DE2236303A1 - Ionisations-rauchgasdetektor - Google Patents

Description

Volkhard Net» - Dread·» Dresden« d®B 19 ,JO₀1971 Dr. Hana-Karl Bothe - L®ip»ig ZZF-LO/Don Zuat ellungBbevollmäoht%ter 8

7ÜW Α¹ Sleßelekt'ronik "Cnj£o~S8hön^w Dr®sd®B 2236303

Die Erfindung betrifft ©ia«a
zur Anzeige von Rauohgaaeo für ®in® seidig® automatia©he Brandwarnung, beatehend aus einer oder mehreren Xonliation®- kammern, in denen dur©h die Strahlung radioaktiver Nuklid© ein Ioniaationaatrom erzeugt wird«

Die Anzeige von Rauohgsseo mit ©io©ra detektor beruht darauf ₉ daß dt© in dieses onthalteaora Aeroaolteilohen die in alaer Ionisationskammer dur®h di® Strahlung radioaktiver Nuklid© erzeugten Elektroeea m,aä Ionen mit hohem Wirkungsgrad aslagern 'uod diese hierdurch falle mit hohem Wirkungegrad ssti seutrales Molekülen blnieren· Der auf dies® Weise dar@h die Atrosolteileh hervorgerufen« Verl&afc aa froi©a Ladaagsfcrägern führt Verminderung dea bei asag®l©gt«r «!©ktrisoher ^aanuag dur©h die Ionisationskammer fiießeßdeo !©laisationes^romea«, Zur Erzeugung ,einer bestimmte loasaköaseBferafeioe w©rdea eine oder mehrere radioaktiv© Strahlungsquelle® in das Ioniaationakammersyiitem ©iagebaato Aa di® Elektroden wird eine Spannung, meiet Gl«i©hsp&SBi«iögj aagfel@gt_e di© ala Meßgröße dient« Das sich dabei ausbildend« ©lekiiriaQh® Feld hat Einfluß auf die Bauchgaaempfiadliehkeit des loaisationa Rauohgaa-Detektorao Es sind Verfahren bekannt ₉ weloh® bei mögliohat niedriger Gleiöhapanoung eine elektrisch® Meßgröße bilden« Die Anhäufung von Ionen ist in der Umgebung der Strahlungequelle am größten« Die elektrisoh© Feldstärke beeinflußt den Iadungatransport io der Meßkammer und zwar in der Art, daß bei einem atatisohen elektrischen Feld die Rauohgaaempfindliohkeit bei kleinen elektriaohen Feldetär» ken zunimmt«, Die untere Grenze der Feldstärke wird dabei durch den für die Erzeugung dea Meßaignala erforderlichen Ionenatrom beatimmt_e

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Eine Ionenanhäufung Im Kammervolumen wird auoh daduroh erreioht, daß ein· geeignet· Wechselspannung an die Ionisationskammer gelegt wird« Dabei muß die Frequenz der verwendeten Wechselspannung umso höher sein, je geringer der Elektrodenabstand der Ionisationskammern ist. Bei Verwendung von einfachen Platten- oder Zylinderlonisatlonskammern verringert sioh jedoch mit dem Elektrodenabstand auoh das Volumen des Ionisationsraumes und damit die Ausnutzung der ionisierenden Strahlung«,

Bei diesen bekannten Ausführungen von lonisations-Rauchgasdetektoren liegt an den Elektroden der Ionisationskammern eine konstante Gleichspannung,, Im Interesse einer starken Anlagerung der Ionen an Aerosolteilohen und damit einer hohen Naohweiaempfindliohkeit des Detektors 1st es vorteilhaft, wenn diese Gleiohspannung TJ mögliohat niedrig istο Nachteilig ist hierbei, daß mit abnehmender Gleiohspannung sich auoh die Stärke I des Ionisationastromes verringert, so daß stärkere Strahlungsquellen erforderlioh sind, wenn die zur Auslösung der Schaltelemente (Kaltkatodenröhre oder Feldeffekttransistor) erforderliohe Mindestleistung (I χ U) gewährleistet sein soll«,

Zweck der Erfindung ist es, eine hohe Naohweisempfindliohkeit des Detektors mit schwächeren Strahlungsquellen zu erreichen und die Alarmauslösung zu vereinfachen· Hierdurch soll sowohl die mit dem Einsatz des Detektors verbundene Strahlungsgefährdung vermindert, als auoh ein ökonomischer Vorteil bei seiner Herstellung erreicht werden₀

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlagerung der Ionen an Aerosolteilohen, die bei möglichst niedriger Spannung an den Elektroden der Ionisationskammer erfolgen soll add die Abnahme des Meßeignais, für welche eine wesentlich höhere Spannung günstig ist, zeitlioh voneinander zu trennen und daduroh für beide Prozesse optimale Bedingungen zu schaffen·

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Erfindangagemäß wird die Aufgab® dadurch gelöst, daß ein« gepulste Gleichspannung an die Elektroden. d®r looisafeiooskamnern gelebt wird, wobei di© "bekanntes M@ßan©räjauag©o Im Prinzip,'beibehalten werdea könnte_β Di® Höh© d©r Gl©i©hä3paB» nungainipulae iat derart au wöhleo, daß si® eiaer Glei©h<=> spannung entspricht, b"eTL welcher d®p Sättiguogsfeereioh d«r Stromapannuncca—Charakteristik»*! der loDisatioaskamraern gerade erreicht wird. Die Dauer t* d®r Gleiehspaanangeimpulii© ist so zu bemessen, daß all® Ladungsträger_p die sieh b®i Beginn dea Gleichspannungsimpulis®« in der XonifflatioBakaminer befinden, zu den Elektroden abgesaugt w«rd©sa (t^ ^ D/bE| D μ KLektrodenabatand, b s lonoibewdgliohkeitj, E s #lektr₀ Feldstärke) ο Der zeitliohe Abstand t^ swia@ht>Q d®n Gl®i@h>» ■pannungeimpulsen ist so lang» daß sieh in di®@<sr Zeit an« genähert ein GleiohgewiohtesußfesiBd swisehess den duroh Ion 1-■ation dea Gases pro Z«it*5,aheit; «üt®toh®Qden ü.r-d den pro Zeiteinheit durch Rekombieatlon vnreeimiadoQdeQ Ioi«ispaar9B eingestellt hat« Im Verlauf ©in©« Gl«i©hüpannuogeimpul3iee stellt sich an der Verblödung swisoheo der laode der eiß«n Ionlsationskaiomer und der Safe@d® &®r aüd®ren loBlsÄfeioee» kammer ein Potential ein, deesesB MkxIbub eiah wos®i@tliah erhöht, wenn der Ionlaationsetrom in d«r Meßlcnmm©? durch eindringendes Rauchgas Temlndert wird₀ Ditts© Potentialer» höhung kann mit Hilfe bereit® bekannter ©I@ktroni8©h@r Schaltungen zur Alarmauslösung genutet werd<ta_e Bei Verzicht auf optimale Bedingungen kann statt der gepulsten Gleichspannung auch eine Wechselspannung verwendet werden, die einer konstanten Gleichspannung derart überlagert ist, daß das Potential in den Uinima des GleiohspanDungeverlaufes gleich Null ist.

Damit das Volumen des Ioniaationskanu:i®rraumes voll ausgenutzt v/erden kann, sind senkrecht zu den Flächen der .Elektroden der Ion isation skaiauern auf diese Stifte aus elektrisch leitendem-Material aufgesetzt, die von beiden Elektroden parallel in den Ionisationsraur.i hineinragen, so dal. die Abstände zu den Stiften der anderen Polarität gleich f;roß und

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BAD QFUGINAL

wesentlich kleiner sind als der Abstand zwischen den Elektrodenflachen_β

Der dynamische Betrieb der Ionisationskammer durch gepulste Gleichspannung oder Wechselspannung gestattet es, völlig neue elektronische Meßverfahren anzuwenden. So kann beispielsweise das Meßsignal intermittierend in beliebigen Folgen abgenommen werden_o

Die Vorteile der Erfindung kommen darin zum Ausdruck, daß durch den Betrieb von Ionisations-Rauohgasdetektoren mit einer gepulsten Gleichspannung, deren Nachweisempfindliohkeit für Rauchgas erhöht wird bzw₀ die zur Erzielung einer bestimmten Naohweisempfindliohkeit erforderliohe Stärke der Strahlungsquellen niedriger ist als bei der bisher üblichen Betriebswelse mit konstanter Gleichspannung. Der Abstand der Elektroden der Ionisationskammern kann verkleinert werden, ohne daß sich die Nachweisempfindliohkeit des Rauohgaedetektors verringert. Es lassen sich außerdem andere elektronische Meßverfahren zur Verarbeitung des durch dl· Absenkung des Ionisationsstromes in der Detektionskammer hervorgerufenen Signale verwenden« Der Strahlenschutz wird einfacher, so daß welter· Einsatzgebiete, wie Z₀B. Personenverkehrsmittel für Ionisations— Rauchgasdetektoren erschlossen werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeiohnung seigern

Fig. 1t «inen bekanntes Ionisations-Rauohgasdetektor Fig. 2t die erfindungsgemäße Ionisationskammer Fig. 3t die Anordnung der Stifte auf den Elektroden der erfindungsgemäßen Ionisationskammer

Die bekannten Ionisetions-Rauohgasdetektoren bestehen gemäß Fig_o 1 aus einer für Aerosole offenen, mit einer oder mehreren Quellen ionisierender Strahlung 1 versehenen Ionisationskammer 2 und aus einer weiteren, jedoch für Aerosol· weitgehend geschlossenen Ionisationskammer 3t welohe mit

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einer Gleiohspannungsquelle 4, einer Kaltkatodenröhre 5 und einer Einrichtung sur Alarmauslösung 6 verbunden sind. Bei einer Verminderung des Ionisationsstromes in der offenen Ionisationskammer 2 erhöht sich das Potential an der Zündelektrode 7 der Kaltkatodenröhre 5 and diese wird gesundet* Der dann durch die Saltkatodenröhre 5 fließende . Strom löst über ein Relais 8 eine Alarmvorrichtung 9 ausο Gemäß Figo 2 sind bei einer Plattenionisationskammer naoh der Erfindung mit relativ großem Elektrodenabstand auf der Elektrode 10 und der Gegenelektrode 11 senkreoht zu den Elektrodenflächen elektrischen Strom leitende Stifte 12 angebracht, die in den Ionisationsraum hineinragen ₉ Die Stifte 12 haben die.in Fig_Q 3 dargestellte Anordnung« Jedem Stift 12 sind mit gleichem Abstand vier Stifte der anderen Polarität 13 augeordnet₀ Die Stifte 12 und 13 enden in diesem gleichen Abstand von der gegenüberliegenden plattenförmigen Elektrode 10 bzw· Gegenelektrode 11« Die Stärke des Sättigungs-Ioniaationsstromes in beiden Ionisationskammern ist auf Grund entsprechend dimensionierter

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Strahlungsquelle!] 5 · 10 Amp· Die an die Anode der Vergleichskammer angelegte gepulste Gleichspannung hat eine Impulshöhe von 50 V₉ eine Impulsdauer von 10 ms und einen Impulsabstand von 10 ms« Bei Verwendung einer Wechselspannung, die einer Gleichspannung überlagert 1st» ist die Amplitude der Wechselspannung gleioh der Gleichspannung und beträgt 25 V. Die Frequenz der Wechselspannung ist 50 Hs* Der Elektrodenabstand ist in beiden Ionisationskammern 1 cm.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Ionisationa-Rauchgasdetektor mit mindestens einer offenen Ionisationskammer und Strahlungequellen zur Ionisierung des Gases in den Ionisationskammern, dadurch gekennzeichnet, daß an den Elektroden der Ionisationskammern eine gepulste Gleichspannung anliegt«

   Ionisations-Rauohgasdetektor mit mindestens einer offenen Ionisationskammer und Strahlungsquellen zur Ionisierung des Gases in den Ionisationskammern, daduroh gekennzeichnet, daß eine einer konstanten Gleiohspannung überlagerte Wechselspannung an den Elektroden der Ionisationskammer anliegte

   Ionisations-Rauohgasdetektor naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zu den Flächen der Elektroden der Ionisationskammern auf dies· Stifte aus elektrisch leitendem Material aufgesetzt sind, die von beiden Elektroden parallel in den Ionisationsraum hineinragen, so daß die Abstände zu den Stiften der anderen Polarität gleioh groß und wesentlich kleiner sind als der Abstand zwisohen den Elektrodenflächen.

   IonisatioDs—Rauchgasdetektor nach Anspruch 1 oder 2 und 3» daduroh gekennzeichnet, daß das Meßsignal intermittierend abgenommen wird»

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