DE2007863A1

DE2007863A1 - Pressurized gas filled ionization chamber

Info

Publication number: DE2007863A1
Application number: DE19702007863
Authority: DE
Inventors: Paul 5628 Heiligenhaus Flormann
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1970-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1971-08-26
Also published as: DE2007863B2

Abstract

A cylindrical outer casing at earth potential, with an end window, contains a hollow cylindrical measuring electrode, fixed by screws with insulating washers and bushes, at very close spacing to its walls, to minimize dead space and provide electrically shielding between the casing and a coaxial voltage electrode within the measuring electrode. This construction reduces the size of the chamber to a min.

Description

Ionisationskammer mit Druckgasfüllung Gegenstand der Erfindung ist eine Ionisationskammer mit Druckgasfüllung und einem auf Massepotential liegenden druckfesten Außengehäuse, in dem koaxial eine Spannungselektrode und eine Meßelektrode untergebracht sind.Ionization chamber with pressurized gas filling is the subject of the invention an ionization chamber filled with pressurized gas and one at ground potential pressure-resistant outer housing in which a voltage electrode and a measuring electrode coaxially are housed.

Eine derartige bekannte Ionisationskammer ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Das druckfeste Außengehäuse ist mit 1 bezeichnet. Es besteht aus einem Rohr la, einer Stirnwand lb mit isolierten Durchführungen lc und Id sowie einem Anschlußflansch le, der das Kammerfenster if trägt. Die Kammer wird also in Richtung der Zylinderachse bestrahlt.Such a known ionization chamber is shown in FIG. 1 of the drawing shown. The pressure-resistant outer housing is denoted by 1. It consists of one Tube la, an end wall lb with insulated bushings lc and Id and one Connection flange le, which carries the chamber window if. So the chamber is facing the cylinder axis irradiated.

In der Kammer sind koaxial eine to>fförmige Spannungselektrode 2 und eine hohlzylindrische Meßelektrode 3 befestigt. Zue Spannungselektrode gehört ferner ein koaxialer Stab 2a, der in die Meßelektrode 3 hineinragt. Im oberen Teil der Kammer ist an einem Bolzen 4 eine Stützplatte 5 angebracht, die über Keramik-Distanzstücke die Kammerelektroden trägt. Das in der Spannungs- und Meßelektrode befindliche Gasvolumen ist durch eine überkreuzte Bchraffur angedeutet. Zur eigentlichen Messung tragen jeweils nur die Gasbestandteile bei, die sich innerhalb der Elektroden befinden. Das effektive Kammervoll~*n wird weiterhin dadurch verringert, dl sich vom Kammerfenster If zur Spannungselektrode 2 Feldlinien ausbilden. Im Bereich dieses Feldliniendurchgriffes worfie daher die Schrauffur weggelassen.In the chamber there is a coaxially shaped voltage electrode 2 and a hollow cylindrical measuring electrode 3 attached. Belongs to the voltage electrode furthermore a coaxial rod 2a which protrudes into the measuring electrode 3. In the upper part A support plate 5 is attached to the chamber on a bolt 4, via ceramic spacers carries the chamber electrodes. The volume of gas in the voltage and measuring electrode is indicated by a crossed hatching. Wear to the actual measurement only include the gas components that are inside the electrodes. The effective chamber full is further reduced by moving away from the chamber window If to the voltage electrode form 2 field lines. In the area of this field line penetration therefore the hatching was omitted.

FUr bestimmte Anwendungsgebiete wird die beschriebene Kammer mit einem Edelgas, wie z.B. Kryptron oder Argon, gefüllt. Diese Gase haben eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit und ein ungünstiges Durchmischungsverhalten. In der praktischen Anwendung der Kammern hat sich herausgestellt, daß bestimmte Meßfehler beim Auftreten von Temperaturschwankungen in der Kammerumgebung auf diese Eigenschaften der Edelgase zurückzuführen sind. Die Kammerempfindlichkeit bei konstanter homogener Einstrahlung ist eine Funktion der in dem Kammervolumen befindlichen Gasmoleküle. Trotz konstantem Kammer volumens traten jedoch bei Temperaturschwankungen Meßfehler auf, die von Dichteschwankungen des Füllgase verursacht sind.For certain areas of application, the chamber described is equipped with a Noble gas, such as crypton or argon, filled. These gases have a very bad one Thermal conductivity and an unfavorable mixing behavior. In the practical Application of the chambers has been found that certain measurement errors occur temperature fluctuations in the chamber environment on these properties of the noble gases are due. The chamber sensitivity with constant, homogeneous irradiation is a function of the gas molecules in the chamber volume. Despite constant Chamber volume, however, measurement errors occurred with temperature fluctuations by Fluctuations in density of the filling gas are caused.

Wenn beispielsweise das Kammergehäuse und das Füllgas eine konstante Temperatur von 500 C aufweisen, ist die Dichte der Gasatome über das gesamte Kammervolumen konstant. Jede Temperaturwanderung in der Kammerumgebung'filhrt jedoch dazu, daß sich Zonen größerer und geringerer;Dichte ausbilden, die infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit und Durchmischbarkeit des Gases erst nach längerer Zeit verschwinden. Wenn beispielsweise die Kammerwand innerhalb einer Stunde von 50 auf 20°C abgekühlt will, fällt das an der Kammerwand abgekühlte Meßgas nach unten, während sich das wärmere Gas mit geringerer Dichte oben ansammelt. Diese Temperaturschichtung führt dazu, daß die Zahl der Gasmoleküle in dem empfindlichen Kammervolumen erhöht wird und daß die Kammer einen zu hohen Strom abgibt. Wiederholt man den gleichen Versuch nach einer Drehung der Kammer um 180°, so sammelt sich das dichtere Gas in der Nähe des Bodens lb an, die Zahl der Gas atome im empfindlichen Kamnervolumen verringert sich und der angezeigte Strom geht zurück. Der Kammerstrom ist bei gleichem Strahleneinfall also von der Lage der Kammer abhängig.If, for example, the chamber housing and the filling gas have a constant Have a temperature of 500 C, is the density of the gas atoms over the entire chamber volume constant. However, every temperature change in the chamber environment leads to the fact that Zones of greater and lesser density are formed as a result of the poor The thermal conductivity and miscibility of the gas only disappear after a long time. For example, if the chamber wall has cooled from 50 to 20 ° C within an hour wants, the sample gas, which has cooled down on the chamber wall, falls while the warmer, lower density gas accumulates on top. This temperature stratification leads helps to increase the number of gas molecules in the sensitive chamber volume and that the chamber is emitting too high a current. Repeat the same experiment after rotating the chamber by 180 °, the denser gas collects in the vicinity of the floor lb, the number of gas atoms in the sensitive chamber volume is reduced and the displayed current goes back. The chamber current is at the same incidence of rays thus dependent on the position of the chamber.

In diesem Zusammenhang durchgeführte Messungen haben ergeben, daß nach einer Außentemperaturänderung von 300 C 8 - lo Stunden vergehen, bevor der räumliche Temperaturgradient im Kaininerinnern auf Null abgeklungen ist; Wenn sich die Außentemperatur um etwa 12°C pro Stunde ändert, entsteht ein Ubertragungsfehler von 1%.Measurements carried out in this connection have shown that after an outside temperature change of 300 C 8 - lo hours pass before the the spatial temperature gradient in the interior of the Kainin has subsided to zero; If If the outside temperature changes by around 12 ° C per hour, a transmission error occurs from 1%.

Da die Ionisationskammermeßstrecken oft an Prozeßleitungen im Freien oder in der flähe heißen Meßgutes installiert werden müssen, sind Temperaturänderungen in dem angegebenen Umfang keine Seltenheit.Since the ionization chamber measuring sections are often on process lines in the open air or in the flat hot material to be measured are temperature changes not uncommon in the specified range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieAbhängigkeit des Ionisationskarrmerstromes von Temperaturänderungen zu beseitigen.The invention is based on the object of determining the dependence of the ionization chamber current to eliminate temperature changes.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Meßelektrode allseitig von den Gehäusewänden einen möglichst kleinen Abstand aufweist und daß die Spannungselektrode koaxial innerhalb der Meßelektrode angeordnet ist.The invention is characterized in that the measuring electrode is on all sides has the smallest possible distance from the housing walls and that the voltage electrode is arranged coaxially within the measuring electrode.

Man geht somit von der Erkenntnis aus, daß cs entscheidend darauf ankommt, das nicht zum Meßergebnis beitragende tote Kammervolumen zu verringern.One proceeds from the knowledge that cs is decisive for this arrives to reduce the dead chamber volume, which does not contribute to the measurement result.

Gemäß der weiteren erfindung wird der reldlinicndurchgriff von dera Kaiamerfenster zur Spannungselektrode dadurch beseitigt, daß die Meßelektrode als allseitig geschlossener Hohlkörper ausgebildet ist. Dieser Iiohlkörper weist lediglich Durchfiihrungen auf, die der Befestigung und dem elektrischen Anschluß der Spannungselektrode dienen.According to the further invention, the reldlinic access by dera Eliminated Kalamerfenster to the voltage electrode that the measuring electrode as Hollow body closed on all sides is formed. This Iiohlkörper only has Feedthroughs for fastening and electrical connection of the voltage electrode to serve.

-Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 2 der Zeichnung erläutert. Mit 11 ist das Kamaergehäuse bezeichnet,das aus einem Rohr lla, einem Boden lib mit Durchführungen llc und lid und einem Flansch ile besteht, der das Kammerfenster lif trägt. Mit 12 ist die Meßelektrode bezeichnet, die als geachlossener Hohlzylinder mit einem koaxialen Stab 12d ausgebildet ist.-An embodiment of the invention is based on Fig. 2 of Drawing explained. With 11 the Kamaer housing is referred to, which consists of a tube lla, a floor lib with bushings llc and lid and a flange ile, who carries the chamber window lif. With 12 the measuring electrode is referred to as A closed hollow cylinder is formed with a coaxial rod 12d.

In dem Boden 12a dieses Hohlzylinders sind kleine Öffnungen 12b vorgesehen, durch die ein isolierter Stift 13 hindurchragt. Die Spannungselektrode 14 ist als koaxialer Hohlzylinder innerhalb der Meßelektrode angeordnet. Sie wird mit Hilfe des Stiftes 13 gehalten und an Spannung gelegt. Ein Feldliniendurchgriff vom Kammerfenster 11 f zur Meßelektrode 12 ist nicht möglich, weil zwischen diesen Teilen der Deckel 12c der hohlzylindrischen Meßelektrode 12 verläuft.Small openings 12b are provided in the bottom 12a of this hollow cylinder, through which an isolated pin 13 protrudes. The voltage electrode 14 is as coaxial hollow cylinder arranged within the measuring electrode. You will be using of the pin 13 held and applied to voltage. A field line penetration from the chamber window 11 f to the measuring electrode 12 is not possible because the cover is between these parts 12c of the hollow cylindrical measuring electrode 12 runs.

Mit 15 ist eine Schraube bezeichnet, die in Verbindung mit einer isolierenden Distanzscheibe 16 und einem im Langsschnitt T-förmigen Isolator 17 zur Befestigung der Meßelektrode am Kammerboden lib dient. Die Schraube 15-wird in einem Gewindesackloch im Kammerboden lib gehalten. Die Halterung der Meßelektrode besteht vorzugsweise aus drei solcher Isolierverschraubungen, die im Winkelabstand von 1200 über den Kammerboden 11b verteilt sind. Die Dicke der Distanzscheibe 16 bestimmt den Abstand zwischen Meßelektrode und Kammergehäuse.With a screw is referred to, which in connection with an insulating Spacer 16 and a longitudinally T-shaped insulator 17 for attachment the measuring electrode on the chamber floor lib serves. The screw 15- is in a threaded blind hole held in the chamber floor lib. The mounting of the measuring electrode is preferably made from three such insulating screw connections, which are angularly spaced from 1200 over the Chamber bottom 11b are distributed. The thickness of the spacer 16 determines the distance between measuring electrode and chamber housing.

Beim Aufbau der Kammer wird wie folgt verfahren: unächst wird die als offener Topf mit koaxialem Stab ausgebildete Meßelektrode so in die Kammer eingesetzt, daß die Stifte oder Drähte der Durchführungen llc und lid durch entsprechende Öffnungen hindurchragen. Dann wird die Meßelektrode mit dem Kammerboden verschraubt. Anschließend wird der Draht der Durchführung 11 c mit dem Boden 12a leitend verbunden Die Spannungselektrode 14 wird eingesetzt, fixiert und an die Durchführung lid angeschlossen. Dann kann der Deckel 12c der Meßelektrode aufgesetzt und mit dem Stab 12d verbunden werden. Zum Abschluß ist das Xammesenster lif mit Hilfe des Flansches ile druckdicht einzubauen.The procedure for building the chamber is as follows: the next is the The measuring electrode designed as an open pot with a coaxial rod is inserted into the chamber in such a way that that the pins or wires of the bushings llc and lid through corresponding openings protrude through. Then the measuring electrode is screwed to the bottom of the chamber. Afterward the wire of the bushing 11c is conductively connected to the bottom 12a The voltage electrode 14 is inserted, fixed and connected to the lid bushing. Then can the cover 12c of the measuring electrode can be placed and connected to the rod 12d. Finally, the Xammesenster lif is to be installed pressure-tight with the help of the ile flange.

Der Abstand zwischen dem Kammergehäuse und der Meßelektrode beträgt allseitig nur wenige Millimeter, so daß das tote Kammervolumen auf einige Prozent des wirksamen Kammervolumens (schraffierte Fläche) verringert werden kann. Der kleinste Abstand zwischen Gehäuse und Meßelektrode wird durch die erforderliche Isolation und durch Fertigungstoleranzen bestimmt.The distance between the chamber housing and the measuring electrode is only a few millimeters on all sides, so that the dead chamber volume is reduced to a few percent the effective chamber volume (hatched area) can be reduced. The smallest The distance between the housing and the measuring electrode is determined by the required insulation and determined by manufacturing tolerances.

6 Seiten Beschreibung 3 Ansprüche 2 Blatt Zeichnung6 pages description 3 claims 2 sheet drawing

Claims

Claims: 1. Ionization chamber with pressurized gas filling and one on Flameproof outer housing lying at ground potential, in which a voltage electrode is coaxial and a measuring electrode are accommodated, characterized in that the measuring electrode (12) has the smallest possible distance from the housing walls (11) on all sides and that the voltage electrode (14) is arranged coaxially within the measuring electrode (12) is.

2. ionization chamber according to claim 1, characterized in that in the case of a linear outer housing (11) with a Kanmer window (ran) in one The end wall of the measuring electrode (12) is designed as a closed hollow cylinder, around the penetration of the field lines from the outer jacket (11) to the voltage electrode (14) to prevent and thus to reduce the dead carton volume to a minimum.

3. ionization chamber according to claim 2, characterized in that dat the measuring electrode (12) with the help of screws (15), insulating spacers (16) and insulating T-pieces (17) are attached to the chamber floor (body).