und weist einen Zusatz eines Gases hohen Bremswrmögens (z. B. Krypton) auf.

In dem Gefäß 10 befindet sich eine Anzahl/V· η Detektorzellen, wobei N die Zahl der Zeilen und η die Zahl der Spalten eines Matrix-Netzwerkes ist,

ίο dem die einzelnen Zellen zugeordnet sind. Jede Zelle hat eine Kathode, die durch eine innere Isolierunterlage 12 getragen ist, die eine der Wände mit großer Oberfläche bedeckt oder bildet, und eine Anode, die durch eine Isolierunterlage 14 gelragen wird, die innen die entgegengesetzte Fläche bedeckt. Im in Fig. I abgebildeten Ausfuhrungsbeispiel sind die Kathoden der Zellen, die in einer Spalte angeordnet sind, durch denselben Metallstreifen auf der Isolier unterlage 12 gebildet, wobei alle Metallstreifen 16,, 16.,. .. 16„, die die Kathoden bilden, zueinander parallel verlaufen und um gleiche Abstände getrennt sind. Die Anoden aller Zellen, die in der gleichen Zeile angeordnet sind, sind gleichfalls durch einen Metallstreifen auf der gegenüberliegenden Isolier-

2:. unterlage gebildet, wobei die Streifen 18,, 18,, . . . 18., die die Anoden bilden, senkrecht zu den Streifen angeordnet sind, die die Kathoden bilden. Die Detektorzone jeder Zelle wird durch den gasgefüllten Raum gebildet, der sich gerade an di-r Oberkreuzung

3" eines Anodenstreifens und eines kathodenstreifens befindet.

Fine Gleichspannung, dessen Höhe so gewählt ist, 1L1IA die Zellen direkt die Ladungen sammeln, wird an jedem Anodenstreifen angelegt, z. B. am Streifen 18, (Fig. 2) über einen Widerstand 22,. Ähnlich ist jeder Kathodenst.eifen 16,, 16.,.. . über einen Widerstand 24,, 24.;... geerdet. Die Streifen 16,, 16.,... 16„ können sehr einfach auf gedruckten Leiterplatten angebracht werden.

Der in F i g. I abgebildete Detektor erlaubt die Gewinnung von Information aus einerseits von auf den Anoden durch Verschiebung von Elektronen gegen diese induzierten Ladungen und andererseits aus Ladungen, die durch Beeinflussung der entsprechenden Kathoden durch Verschiebung von Elektronen zur Anode erzeugt werden.

Die Auswertung der Information, die durch die aufeinanderfolgenden Impulse beim Nachweis eines Neutrons durch eine Zelle geliefert werden, kann in vochiedener Weise erfolgen: Die in F i g. 2 abgebildete Schaltung hat jeweils eine Koinzidenzschaltung, d.h. ein UND-Gatter 26 für jede durch sine Zeile und eine Spalte der Elektrodenstreifen feste»*- leuie Detektorzelle, wobei jeder Zähler 28. der durch ein UND-Gatter versorgt wird (nach Verstärkung und nach Amplitudenauswahl), eine Anzahl von Impulsen registriert, die der durch die Zelle nachgewiesen*- u Anzahl von Neutronen entspricht. Auch andere Schaltungsanordnungen sind offensichtlich möglich.

Wie bereits weiter oben festgestellt wurde, kann man die Wechselwirkungen zwischen benachbauen Zellen verringern, indem die Bahn der Teilchen verringert wird, die durch den Zerfall der Kerne des Gases der Gefäßatmosphäre entsteht. Diese Maßnahme unterdrückt jedoch nicht vollständig die Wechselwirkungen, da jeder Vorgang mehrere benachbarte Zellen beeinflußt, etwa auf der Länee der

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lonisaiionsbahn. LIm die Folgen dieses Effekts zu schnitt in Form eines U bildet Der bessere,ι Uher-

ncscitigen. wird eine Amplitudendiskrimination zwi· sichtlichkeit wegen tragen die in Fig. 3 abgebildeten

sehen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden der Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in

gleichen Zeile oder gleichen Spalte vorgenommen, so Fi g. 1 mit einem zusätzlichen Indexstrich.

dal.i keine Information verlorengehl. 5 Hine praktisch erprobte Ausführung des Detektors

Außerdem können zwei nukleare Vorgänge wäh- gemäß der Erfindung wies 24 Zellen auf, wobei ein

rend eifi-i Zeitintervall·; aufeinanderfolgen, dir 'lei- Gefäß mit einer Dicke von 8 mm zwischen den Elek-

ner <ils die Atiflösungszeit der UND-Gatter 26 ist, so troden verwendet wurde. Die Zillen wurden in einem

daß diese Gatter falsche Informationen auftreten las- quadratischen Netzwerk mit 8 mm Maschenweite

sen. Das in K ig. 2 abgebildete M 'trixnctzwerk hat io angeordnet. Zwei aufeinanderfolgende Kathodenstrei-

Spcrrschallungen zur Unti-rdrückuin; dieser Fehler- fen waren um 1 mm getrennt, während die Anoden-

Ursache ebenso wie Amplitudendiskriminatoren zur streifen um 7 mm getrennt waren und eine Breite von

Reduzierung der Registrierung des gleichen Vor- 1 mm aufwiesen. ·

gangs durch mehrere benachbarte Zellen. Eine andere praktisch erprobte Ausführung des

Der Einfachheit halber sind in Fig. 2 nur die 15 Neutronendetcktors gemäß Fig. 1 und 2 wies Sperrschaltungcn abgebildet, die den vier Streifen 2500 Zellen auf (/j = 50, N — 50), die auf die Kno-16,. 16₂, 16., und 16, zugeordnet sind. Ein Impuls tenpunkte eines quadratischen Netzwerks mit einer vom Streifen 16, wird nach einer Verstärkung durch Maschenweite von 10 mm verteilt waren. Der Abeinen Vors'erstärker 2*J, in einen Amplitudendiskri- stand /wischen Anode und Kathode betrug 12 mm, minator 30, eingespeist, dessen Intervall in Abhän- ao und das Gefäß war mit Bortrifluorid BF, oder Hegigkeit von der nachzuweisenden Strahlungsenergie liutn 3 unter Atmosphärendruck gefüllt. Die Gleichgewählt ist. Der Ausgang des Diskriminator 30, ist spannung zwischen Anode und Kathode betrug 600 V an einen der Eingänge eines UND-Gatters 32, ange- für BF₁ unter einem Druck von 1 at und 1200 V für schlossen, deren Ausgang einen Univibrator 34, DF₃ unter einem Druck von 20 at. Die Verwendung steuert. Das Ausgangssignal dieses Univibrators wird »5 von ³He bei einem Druck von einigen at erforderte im UND-Gatter 26 am Eingang der Zähler einge- eine Hochspannung von 1000 bis 2000 V.
speist, die dem Streifen 16, zugeordnet sind. Die Aus- Die in F i g. 1 und 3 abgebildeten Detektoren erlaugänge aller UND-Gatter 32,, 32₄ ... sind ihrerseits ben die Messung der Verteilung der Neutronenstrahan ein NOR-Gatter 36 angeschlossen, das einen Uni- len im Raum. Wenn es genügt, eine Meridianebene vibraK - 38 steuert, dessen Ausgang an den zweiten 30 zu untersuchen, kann die in F i g. 4 abgebildete AnEingang jedes UND-Gatters 32, 32,, 32,... ange- ofdnung verwendet werden, in der die den schon in schlossen ist. Es ist auch ersichtlich, daß bei Auftre- F i g. 1 abgebildeten Elementen entsprechenden die ten eines Impulses an einem der Streifen 16,, 16_S... gleichen Bezugszeichen mit zwei Indexstrichen tragen, der Ausgang des UND-Gatters 32,, 32, entsprechend Der Detektor von F ig.4 hat ein Gefäß 10", das über das NOR-Gatter 36 den Univibrator 38 triggert, 35 kreisbogenförmig gebogen ist, um so angeordnet werder alle UND-Gatter 32 während eines geeigneten den zu können, daß seine Mittelebene mit der zu Zeitintervall (ζ. B. während 2 iisec) sperrt. Diese untersuchenden Azimutebene zusammenfällt. Die Sperrung aller Leitungswege zu den Zählern nach gegenüberliegenden Zylinderwände sind mit Isolier-Auftreten eines Impulses in einem von ihm tritt nac'> schichten 12" bzw. 14" beschichtet, die die Kathoden ungefähr 20pscc auf, wenn übliche integrierte Schal- 4" bzw. Anoden tragen. Der abgebildete Detektor hat tunpen verwendet werden. Die Gefahr einer falschen neun ausgerichtete Zellen, die jeweils durch eine Information ist daher auf die sehr geringe Wahr- Kathode und eine dazu parallele Anode gebildet werscheinlichkeit des Vorgangs beschränkt, daß zwei den. Da N aufeinanderfolgende Kathoden unterein-Leitungswege zwei Informationen während eines ander verbunden und an eine der π Spalten ange-Zeitintervalls von weniger als 20 psec erhalten. Die *5 schlossen sind, bilden alle aufeinanderfolgenden Univibratoren 34, 34,, 34.,. 34_S... ermöglichen Kathoden, die der gleichen Spalte der Matrix entdaher. daß in den UND-Gattern 26, ein Impuls mit sprechen, die Form einer einzigen Kathodenebene: einer solchen Dauer aufrechterhalten wird, daß die Zum Beispiel werden die drei Kathoden 16,", 16₂" Koinzidenz und die Registrierung des Impulses durch und 16.," (in Strichlinie) durch dieselbe Platte gebilden entsprechenden Zähler 28 gewährleistet sind. 50 det, die in Vollinie abgebildet i« Diese Anordnung

Bei der praktischen Erprobung der Erfindung hat hat den Vorteil, daß sie sich in einer sehr starken

sich herausgestellt, daß die Wechselwirkungen z»<- elektrischen Influenz auf den Kathoden und daher

sehen den Kathoden sehr viel stärker als zwischen auch in einem Signal großer Amrliiudc äußert. Bei

den Anoden waren. Das ist insbesondere darauf zu- dieser Anordnung sind die Wet Uy. ί -viri nngen zwi-

rückzuführen. daß die Streifen IS₁, 18_I( . . . 18_V, die 55 sehen den benachbarten Zellen weniger stark, als

die Anoden bilden, eine Breite haben, die wesent- wenn die Anoden und Kathoden durch zueinander

lieh kleiner als der sie trennende Abstand ist (vgl. senkrechte Streifen gebildet würden.

F i g. 1), während im Gegensatz dazu die Streifen der Eine Elektronikschaltung analog zu der in F i ». 2

Kathode eine solche Breite haben, daß nur ein relativ abgebildeten, die an die von den Anoden und den

kleiner Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden 6α Kathoden ausgehenden Leitungen angeschlossen ist,

Streifen, z. B. 16, und 16_ä, vorhanden ist. unterdrückt die Informationen, die sonst bei Koinzi-

Die Wechselwirkungen zwischen den Kathoden denz an zwei benachbarte Anoden auftreten. Der

können daher dadurch verringert werden, daß elek- Einfachheit halber ist allein ein UND-Gatter 26", das

trostatische Abschirmungen zwischen den Streifen der Koinzidenzschaltung 26 von F i g. 2 entspricht. 16,, 16.,. . . angeordnet werden. Das gleiche Ergeb- 65 abgebildet.

nis kann erzielt werden, indem die in Fi g. 3 schema- Ps -.vurde ein Detektor der in Fi g. 4 abgebildeten

tisch abgebildete Anordnung verwendet wird, in der Art gebaut, der 200 Zellen bei einer Maschenweite

ifHrr Kathodenstreifen einen rechtwinkligen Ab- von 5 mm auf einem Zylinder mit einem Radius von

J 500 mm aufwies, was einer Richtungsgenauigkeit von 12' entspricht. Der Abstand zwischen Anode und Kathode betrug 15 mm, und die Atmosphäre wurde durch BF₃ unter einem Druck von 1,5 bar gebildet.

Der Wirkungsgrad für Neutronen mit der Wellenlange x=lA betrug 20%, und seine Schwankungen von Zelle zu Zelle (infolge geometrischer Toleranzen) blieb unter 5 %>.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der r.iumlichen Intensitätsverteilung einer Kernstrahlung mit •inem Gasentladungs-Strahlungsdetektor, der in einem gasgefüllten Gefäß, das auf zwei Seiten von Hi überall gleichem Abstand zueinander stehenden Wänden begrenzt ist, in einer zu den Flächen dieser zwei Wände äquidistanten Fläche eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordneten Anoden und in einer weite-Kn dazu äquidistanten Fläche eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen zueinandci angeordneten Kathoden aufweist, derart, daß sich fgenüberliegende Abschnitte von Anoden und iilhoden mit dem dazwischenliegenden Gasraum eine gleichmäßige Anordnung von einzelnen Detektorzellen bilden, in deren zugehöriger Anode und Kathode beim Ansprechen der betref-. fenden Zelle gleichzeitig Impulse entstehen, wobei die Anschlüsse aller Elektroden einzeln oder gruppenweise zusammengefaßt herausgeführt iind, mit einer Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen den Anoden und den Kathoden, und mit Verstärkern für die an den Anoden und an den Kathoden auftretenden Impulse, deren Ausgänge verbunden sind mft einer IHatrixschaltung, die logische UND-Schalteleinente von deren jedem jeweils ein Eingang einer der Anoden und deren anderer Eingang einer der Kathoden zugeordnet ist, sowie den Ausgängen dieser UND-Schaltelemente zugeordnete Impulslählcr aufweist, zum Ermitteln der Verteilung dei Impulse und damit der räumlichen Strahlungsverleilung über die Anordnung der Detektorzellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (18„ 18„...) und die Kathoden (16,, 16₂.. .) aus Metallstreifen bestehen, wobei da Verhältnis von Breite zu gegenseitigem Abstam der Metallstreifen für die Anoden kleiner als fii die Kathoden ist, daß das Füllgas ein Ga; ist, i dem durch Neutronen ionisierende Teilchen au gelöst werden können, und daß die Betricrsspan rung so gewählt ist, daß der Detektor als Ioni sationskammer arbeitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gc ίο kennzeichnet, daß die die Kathoden (16, 16₂' . . .) bildenden Metallstreifen ein U-Prof haben (Fig. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d; durch gekennzeichnet, daß die Anoden (18/

is IH₁,"...) parallel zu den Kathoden (16/ 16.,'...) angeordnet sind, daß die Anschlüs jeweils einer gleichen Anzahl aufeinanderfolgei der der Kathoden (16/', 16₂'\ 16₃''...) und ji weils derselben Anzahl der Anoden (18/', 18_1V

ao . 18_VI," ...) gemeinsam herausgeführt sind, wob die jeweils untereinander verbundenen Anode dieselbe relative Lage zu den einzelnen Kathodei gruppen haben (Fig.4).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gi »5 kennzeichnet, daß die Kathodengruppen (16/ 16₂", 16₃" ...) jeweils durch die gleiche Leite platte gebildet sind (F i g. 4).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen j weils einer der Elektroden (16₁₍ 16₂...) eim Art und dem zugeordneten Eingang des zug hörigen UND-Schaltelements (26) nacheinand in Reihe ein zweites UND-Schaltelement (32 32₂...) und ein Univibrator (34,, 34₂...) Ii

gen, daß jeder Univibrator eine Impulsdauer hi die zum Ansteuern des zugehörigen Zählers (2! ausreicht, daß die Ausgänge aller zweiten UNI Schaltelemente (32j, 32₂...) auch an die Eii gänge eines NOR-Schaltelements (36) ang

schlossen sind, dessen Ausgang über einen zwe ten Univibrator (38) mit dem zweiten Eingat der zweiten UND-Schaltelemente (32„ 32₂.. verbunden ist, um diese während eines vorb stimmten Zeitintervalls nach Auftreten ein Signals an irgendeinem von ihnen zu sperre (F ig. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen