DE1957619A1 - Dosismessgeber fuer ionisierende Strahlung - Google Patents
Dosismessgeber fuer ionisierende StrahlungInfo
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Description
GRAETZ
Kommandi tgeseIls chaft
A 1 t e n'a / Westf. 1957610
Westigerstraße 172
H.D.Girle - H.J.Wisotzki 6-5
Dosismeßgeber für ionisierende Strahlung
Die Erfindung betrifft einen Dosismeßgeber, bestehend aus einem
Strahlungsdetektor, der unter dem Einfluß ionisierender Strahlung Zählraten in Form von elektrischen Strom- oder Spannungsimpulsen
liefert, und einer Impulsumsetzerschaltung zur Abgabe elektrischer Registrierimpulse an Auswerteeinrichtungen.
Derartige Dosismeßgeber werden insbesondere in Verbindung mit dekadischen
Zählern benutzt. Dadurch ist es möglich, die Dosis auftretender ionisierender Strahlung digital zu messen und ziffernmäisig
anzuzeigen, sowie bei einer dekadisch eingestellten Strahlungsdosis eine Warnmeldung auszulösen.
Ss ist bekannt, die von ionisierender Strahlung in Detektoren erzeugten
Zählraten mit mechanischen oder elektronischen Dlgitalzählern
zu verarbeiten. Um das Auflösungsvermögen des Zählers an die mögliche Impulsfrequenz der Zählraten anzupassen, sind zwischen
Strahlungsdetektor und Zähler Anpassungsschaltungen, meist in Form von Irnpulsfrequenzteilern gesetzt. So verwendet eine bekannte Schaltung
zur Strahlungsmessung (W. Riezler 'Einführung in die Kernphysik'
19^4, Seite 102, Abb. 50) zwischen Detektor und mechanischem
Zähler eine elektronische bistabile Schaltstufe als Impulsfrequenzunter-ijetzerstufe.
Ein arideres bekanntes Dosisleistungsmeßgerät zur digitalen Dostsmessung (Kerntechnik, 10. Jahrgang, I968, Heft 10,
Seite -/'7-^7I) hat hinter dem Strahlungsdetektor ein empfindliches
mechanisches Relais eingesetzt, das nach dem Prinzip der elektrostatischen
Drehwaage arbeitet. Die Detektorimpulse sammeln sich an dem Relais in B'orm einer elektrischen Ladung an, die nach Erreichen
eines festen Betrages einen Schaltimpuls auslöst. In beiden Fällen besteht zwischen der Zahl der Registrierimpulseri für den Zähler
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und der Maßzahl der Strahlungsdosis ein Umrechnungsfaktor, der für
jedes Meßgerät einen anderen Wert hat. Eine Direktablesung der Maßzahl der Strahlungsdosis wird somit nicht erreicht. Die Maßzahl
ist aus der Ablesung nur über Umrechnungsdiagramme oder -tabellen zu erhalten.
Deshalb ist es die Aufgabe der Erfindung, daß die Zahl der Registrierimpulse
für den angeschlossenen Zähler gleich der Maßzahl der Dosis der auf den Strahlungsdetektor fallenden ionisierenden
Strahlung ist und daß die Strahlungsdosis am Zähler ohne Umrechnung, höchstens mit einer Kommaverschiebung, abgelesen werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Impulsumsetzerschaltung
aus der Kombination der folgenden Schaltungsanordnungen zusammengesetzt ist, nämlich aus einer elektronischen digitalen
Zählerschaltung, aus einer Rangierschaltung, aus einer Matrixschaltung und aus einer Impulsformerschaltung, und daß die Matrixschaltung
an ihrem Ausgang einen elektrischen Impuls erzeugt, wenn die Zählerschaltung einen Zählerstand einnimmt, der durch die Einstellung
in der Rangierschaltung festgelegt 1st.
Die Erfindung hat mehrere Vorteile. Erstens kann mit Hilfe der individuellen
Rangierung in der Rangierschaltung zu allen Impulse erzeugenden Arten von Detektoren, wie beispielsweise Geiger-Müller-Zählrohre,
Proportionalzählrohre, Szintillationskristalle, Halbleiterdetektor
oder auch «Ionisationskammern mit nachgeschaltetem Verstärker und Analog-Digitalwandler, deren erzeugte Impulszahl proportional
zur Strahlungsdosis ist, die Zahl der Registrierimpulse am Ausgang des Dosismeßgebers auf die physikalische Maßzahl der
Dosis der einfallenden Strahlung eingestellt werden. Auch die Fertigungstoleranzen
der Detektoren können damit ausgeglichen werden. Selbst bei Ersatz eines beispielsweise defekten Detektors kann das
Gerat durch Umrangierung in der Rangierschaltung neu abgeglichen werden, wenn die Impulsrate pro Dosiseinheit des neu eingesetzten
Detektors bekannt ist.
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Zweitens wird insbesondere bei kleineren Strahlungsdosen und bei
Langzeitmessungen im Vergleich zur analogen Strahlungsdosisraessung
eine hohe Genauigkeit des Meßwertes erreicht. Bei extrem kleinen Strahlungsdosen wird eine Messung überhaupt erst durch die Erfindung
möglich, da Isolationsprobleme, wie sie bei Integrationsmethoden auftreten, hier keine Rolle mehr spielen.
Drittens ist der Einsatz von integrierten Halbleiterschaltkreisen zum A\afbau eines erfindungsgemäßen Dosismeßgebers besonders vorteilhaft
und ermöglicht erst eine wirtschaftliche Herstellung. Derartig aufgebaute Schaltungen sind dann gegenüber der herkömmlichen Bauweise
billiger und volumenmäßig kleiner.
Viertens kann an den Ausgang eines nach der Erfindung ausgebildeten
Dosismeßgebers jeder digitale Zähler, vorteilhaft ein Dezimalzähler, direkt oder über eine Pernmeßleitung angeschlossen werden. Die
optische Ziffernanzeige oder die Druckerausgabe erfolgt direkt in
der physikalischen Maßzahl der gemessenen Strahlungsdosis und erfordert
keine Umrechnung.
Bei Anschluß eines dekadischen addierenden Zählers mit dekadischer
Ziffernanzeige an einen nach der Erfindung ausgebildeten Dosismeßgeber erhält man einen digitalen, in der Dosiseinheit direkt ablesbaren
Dosismesser. Ist an den dekadischen addierenden Zähler ein Drucker angeschlossen, werden die Meßxverte ebenfalls in der Dosiseinheit,
beispielsweise in der Einheit mR (Milliröntgen), ausgedruckt. Wird gleichzeitig die Meßzeit registriert oder wird ein dekadischer
addierender Zähler mit sich zyklisch wiederholender einstellbarer Zählzeitbegrenzung (beispielsweise 1 Sekunde Zählzeit)
verwendet, lassen sich Dosisleistungsmessungen von hoher Genauigkeit durchführen, die ebenfalls direkt abgelesen werden können. Andererseits
kann an den Ausgang des erfindungsgemäßen Dosismeßgebers ein subtrahierender dekadischer Vorwahlzähler angeschlossen werden. Dann
ist der Dosiswert, bei dem ein Schalt- oder Warnvorgang ausgelöst werden soll, mit Vorwahlschaltern direkt mit der Maßzahl des Dosiswertes einstellbar.
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In der Zeichnung und Beschreibung ist anhand eines Aus f üb.rungs be ispiels
die Erfindung näher erläutert. Es zeigen :
Pig. 1 ein Blockschema des Dosismeßgebers der Erfindung,
Fig. 2a ein konkretes Ausführungsbeispiel der Impulsumsetzers
ehaltung,
Fig. 2b die Ein- und Ausgänge eines Binärzählschaltkreises.
Im Feld ionisierender Strahlung 1 (Fig.l) erzeugt der Strahlungsdetektor
2 elektrische Strom- oder Spannungsimpulse 3* die über
Leitung 4 zum Impulsumsetzer 5 gelangen und am Ausgang des Impulsumsetzers 5 die Registrierimpulse 6 auslösen. Detektor 2 und Impulsumsetzer
5 erhalten von der Stromversorgung 7 die notwendigen Betriebsspannungen. Die Impulsumsetzerschaltung 5 besteht (in fortlaufender
Signalrichtung gesehen) aus einer elektronischen digitalen Zählerschaltung 8, einer Rangierschaltung 9, einer Matrixschaltung
10 und einer Impulsformerstufe 11.
In Fig. 2 a ist die Impulsumsetzerschaltung 5 in einem konkreten Ausführungsbeispiel dargestellt, was jedoch keine Beschränkung
hierauf bedeutet. Die Zählschaltung 8 ist aus drei integrierten vierstufigen Binärzählerschaltkreise 12, Ij5 und 14 aufgebaut. Entsprechend
seiner vier bistabilen Stufen hat ein im Ausführungsbeispiel
verwendeter Binärzählerschaltkreis (in Fig. 2 b dargestellt) vier Ausgänge 15 bis 18 unterschiedlicher Wertigkeit zum Abgriff
des Zählerstandes, je bistabile Stufe einen Ausgang. Die Wertigkeit des ersten Ausgangs 15 ist 2° = ' 1' , die des zweiten Ausgangs 16
ist 21 = '2', die des dritten Ausgangs 17 ist 22 = f4f und die des
vierten Ausgangs 18 ist 2^ = f8' . Demnach kann der Binärzählerschaltkreis
insgesamt sechzehn Zählstellungen einnehmen. Der Zählwert ist die Summe der Wertigkeiten aller Ausgänge, deren Ausgangsspannung
einer festgelegten Signalspannung entspricht. Mit jedem Zählimpuls am Zähleingang I9 wird der Zählwert des Binärzählerschaltkreises
um ' lf erhöht. Beim überschreiten des Zählwertes ' I5'
nimmt der Binärzählerschaltkreis wieder den Zählwert 1O1 ein und
beginnt die Zählung von vorn. Ein Löschimpuls am Löscheingang 20 setzt den Zählwert des Binärzählerschaltkreises aus jeder beliebigen
Zählstellung heraus auf den Wert 1O1 . über die Leitung 21 in
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Zählschaltung 8 der Pig. 2a zwischen dem höchstwertigen Ausgang des
Binärschaltkreises 12 und mit dem Zähleingang I9 des Binärzähler= Schaltkreises I3 zählt Schaltkreis lji die Zählperioden des Schaltkreises
12, über Leitung 22 zählt Schaltkreis 14 die Zählperioden des Schaltkreises Ij5. Dadurch erhöht sich die Wertigkeit der Ausgänge
der Zählschaltung 8 fortlaufend bis auf 211 = ' 2048' .
Erzeugt beispielsweise ein als Detektqr 2 verwendetes Geiger-Müller-Zählrohr
1^68 Stromimpulse pro mR (Milliröntgen) Dosis auftreffender
ionisierender Strahlung, dann gelangen bei dieser Strahlungsdosis 1^68 Zählimpulse j5 über Leitung 4 an den Zähleingang I9
der Zählschaltung 8. Am Ende der Zählung hat die Zählschaltung 8 den Zählwert Γ568, d.h. an den Ausgängen 2J, 2 , 2 , 2 und 210
liegt Signalspannung. Diese und nur diese Zählstellung der Zählschaltung 8 löst über die Rangierschaltung 9 einen Schaltvorgang
in der Matrixschaltung 10, insbesondere einer Diodenmatrix, aus. Durch den Schaltvorgang entsteht am Ausgang der Diodenmatrix ein
elektrischer Impuls, der in der nachfolgenden Impulsformerstufe 11, vorzugsweise einer monostabilen Kippstufe (Monoflop), an die Eigenschaften
der Anschlußleitung 23 oder den Eingang einer nachfolgenden
Meßapparatur angepaßt wird. Dieser Registrierimpuls gelangt gleichzeitig über die Rückstelleitung 24 an die Löscheingänge der
Binärzählerschaltkreise 12, IjJ und 14 und setzt die Zählstellung
der Zählschaltung 8 auf den Zählwert ' 0* . Damit wird erreicht, daß
jedesmal nach 1>68 Zählimpulsen aus dem Detektor 2 bzw. nach jeder
Strahlungsdosis von 1 mR der Dosismeßgeber an seinem Ausgang einen Registrierimpuls abgibt.
In der Rangiersohaltung'9 1st die Rangierung für die Auswahl der
Zählstellung lj$68 der Zählschaltung 8 dargestellt. Die Signalspannung
an den Ausgängen der Zählschaltung 8 ist beispielsweise Sperrspannung für die Dioden in der Matrixschaltung 10. Die Rangierung
erfolgt beispielsweise über umlötbare Rangierdrähte 25« Die Ausgänge
der Zählschaltung 8, die den auszuwählenden Zählwert kennzeichnen, sind über Rangierdrähte 25 mit den gegenüberliegenden Dioden
der Matrixschaltung 10 verbunden. Wird der Zählwert Γ?68 erreicht,
ist keine der Dioden der Matrixschaltung mehr leitend, was den Schaltvorgang in der Matrixschaltung auslöst. ;
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Die Zählschaltung 8 kann beispielsweise auch aus dekadischen Zählschaltkreisen
aufgebaut sein. Entsprechend den zehn Zählausgängen, die jeder dekadische Zählschaltkreis hat, ist die Rangierschaltung
9 gegenüber der in Pig. 2b dargestellten Ranglerschaltung anders
ausgeführt. Jede Ziffer in der Einer-, Zehner-, Hunderter- und Tausenderstelle hat ihre eigene Rangiermöglichkeit, weswegen die
Rangierung in diesem Fall auch durch zehnstufige Drehschalter vorgenommen werden kann.
Bei Verwendung einer Ionisationskammer als Strahlungsdetektor beinhaltet
das Detektorsymbol 2 außer der Ionisationskammer selbst noch den ihr nachgeschalteten Verstärker und den Analog-Digitalumwandler.
7 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen mit 2 Figuren
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Claims (1)
- -1-. 1957610Patentansprüche1.) Dosismeßgeber, bestehend aus einem Strahlungsdetektor, der unter dem Einfluß ionisierender Strahlung Zählraten in Form von elektrischen Strom- oder Spannungsimpulsen liefert, und einer Impulsumsetzerschaltung zur Abgabe elektrischer Registrierimpulse an Auswerteeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsumsetzerschaltung (5) aus der Kombination der folgenden Schaltungsanordnungen zusammengesetzt ist, nämlich aus einer elektronischen digitalen Zählerschaltung (8), aus einer Rangierschaltung (9), aus einer Matrixschaltung (lO) und aus einer Impulsformerschaltung (11), und daß die Matrixschaltung (10) an ihrem Ausgang einen elektrischen Impuls erzeugt, wenn die Zählerschaltung (8) einen Zählerstand einnimmt, der durch die Einstellung in der Rangierschaltung (9) festgelegt ist.2. Dosismeßgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rangierschaltung (9) mehrere Rangierpunkte für ankommende elektrische Signale und mehrere Rangierpunkte für abgehende elektrische Signale besitzt und daß ein Rangierpunkt für ein ankommendes elektrisches Signal mit einem Rangierpunkt für ein abgehendes elektrisches Signal durch einen Rangierdraht oder Rangierbügel (25) lösbar, insbesondere steck-, schraub- oder lötbar verbunden ist.3. Dosismeßgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rangierschaltung (9) des Impulsumsetzers (5) so eingestellt ist, daß der Dosismeßgeber an seinem Ausgang jeweils einen Registrierimpuls (6) abgibt, wenn auf den Detektor (2) ionisierende Strahlung in der Dosis vom Wert 'I1 der zu messenden physikalischen Dosiseinheit gefallen ist.4. Dosismeßgeber nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählschaltung (8) aus binären oder dekadischen elektronischen Zählerstufen ausgeführt ist.- 8 109824/1579H.D. Girle - 8 -19576135· Dosismeßgeber nach Anspruch 1 bis J), dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixschaltung (10) mittels Dioden in einer elektronischen 'Und'-Schaltung ausgeführt ist.6. Dosismeßgeber nach Anspruch 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerstufe (11) eine monostabile elektronische Kippschaltung (Monoflopschaltung) ist.J. Dosismeßgeber nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsumsetzerschaltung (5) aus einer oder mehreren integrierten Halbleiterschaltkreisen besteht.16. Oktober I969
Ir /sch
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2941697A1 (de) * | 1979-10-15 | 1981-04-30 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Verfahren und einrichtung zur messung der frequenz einer impulsfolge |
DE3713802A1 (de) * | 1986-04-25 | 1987-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | Detektorschaltung zur feststellung einer frequenzabweichung vom normalen wert |
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1970
- 1970-11-14 ES ES385573A patent/ES385573A1/es not_active Expired
- 1970-11-16 GB GB5440170A patent/GB1283627A/en not_active Expired
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---|---|---|---|---|
DE2941697A1 (de) * | 1979-10-15 | 1981-04-30 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Verfahren und einrichtung zur messung der frequenz einer impulsfolge |
DE3713802A1 (de) * | 1986-04-25 | 1987-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | Detektorschaltung zur feststellung einer frequenzabweichung vom normalen wert |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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ES385573A1 (es) | 1973-03-16 |
GB1283627A (en) | 1972-08-02 |
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