DE2634231C2

DE2634231C2 - Strahlungsmeßanordnung mit einem Strahlungsdetektor und einem mittels einer Einstellvorrichtung an die Strahlungsdosis anpaßbaren Impulsratenwandler

Info

Publication number: DE2634231C2
Application number: DE19762634231
Authority: DE
Inventors: Rolf 5990 Altena Reuber
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1983-09-22
Also published as: CH617016A5; DE2634231A1; ATA520077A; AT362845B

Description

2. Strahlungsmeßanordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator ^b0 eine astabile Kippschaltung (24) ist.
jj 3. Strahlungsmeßanordnung nach Anspruch 2, ■"dadurch gekennzeichnet, daß die astabile Kippschaltung (24), mit Ausnahme der kontinuierlich verstellbaren elektrischen Einsteilvorrichtung (12), elek-Irisch symmetrisch ausgebildet ist, daß die kontinuierlich verstellbare elektrische Einstellvorrichtung ein Potentiometer (35, 36) ist, daß der Anfangs- und der Endanschluß des Potentiometers an je einen von zwei zueinander elektrisch symmetrisch angeordneten Anschlüssen der astabilen Kippschaltung angeschlossen isi und daß der Anschluß des Abgriffes (36) des Potentiometers so in die astabile Kippschaltung eingefügt ist, daß die elektrische Symmetrie der Schaltungsanordnung mittels des einstellbaren Abgriffes des Potentiometers zur Einstellung des Tastverhältnisses (t/T) veränderbar ist.

4. Strahlungsmeßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (5) eine Und-Schaltung (17) ist, deren einer Und-Eingang (18) der Signaleingang (16) füi die vom Strahlungsdetektor (2) her kommenden Impulse (15) ist und deren anderer Und-Eingang (19) der Steuereingang (11) der Torschaltung ist.

5. Strahlungsmeßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Signaleingang (16) der Torschaltung (5) eine Impulsformerstufe (4) geschaltet ist.

6. Strahlungsmeßanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die impuisformerstufe (4) eine aus Dioden (27, 28, 29) gebildete Amplitudenbegrenzeranordnung (30) ist.

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsmeßanordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Eine ionisierenda Strahlung löst in einem Strahlungsdetektor elektrische Impulse in einer statisch unregelmäßigen Folge aus. Die Anzahl dieser Zählimpulse in der Meß- bzw. Einwirkungszeit ist ein direktes Maß für die in dieser Zeit auf den Ort des Strahlungsdetektors eingewirkten Strahlungsdosis der ionisierenden Strahlung, die mittlere Impulsrate ein direktes Maß der Dosisleistung des ionisierenden Strahlungsfeldes am Meßort. In neuerer Zeit werden diese Strahlungsgrößen digital gemessen und der Meuwert i;i tiner Zahlenanzeigevorrichtung als Dezimalzahl in der entsprechenden physikalischen Einheit dargestellt oder in Druckern ausgedruckt. Die Unregelmäßigkeit der statischen Verteilung der Zählimpulse wird in Anordnungen zur Untersetzung der Impulsraten durch eine geeignete hohe Untersetzung des dort angeordneten untersetzenden Zahlers in gewünschtem Maße ausgeglichen.

Strahlungsdetektoren erzeugen trotz gleicher Ausgestaltung innerhalb einer vorgegebenen Streubreite im selben Feld einer ionisierenden Strahlung von Detektor zu Detektor unterschiedliche Impulsraten für die gleiche Dosisleistung. Soll die Impulsrate am Ausgang einer Anordnung zur Impulsratenuntersetzung die am Ort des angeschlossenen Strahlungsdetektors wirkende Dosisleistung der ionisierenden Strahlung qualitativ, also direkt als auswertbaren Meßwert anzeigen — wie dies im allgemeinen verlangt wird —. muß diese Untersetzungsanordnung an den angeschlossenen Strahlungsdetektor angeglichen werden. Dazu ist in derartigen Untersetzungsanordnungen eine Abgleichvorrichtung vorgesehen, mit der die Untersetzung dieser Anordnung „,wenigstens im Umfang der Streubreite der Impulsraten , der Strahlungsdetektoren, die zum Anschluß an diese Untersetzungsanordnung vorgesehen sind, verändert werden kann.

Aus der DR-OS 21 23 805 ist eine Strahlungsmeßanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt, bei der die vom Strahlungsdetektor

unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung erzeugten elektrischen Zählimpulse über eine Torschaltung zum Zähleingang eines ruckstellbaren digitalen Zählers gelangen. An die Ausleseausgänge des parallel auslesbaren Zählers ist eine einstellbare Diodenmatrix angeschlossen, die bei einem an der Diodenmatrix eingestellten Zählerstand des digitalen Zählers einen Ausgangsimpuls erzeugt, und die infolgedessen mit einem nachgeschalteten S^;gnalverstärker eine eine Einstellvorrichtung aufweisenae, Ausgangsimpulse erzeugende Schalung bildet. Diese Ausgangsinipulse speisen eine nachfolgende Auswertschaltung der bekannten Meßanordnung, setzen den digitalen Zähler in die Anfangsstellung und sperren während des Rücksetzens des Zählers die Torschaltung. Die Diodenmatrix ist bei der bekannten Meßanordnung so eingestellt, daß die einen Ausgangsimpuls der die Einstellvorrichtung aufweisende, Ausgangsimpulse erzeugende Schaltung bewirkende vorgegebene Zahl von Eingangsimpulsen des Zählers mit einer solchen Anzahl erreicht wird, die einer vorgegebenen, auf den Strahlungsdetektor einwirkenden Strahlungsdosiseinheit entspricht. Da die einzelnen Strahlungsdetektoren selbst des gleichen Typs infolge von Herstellungstoleranzen im allgemeinen eine unterschiedliche Anzahl von Zählimpu'sen für die gleiche Strahlungsdosiseinheit erzeugen, erfordert die Diodenmatrix für jeden Strahlungsdetektor eine individuelle Einstellung, die in mehreren Meßschritten hergestellt werden muß.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsmeßanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art derart auszubilden, daß sie eine kontinuierliche, einfach durchzuführende Einstellung des Unfcersetzungsverhältnisses des Impulsratenwandlers gewährleistet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch cie im kennzeichnenden Tl I des Anspruches 1 angegebenen schaltungstechnischen Maßnahmen gelöst.

Aus der DE-OS 21 22 688 ist eine Strahlungsmeßanordnung mit einem Strahlungsdetektor, einem diesem nachgeschalteten Impulsratenwandler, einer an dessen Ausgang angeschlossenen Torschaltung und einem der Torschaltung nachgeschalteten rückstellbaren Zähler bekannt, dessen Zählerstand auslesbar ist. An den Steuereingang der Torschaltung ist zwar ein freilaufender Impulsgenerator angeschlossen. Die von dem Impulsgenerator gesteuerte Torschaltung ist jedoch nicht zur Untersetzung der Impulsraten vorgesehen, sondern zur Erzeugung jeweils eines Zeitfensters für eine zeitabhängige Messung der Impulszahl in jedem Zeitfenster, um daraus eine von der Strahlungsleistung der einwirkenden ionisierenden Strahlung abgeleitete Maßzahl zu bilden.

Die Ausbildung gemäß der Erfindung ergibt insbesondere den Vorteil, daß mittels der kontinuierlich verstellbaren Einstellvorrichtung zur Einstellung des Tastverhältnisses des Impulsgenerators der Abgleichvorgang lediglich in einer einfachen Einstellbewegung bis zum Abgleichpunkt besteht, und so ein schneller und dennoch genauer Abgleich des Impulsratenwandlers erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Impulsratenwandler bei einer Überprüfung jederzeit in derselben einfachen Weise nachgeglichen werden kann. 'Das Tastverhältnis wirkt außerdem wie eine■ entsprechende Untersetzung, so daß der Zählumfang des untersetzenden Zählers kleiner gehalten werden kann.

Im einfachsten Fall ist der Impulsgenerator eine astabiie Kippschaltung. Ein besonders großer Einstellbereich einer stabilen Einstellung des Tastverhältnisses eines als astabiie Kippschaltung ausgebildeten Impulsgenerators wird dadurch erhalten, daß die Schaltungsanordnung der astabilen Kippschaltung, mii Ausnahmt der kontinuierlich verstellbaren elektrischen Einstellvorrichtung, elektrisch symmetrisch ausgebildet ist, daß die kontinuierlich verstellbare elektrische Einstellvorrichtung ein Potentiometer ist, daß der Anfangs- und der Endanschluß des Potentiometers an je einen von zwei

ίο zueinander elektrisch symmetrisch angeordneten Anschlüssen der Schaltungsanordnung der astabilen Kippschaltung angeschlossen ist und daß der Anschluß des Abgriffes des Potentiometers so in die Schaltungsanordnung der astabilen Kippschaltung eingefugt ist.

daß die elektrische Symmetrie der Schaltungsanordnung mittels des einstellbaren Abgriffes des Potentiometers zur Einstellung des Tastverhältnisses veränderbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der

-o Erfindung ist die Torschaltung eine Und-Schaltung, deren einer Und-Eingang der Signaieingang für die Impulse der Impulsrate ist und deren ' iderer Und-Eingang der Steucrcingang der Torschaltung ist. Dem Signaieingang der Torschaltung kann eine Impulsfor-

2ϊ merstufe vorgeschaltet sein, beispielsweise in der Gestalt einer aus Dioden gebildeten Amplitudenbegrenzerarordnung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen

i» Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Impukratenwandlers mit einem Strahlungsdetektor in einem Feld ionisierender Strahlung,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zu dem in F i g. 1

r. dargestellten Impulsra'enwandler,

F i g. 3 eine Schaltungsdarstellung eines Impulsratenwandlers mit einem zugehörigen Geiger-Müller-Zählrohr.

Fig.4 ein Impulsdiagramm des Ausgangssignals des

■»ο in der Schaltungsdarstellung der Fig. 3 enthaltenen Impulsgenerators.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt einen ImpuLratenwandler 1 mit einem an dessen Eingang angeschlossenen Zählrohr 2 vom Geiger-Müller-Typ als

¹^ Strahlungsdetektor. Der Impulsratenv.andlor enthält entlang des Signalweges eine Arbeitsschaltung S für das Zählrohr 2. eine Impulsformerstufe 4. eine Torschaltung 5 und einen als Frequenzteiler ausgebildeten Zähler 6. An den Ausgang 7 des Zählers ist ein Trennverstärker 8

'" angeschlossen, der den Ausgang 7 des Zählers von der nachfolgenden Auswerteschaltung 9 entkoppelt. Die Torschaltung wird von einem Impulsgenerator 10 gesteuert, dessen Ausgang an einen Steuereingang 11 der Torschaltung angesch'ossen ist und der einen Regler

■>"' 12 zur Einstellung der Tastverhältnisse der Ausgangssignale 13 des Impulsgenerators enthält.

Ein Feld 14 ionii'erender Strahlung, das auf das Zählrohr 2 einwirkt, erzeugt in diesem Zählrohr elektrische Impulse 15 in einer zeitlich unregelmäßigen

^b0 statistischen Verkeilung. Diese Impulse 15. die im Diagramm a der F ι g. 2 schematisch dargestellt sind, können am Ausgang der Arbeitsschaltung 3 abgenommen werden und gelangen über die Impulsformerstufe 4 ' an den impulseingang 16 der Torschaltung 5. Die Torschaltung ist in dem dargestellten Beispiel im wesentlichen eine Undschaltung 17, deren einer Undeingang 18 der Impulseingang und deren anderer Undeingang 19 der Steuereingang ist. Während der

Takizeit fder Ausgangssignale 13 des Impulsgenerators ist die Torschaltung 5 für die Detektorimpulse 15 durchlässig. Die Detektorimpulse 15 können in dieser Zeit an den Zähleingang 20 des untersetzenden Zählers 6 gelangen und in diesem zum bereits bestehenden Zählerinhalt hinzugezählt werden. In der Pausenzeit jeder Schwingungsperiode Tder Impulsschwingung ist die Torschaltung für die Detektorimpulse 15 gesperrt.

In Fig. 2 sind die Ausgangssignale 13 des Impulsgenerators in einem Auszug im Diagramm b dargestellt, die auf den Zähleingang 20 des Zählers 6 gelangenden Impulse im Diagramm c, der Zählerinhalt Nz des Zählers als Treppenkurve 21 im Diagramm d und das Ausgangssignal des Zählers 6, das als Meßimpuls 22 wirkt, im Diagramm e.

Die in dem Impulsratenwandler geforderte Teilung Nr ist das Produkt aus dem reziproken Tastverhältnis T/t der Impulsschwingung 13 des Impulsgenerators und dem Zählerinhalt Nzo, bei dem der untersetzende Zs!a!cr ν einen Aus^sn^s- bzw Meßimpuls 22 s*"***""*'

N_R= Nz₀-(TZt)

Die Torschaltung S läßt die Impulse 15 der im Diagramm a dargestellten Impulsrate nur im Verhältnis des Tästverhältnisses t/T durch, wie aus den Diagrammen b und c der F i g. 2 zu ersehen ist. Der untersetzende Zähler 6 stellt sich bei Erreichen des Zählerinhaltes Nzo, bei dem er einen Ausgangsimpuls als Meßimpuls erzeugt, selbsttätig in die Anfangsstellung, z. B. die Stellung Nz=O zurück und beginnt sofort mit einer neuen Zählung. Werden beispielsweise von der Strahlungsdosis von 1 mrem der auf den Zähler 2 einwirkenden ionisierenden Strahlung des Feldes 14 in diesem 1600 am Ausgang der Arbeitsschaltung 3 abnehmbare Zählerimpulse 15 erzeugt und soll der Impulsratenwandler je mrem einwirkender Strahlungsdosis einen Meßimpuls 22 abgeben, muß die Impulsratenuntersetzung des Impulsratenwandlers Nr= 1600 betragen, ?ür die beispielsweise der Zähler auf Nzo=400 und das Tastverhältnis der Impulsschwingung 13 mit dem Regler 12 am Impulsgenerator 10 auf den Wert i/T= 1 :4 eingestellt ist.
In F i g. 3 ist die elektrische Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Imrpulsratcnwandlers mit einer symmetrischen astabilen Kippschaltung 24 als Impulsgenerator schematisch dargestellt. Die Arbeitsschaltung 25 dieses Impulsratilinwandlers enthält im wesentlichen einen durch einttn Kondensator überbrückten Arbeitswiderstand 26. Die Inipulsformerstufe ist eine im wesentlichen aus drei Dioden 27, 28 und 29 gebildete AmplitudenbegrenzernnordnungSO. Die Torschaltung 5 schließlich besteht aus einem Spannungsteiler aus Widerständen 31 und 32 zu dessen einem Widerstand 32 ein Schalttransistor 33 parallel geschaltet ist. Der Basisanschluß dieses Schaltiransistors ist der Steuereingang 11 der Torschaltung, an dem der Schalttransistor von den Ausgangssignalen 13 der astabilen Kippschaltung 24 elektrisch leitend oder gesperrt geschaltet wird und dementsprechend die Detektorimpulse 15 zum Zählemgang 20 des in seiner Ausbildung nicht näher dargestellten untersetzenden Zählers durchläßt oder über den leitend gesteuerten 2» Schahtransistor 33 arbeitet. Weiter sind Anschlüsse für die Versorgungsspannung Un des Zählrohrs sowie die Versorgungsspannungen + Uo, — Ub für den Impulsratenwandler gezeichnet.

In die bezüglich der strichpunktierten Linie 34 symmetrisch ausgebildete Schaltungsanordnung der astabilen Kippschaltung 24 ist ein Potentiometer 35 als Einstellvorrichtung zur Einstellung des Tastverhältnisses t/T der Ausgangssignale 13 ebenfalls in symmetrischer A'Vrdnung eingefügt. Bei einer symmetrischen Einstellung des Abgriffes 36 des Potentiometers ist die Länge ί eines Impulses 37 der Inipulsschwingung gleich der Länge T— r der Pause zwischen zwei Impulsen 37 und 37', wie das Diagramm in Fig.4 zeigt. Das Tastverhältnis ist in diesem Fall t: T= 1 :2. Durch verändern des Abgriffes 36 des Potentiometers 35 wird die astabile Kippschaltung in zunehmendem Maß positiv oder negativ unsymmetrisch. Dabei verschiebt sich beispielsweise in Fig.4 die Rückflanke 38 des Impulses in die Lage 38a oder 38i>, je nach der Einstellung des Abgriffes 36, und verändert die Impulslängen zum Wert t_a oder t^ Auf diese Weise kann das Tastverhältnis t/T in einem weiten Bereich eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlungsmeßanordnung mit einem Strahlungsdetektor,

— der im Feld einer ionisierenden Strahlung elektrische Impulse mit einer von der Dosisleistung der ionisierenden Strahlung direkt abhängigen Impulsrate erzeugt,

und mit einem Impulsratenwandler,

— der einen Impulse des Strahlungsdetektors summierenden, rückstellbaren Zähler,

— eine eine elektrische Einstellvorrichtung aufweisende. Impulse erzeugende und an ihrem Ausgang abgebende Schaltung

— und eine dem Eingang des Zählers vorgeschaltete Torschaltung enthält,

— an deren Signaleingang vom Strahlungsdetektor her Impulse gelangen

— und deren Steuereingang mit dem Ausgang der impulse erzeugenden Schaltung verbunden ist

— und von den dort abgegebenen Impulsen gesteuert wird,

— wobei der Zähler des Impulsratenwandlers für eine vorgegebene Zahl seiner Eingangsimpulse bei einem bestimmten Zählerstand einen Ausgangsimpuls erzeugt, während dem der Zähler in die Anfangsstellung zurückgestellt wird,

— und wol· :i die Impulse erzeugende Schaltung des Impulsratenwandler* mittels der Einstellvorrichtung derart eingestellt wird, daß die einen Ausgangsimpubdes !-~pulsratenwandlers bewirkende vorgegebene Zahl von Eingangsimpulsen des Zählers mit einer solchen Anzahl von Impulsen der Impulsrate des Strahlungsdetektors erreicht wird, die einer vorgegebenen, auf den Strahlungsdetektor einwirkenden Strahlungsdosiseinheit entspricht,

dadurch gekennzeichnet,

— daß die Impulse erzeugende Schaltung dei Impulsratenwandlers ein frei schwingender Impulsgenera. or(10;24)ist.

— daß die Impulsbreite (t) der Impulse (13) des Impulsgenerators größer ist als die Impulsbreite der vom Strahlungsdetektor her an den Signaleingang (16) der Torschaltung (5) gelangenden lmpulse(15)

— und daß die elektrische Einstellvorrichtung der Impulse erzeugenden Schaltung als an den Impulsgenerator angeschlossene, kontinuierlich verstellbare Einstellvorrichtung (12; 35, 36) ausgebildet ist. mittels deren das Tastverhältnis (t/T)der Ausgangsimpulse (13) des Impulsgenerators verstellbar ist.