DE2850549A1

DE2850549A1 - Multizellendetektor mit schaltungsplatte

Info

Publication number: DE2850549A1
Application number: DE19782850549
Authority: DE
Inventors: Dennis John Cotic; David Michael Hoffman; Peter Stephen Shelley; Laurel Jean Zech
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1979-05-31
Also published as: GB2010004B; US4161655A; FR2410289A1; GB2010004A; JPS5489791A; CA1116736A; FR2410289B1; NL7811659A; JPS5833509B2; BE872339A; DE2850549C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Multizellendetektoren für ionisierende Strahlung, wie Röntgenstrahlung. Der verbesserte Detektor ist allgemein anwendbar zum Nachweisen der Photonenintensitätsverteilung in einem breiten Röntgenstrahl, und er ist besonders brauchbar in computerisierten axialen Röntgenstrahl-Tomographiesy steinen.

Im computerisierten axialen Tomographieverfahren wird eine räumliche Verteilung von Röntgenphotonenintensitäten, die aus einem untersuchten Körper austritt, in diskrete elektrische Analogsignale umgewandelt, die dann so verarbeitet werden, daß das Röntgenbild rekonstruiert und als sichtbares Bild gezeigt werden kann. Grundlagen-Information zu diesem Verfahren ist in dem Artikel von Gordon et al "Image Reconstruction From Projections", Scientific American, Band 233, Nr. 4 (Oktober 1975) enthalten.

In einigen Tomographiesystemen hat der Röntgenstrahl eine Fächerform und divergiert nach dem Austreten aus dem untersuchten Körper und fällt schließlich auf eine Anordnung von Detektorzellen, so daß die Photonenintensitäten über die Front des Strahles nachgewiesen und räumlich aufgelöst werden können. Jede aktive Detektorzelle umfaßt mindestens ein Paar von Elektrodenelementen, wie ein Paar paralleler dünner Metallplatten, Die Röntgenstrahlquelle und Detektor umkreisen gemeinsam einen Untersuchungsgegenstand. Die einzelnen Detektorzellen befinden sich in einer Anordnung, bei der die über den Strahl verteilten Röntgenphotonen zu irgendeinem Augenblick gleichzeitig nachgewiesen werden. Die Signale entsprechen der Röntgenstrahlabsorption entlang jedes Strahlpfades im Augenblick des Nachweises. Weitere Signalgruppen werden erhalten für eine Reihenfolge von Winkelpositionen von umkreisendem Detektor und Röntgenstrahlquelle. Die dis-

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treten Analogsignale werden in Digitalsignale umgewandelt und in einem Computer verarbeitet, der durch einen geeigneten Algorithmus gesteuert wird, um Signale zu erzeugen, die die Röntgenstrahlabsorption oder -Schwächung jedes kleinen Volumenelementes des Körpers, durch den der Röntgenstrahl dringt, repräsentieren. Die Analogsignale liegen im allgemeinen im unteren Nanoamperebcreich. Sorgfalt ist der Aufrechterhaltung eines angemessenen Geräuschabstandes zu widmen.

Ein typischer Röntgenstrahldetektor zur Verwendung in einem axialen computerisierten Tomographiesystem, bei dem ein breiter, an der Front fächerförmiger Strahl auftritt, benötigt üblicherweise 300 oder mehr einzelne Detektorzellen, um eine angemessene Auflösung zu erhalten. Es muß daher für jede Zelle ein Leiter vorgesehen werden, um die gleichzeitig erzeugten Signale aus dem Inneren des Detektorgehäuses zu den Vorverstärkern der elektronischen Schaltung des Datenerfassungssystem zu leiten.

Ein früheres Verfahren zum Leiten der Analogsignale von den einzelnen Zellen benutzte isolierende elektrische Durchführungen im Deckel des Detektorgehäuses. Jede Signal-erzeugende Elektrode, die eine Zelle umfaßte, hatte einen feinen Zuleitungsdraht, der durch Punktschweißen daran befestigt war und sich von dort aus erstreckte. Es mußten daher Hunderte von Lötverbindungen hergestellt werden, um einzelne Drähte oder ein Flachkabel zwischen jedem der feinen Zuleitungsdrähte und der Durchführung im Deckel zu haben, während der Deckel in geringem Abstand zu der Elektrodenanordnung gehalten wurde. Die sich von den feinen Zuleitungen auf den Elektrodenplatten zu der Durchführung erstreckenden Drähte mußten lang genug sein, um einen ausreichenden Zwischenraum zur Herstellung der Lötverbindungen an beiden Enden zu haben. Nach dem Herstellen der Verbindungen wurden die Drähte zwischen den Elektroden und der Durchführung in das Gehäuse eingelegt, und der Deckel wurde auf dem Gehäuse befestigt, um eine gasundurchlässige Dichtung zu erhalten. Dann wurde ein anderer Satz von Leitern mit den Außenseiten der Durchführungen verbunden, um die Signale zu dem Datenerfassungs- und Verarbeitungs-

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system zu übermitteln.

Ein Nachteil des gerade beschriebenen Systems bestand darin, daß die langen Leitungen zwischen den Elektroden und den Durchführungen innerhalb des Gehäuses flexibel sein mußten und sie daher Vibrationen ausgesetzt waren, wenn der Detektor in einer Röntgentomographievorrichtung benutzt wurde. Vibrationen aber steigern das elektrische Geräusch. Ein anderer Nachteil war der, daß ein Ende jedes Zuleitungsdrahtes mit einem der Durchführungen verlötet werden mußte, und das andere Ende mußte mit den feinen Leitungsdrähten von den Elektroden verlötet werden, während der Deckel im Abstand von der Elektrodenanordnuncj gehalten wurde und bevor man ihn auf das Detektorgehäuse aufsetzen konnte. Das Verlöten hatte somit unter sehr unbequemen Umständen zu erfolgen.

Nach der vorliegenden Erfindung gibt es in einem Strahlungsdetektor mit einem Gehäuse, das eine Kammer zur Aufnahme von Gas enthält und bei dem eine Vielzahl von Elementen in der Kammer vorhanden ist, die unter Erzeugung elektrischer Signale auf in die Kammer eintretende Strahlung ansprechen, wobei ein Deckel vorgesehen ist, um die Kammer abzuschließen, eine verbesserte Einrichtung zur Schaffung elektrischer Verbindungen von den Elementen innerhalb der Kammer nach außerhalb der Kammer. Diese verbesserte Einrichtung umfaßt eine Schaltungsplatte, die dichtend zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet werden kann und die eine isiierende Grundplatte mit einer Vielzahl leitender Streifen darauf umfaßt, von denen jeweils ein Teil innerhalb und ein Teil außerhalb der Kammer liegt und außerdem Mittel vorhanden sind, um elektrische Verbindungen zwischen den genannten Elementen und den Teilen der Streifen innerhalb des Gehäuses herzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht eines Multizellendetektors mit der

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erfindungsgemäßen Schaltungsplatte zur Weiterleitung der Signale,

Figur 2 einen Vorderaufriß des Detektors nach Fig. 1,

Figur 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie 3-3 ii Fig. 1,

Figur 4 eine rückwärtige Ansicht eines Teiles einer Elektrodenanordnung in dem Detektor gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3,

Figur 5 eine Draufsicht eines Teiles einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsplatte zur Leitung der Signale von einem Multizellendetektor,

Figur 6 ein Abschnitt der Schaltungsplatte gemäß Lin_e 6-6 in Fig. 5,

Figur 7 einen vergrößerten Vertikalschnitt der Schaltungsplatte der Figuren 5 und 6, um die Art und Weise zu veranschaulichen, in der die elektrischen Verbindungen am Ende der Platte, die sich außerhalb des Detektorgehäuses befindet, vorgenommen werden,

Figur 8 einen vergrößerten Vertikalschnitt zur Veranschaulichung der Art und Weise, in der die elektrischen Verbindungen in einem Abschnitt der Schaltungsplatte hergestellt werden, die sich innerhalb des Detektorgehäuses befindet,

Figur 9 einen fragmentarischen isolierten Querschnitt einer Dichtungseinheit, die zwischen der Schalungsplatte und dem Gehäuse sowie seinem Deckel benutzt wird und

Figur 10 einen fragmentarischen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der Schaltungsplatte.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte vielzellige Detektor umfaßt ein Metal'lgehäuse 10, auf dem sich ein Metalldeckel 11 befindet und zwischen denen sich zwei Dichtungen 12 und 13 mit der dazwischen liegenden Schaltungsplatte 14 befinden. Die Ab-

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deckung bzw. der Deckel 11 ist mit dem Körper bzw. Gehäuse 10 mit einer Vielzahl von Maschinenschrauben 15 verbunden. Das Anziehen der Maschinenschrauben 15 führt zu gasundurchlässigen Abdichtungen an den Grenzflächen von Deckel und Schaltungsplatte sowie Schaltungsplatte und Gehäuse.

Begriffe, wie Oberteil, Boden, Enden bzw. Endteile usw. werden benutzt, um dem Leser zu helfen, die Beschreibung mit der Zeichnung zu verbinden, und sie sollen nicht als physische Begrenzungen verstanden werden, da der zu beschreibende Detektor vielseitig anwendbar ist.

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Detektorgehäuse 10 läßt eine Vorderwand 16, eine Rückwand 17 und Endwände 18 und 19 erkennen. Diese Wände erscheinen in Fig. 1 gestrichelt, und sie begrenzen einen langgestreckten, gebogenen Kanal bzw. eine Kammer 20, deren obere Öffnung durch den Deckel 11 verschlossen ist. Ein Teil der im wesentlichen planaren Schaltungsplatte 14 erstreckt sich nach hinten über den Deckel 11 hinaus, wie in Fig. Ί ersichtlich.

In der Frontwand 16 des Gehäuses 10 befindet sich eine Ausnehmung bzw. ein Schlitz 21, wie in Fig. 2 ersichtlich, der sich im wesentlichen über die gleiche Länge erstreckt, wie die gebogene Gehäuseinnenkammer 20. Diese Ausnehmung führt zu einer Verminderung der Dicke der Vorderwand in diesem Bereich und führt so zur Schaffung eines langgestreckten Röntgenstrahl-durchlässigen Fensters 22. Dieses Fenster 22 sollte aus einem Metall geringer Atomzahl, wie Aluminium, bestehen, um die Schwächung der einfallenden Röntgenphotonen möglichst gering zu halten.

Wie in den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 10 mit einer Armatur 23 zum Evakuieren des Gehäuses nach dem Befestigen des Deckels versehen, und das Gehäuse kann danach durch die Armatur 23 mit einem Gas gefüllt werden. In Multizellen-Röntgenstrahldetektoren zur Verwendung/computerisierter Axial-Tomogra-

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phie wird ein Gas hoher Atomzahl, wie Xenon, mit einem Druck von etwa 25 Atm benutzt. Doch können auch andere Gase und Drucke verwendet werden, die geeignet sind für die Energie der nachzuweisenden Photonen.

In Figur 3 ist ein Vertikalschnitt des Detektors gezeigt, bei dem eine Seitenansicht einer der Elektrodenplatten 25 in einer Plattenanordnung gegeben ist, die entlang der Kammer 20 angeordnet sind und die paarweise die einzelnen Detektorzellen bilden.

Eine Kantenansicht einiger der Elektrodenplatten ist in Figur gegeben. Hierbei ist ein Paar typischer aktiver Elektrodenplatten mit 26 und 27 bezeichnet. Eine Vorspannungs-Elektrodenplatte 28 befindet sich zwischen diesen beiden Elektrodenplatten. Diese abwechselnde Anordnung der Platten ist typisch für die ganze Plattenreihe. Die Räume 29 zwischen einer aktiven Elektrodenplatte 26 und einer Vorspannungs-Elektrodenplatte 28 bilden gasgefüllte Detektorzellen, in denen die Ionisierung des Gases stattfindet und in denen Analogsignale erzeugt werden, deren Größen von der Intensität und Energie der Röntgenphotonen abhängen, die das Gas zwischen den Platten durchqueren. Die von der Bildung eines Elektron/Ion-Paares herrührenden Analogsignale werden mittels feiner Drähte 30 und 31 (siehe Fig. 4) aus der Kammer 20 herausgeleitet. Diese feinen Drähte 30 und 31 sind durch Punktschweißen an einem Ende mit den jeweiligen aktiven Elektroden 26 und 27 verbunden, zwischen denen jeweils eine Vorspannungs-Elektrodenplatte liegt. Alle Vorspannungs-Elektrodenplatten 28 dieses Beispiels sind mit einem gemeinsamen Zuleitungsdraht 34 verbunden, der ebenfalls nach außerhalb des Detektorgehäuses führt. Die Elektroden können selbstverständlich auch anders gestaltet und angeordnet werden. Die vorgenannten illustrierenden Beispiele sind gegeben, um eine Ausfuhrungsform für die neue Art der Verbindung der Elektroden zu vollständigen Stromkreisen mit der Außenseite des Detektors zu schaffen. Auch werden Einrichtungen vorgesehen, um eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden zu erzeugen, wie dies für Detektoren mit einer Ionisationskammer üblich ist.

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Als ein Beispiel sei angegeben, daß in einem handelsüblichen Detektor die Elektrodenplatten 26, 27 und 28 aus Wolfram be-

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stehen und eine Dicke von 0,15 mm haben. Die Platten sind/genau parallel angeordnet,sondern auf einem Radius, der sich dem fächerförmigen Röntgenstrahl, der nachgewiesen wird, anpaßt. Die Zellen befinden sich in einem Abstand von etwa 1,2 mm. Bei dieser beispielhaften Äusführungsform befinden sich etwa 320 Detektorzellen in der Anordnung. In anderen Ausführungsformen des Detektors werden andere Zahlen von Zellen und andere Plattendicken benutzt.

In Figur 4 ist ersichtlich, daß die feinen Zuleitungsdrähte 3O und 31, die sich von den aktiven Elektrodenplatten 26 und 27 aus erstrecken, durch Rillen 41 in der Rückseite eines isolierenden Streifens 42 verlaufen, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und der mit der oberen Fläche des mit Schlitz versehenen Isolationsteiles 32 verbunden ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich. In dieser Figur 3 ist nur ein Paar nach oben stehender feiner Zuleitungsdrähte 30 und 31 ersichtlich. Diese Zuleitungen befinden sich in abwechselnd benachbarten Rillen 41, die sich alle längs des oberen Isolationsstreifens 4 2 erstrecken.

Zwischen der Vielzahl der feinen Drähte 30 und 31, die in versetzten Reihen innerhalb der Kammer 20 stehen, und dem außerhalb des Gehäuses befindlichen Datenerfassungsmodul 45 werden unter Verwendung der Schaltungsplatte 14 Verbindungen hergestellt (vergl. Fig. 3). Hinsichtlich der Art und Weise, in der diese Verbindungen hergestellt werden, wird zusätzlich auf die Figuren 5 und 6 verwiesen. In Figur 6 ist im Querschnitt eine Äusführungsform einer schichtförmigen Schaltungsplatte 14 mit gedruckter Schaltung abgebildet, wobei die Dicken der einzelnen Schichten der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt sind. Eine Draufsicht auf einen Teil der Schaltungsplatte 14 ist in Figur 5 gezeigt. In Figur 6 erkennt man eine Grundplatte 50, die aus einem mehrerer Materialien hergestellt sein kann, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Schaltungsplatten mit

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gedruckten Schaltungen benutzt wird. So kann z. B. die Platte aus einem Material bestehen, das üblicherweise als FR-4 bezeichnet wird und das ein mit Glasgewebe verstärktes Epoxyharz isb. Auch die unter der Bezeichnung FR-2 oder FR-3 bekannten Materialien können benutzt werden, die Papier-verstärktes Phenolharz bzw. Papier-verstärktes Epoxyharz sind. Eine beispielhafte Dicke einer FR-4-Platte kann etwa 0,75 mm betragen für die Platte 50. Um kurz das Ausmaß zu veranschaulichen, in der die in Fig. 6 gezeigten Dicken der Schichten vergrößert worden sind, sei darauf hingewiesen, daß die Gesamtdicke der Schichtstruktur 14 üblicherweise weniger als 3 mm beträgt. Mit Ausnahme der Grundschicht 50, die relativ dick ist, können die anderen Schichten besser als Metall- bzw. Isolationsmaterialfilme gekennzeichnet werden.

Wie in Figur 6 ersichtlich, haftet am Unterteil der Grundplatte 50 mittels einem dünnen Klebstoffilm 51 ein Metallfilm 52, der üblicherweise aus Kupfer besteht und der den größten Teil der Fläche der Grundplatte 50 bedeckt. Dieser Metallfilm 52 ist ein Erdungsleiter, der das Erden erleichtert, um Streusignale abzuziehen und der auch als Abschirmung gegen elektrisches Geräusch aus der Umgebung dient. Auf dem Oberteil der Grundplatte 50 befindet sich vermittels eines weiteren dünnen Klebstoffilmes 53 ein weiterer Metallfilm 54, ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer. Der Metallfilm 54 ist geätzt, um eine Vielzahl einzelner leitender Streifen zu bilden, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Auf einen weiteren Klebstofffilm 55 folgt eine dünne Schicht 56 aus isolierendem Material, das vorzugsweise bei den zum Verlöten erforderlichen Temperaturen nicht abgebaut wird. Ein geeignetes Isolationsmaterial für diese dünne Schicht bzw. diesen Film 56 ist unter der Handelsbezeichnung "Kapton" bekannt. Mittels eines Klebstofffilmes 57 haftet an der Isolationsschicht 56 ein Metallfilm 58, z. B. aus Kupfer. Die genannten Schichten bzw. Filme können auch auf andere Weise als durch die gerade beschriebenen Klebstof filme miteinander verbunden werden.

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Im linken Abschnitt weist die Schaltungsplatte eine Reihe von Bolzenlöchern 60 und an der rechten Grenze 61 eine weitere Reihe von Bolzenlöchern 62 auf. Diese Bolzenlöcher gestatten das Einklemmen der Schichtplatte 14 (siehe Fig. 6) zwischen dem Deckel 11 und dem Gehäuse 10 des Detektors. Die Platte 14, die an ihren Enden geschlossen ist, weist jedoch einen Spalt 63 auf, der über dem Oberteil der Kammer 20 im Gehäuse 10 liegt, wenn der Detektor, wie in Fig. 3 gezeigt, zusammengebaut ist. Die innere Kante des Spaltes 63 ist mit 64 bezeichnet und die äußere Kante mit 65.

Die dünne Metallfilmschicht 54 weist, wie bereits erwähnt, eine Vielzahl leitender Streifen auf, die in Fig. 5 als gestrichelte Linien erscheinen. Die eingebetteten Leiter leiten die einzelnen Analogsignale von der Innenseite zur Außenseite des Detektorkörpers. Zwei der Leiter sind in Fig. 5 mit 66 und 67 bezeichnet, wobei es augenscheinlich ist, daß sich zwischen den beiden identifizierten viele andere parallele Leiter befinden. Die Sichtlinie zu den Leitern 66, 67 in Fig. 5 wäre die durch den oberen Kupferfilm 58, den Klebstoffilm 57, den isolierenden Film 56 und den Klebstoffilm 55. Ein typischer Leiterstreifen in Fig. 5 endet außerhalb des Detektorgehäuses in einem Steg oder kreisförmigen leitenden Polster 67', das ein Loch 68 umgibt, welches sich durch die Schichtplatte erstreckt und dessen Innenfläche metallplattiert ist. Andere Außenstege in Fig. 5 sind mit 69, 70 und 71 bezeichnet. Die inneren Enden der Leiterstreifen, von denen einer mit 66 bezeichnet ist, enden in Polstern oder Stegen 72 und 73.

Wie in den Figuren 5 und 6 ersichtlich, sind am inneren Endbereich der Platte der dünne Kupfergrundierungsfilm 58 und der darunter liegende isolierende Film 56 aus Kapton oder irgendeinem anderen Material entfernt oder zurückgesetzt, um einen klaren Bereich zu erzeugen, der an der Kante 75 beginnt, so daß die Stege 72 und 73 an den Enden der Signalleiter freigelegt sind, um ein Löten zu ermöglichen, wenn die feinen Zuleitungs-

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drähte 30 und 31 von den Elektrodenplatten durch die Löcher 74, die sich innerhalb des Detektorgehäuses befinden, nachdem der Deckel installiert ist, gelegt sind.

Es wird eine rechteckige Öffnung 7 6 durch den ,oberen Kupferfilm 58 und den darunter liegenden isolierenden Film 56 hergestellt, um die mit 67" bezeichneten Stege und die damit verbundenen, innen metallisierten, durchgehenden Löcher 68 freizulegen. Die Löcher in den beiden Reihen, die das mit 68 bezeichnete einschließen, dienen zur Aufnahme der Stifte lötbarer Verbindungsstücke, wie dem in Fig. 3 mit 77 bezeichneten, wobei das Verbindungsstück mit einem flexiblen Kabel 78 verbunden ist, das eines von mehreren ist, die die Analogsignale zum Datenerfasöungssystem 4 5 außerhalb des Detektors leiten. Wie in Figur 5 ersichtlich, gibt es auch Paare von Löchern 79 und 80 durch alle Schichten der Platte auf den gegenüberliegenden Enden der rechteckförmigen Öffnung 76 hindurch, die Verbindungsstelle aufnehmen, die zum Grund leiten und die weiter beitragen zum Erden des oberen Kupferfilmes 58 und des unteren Kupferfilmes 52, um elektrische Geräusche möglichst gering zu halten.

Figur 8 gibt eine weitere Vergrößerung des Abschnittes 8-8 in Fig. 5 wieder. Sie zeigt einen Abschnitt durch die Stege 72, die sich integral von ihrem damit verbundenen Leiterstreifen 85 aus erstrecken. Einer der feinen Drähte 31, der sich von einer Elektrodenplatte in der Elektrodenkammer 20 aus erstreckt, wird durch das Loch 74 eingeführt, dessen metallisierender oder plattierter Überzug mit 86 bezeichnet ist. Der feine Draht 31 scheint den gleichen Durchmesser zu haben, wie das plattierte Loch, doch ist darauf hinzuweisen, daß der Draht auch nur lose durch das Loch zu passen braucht. Die Verbindungen werden durch Löten der Drähte an die Stege vorgenommen, wie durch die Lotleiste 87 veranschaulicht. Der dünne₇am Boden befindliche Kupferfilm 52 wird weggeätzt, um ein Bodenpolster 88 zu schaffen, das von dem Hauptbereich des mit Erde verbindenden Kupferfilmes 52 isoliert ist. Dieses Polster verstärkt die Integrität der

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Verbindung, könnte jedoch, weggelassen werden, da durch das Löten eine gute Verbindung hergestellt wird.

Wie sich weiter aus Figur 8 erkennen läßt, liegt der Steg am Ende des benachbarten Leiterstreifens, mit dem der nächste feine Zuleitungsdraht 30 verbunden wird, dahinter und ist von dem Steg 72 zurückgesetzt. Der mit diesem Steg verbundene Leiterstreifen liegt hinter dem Leiterstreifen 85, wie in Fig. 8 gezeigt, und ist elektrisch davon isoliert. Die Art der Anordnung bzw. Versetzung der Stege und Leiter ergibt sich aus der Fig. 5.

Es gibt mehrere Hundert feiner Zuleitungsdrähte 30 und 31 in einer Reihe, die von den Elektrodenplatten in Kammer 20 durch den Spalt bzw. die Öffnung 63 in der Platte 14 mit der gedruckten Schaltung nach oben gelangen, wie in Fig. 3 ersichtlich. Alles Löten der feinen Zuleitungsdrähte kann von einer Seite aus erfolgen, und es ist von der Oberseite der Schichtplatte mit der gedruckten Schaltung. Es können somit alle Verbindungen im Inneren des Gehäuses 10 hergestellt werden, nachdem die Schaltungsplatte auf dem Gehäuse angeordnet und bevor der Deckel 11 aufgesetzt wird.

Die Figur 7 zeigt einen vergrößerten Vertikalschnitt des Teiles der Schaltungsplatte 14, auf dem die Stifte der stiftförmigen Verbindungsstücke 77, die in Fig. 3 gezeigt sind, in die Außenkante der Schaltungsplatte eingelötet sind. Das Verbindungsstück 77 und sein nicht dargestelltes Gegenstück weisen flexible Bandkabel 78 auf, die sich von innen aus erstrecken, um die Signale von den Schaltungsplattenleitern zum Datenerfassungssystem 45 zu überführen. In Fig. 3 ist nur eines dieser Leiterstücke 77 gezeigt, du ;h sind im vorliegenden Falle eine ausreichende Zahl von 20 Leiterstiften entlang der Schaltungsplatte auseinandergezogen vorhanden, um alle Signalleiter vom Inneren des Detektorgehäuses zu handhaben.

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Die Abbildung der Figur 7 ist etwa auf der Linie 7-7 in Fig. 5 genommen. In dieser Figur 7 sind einige der Leiterstifte 95 bis 97 gezeigt. Die Kante des weggeschnittenen Kupferfilmes, die die rechteckförmige Öffnung 76 für das Leiterstück 77 in Fig. 5 begrenzt, ist in Fig. 7 ähnlich markiert. Die Stifte 95 sind in innen plattierte Löcher 80 eingeführt, und sie leiten durch das Bandkabel 78 an Erde. In Fig. 7 sind die Stifte 95 wirksam mit dem oberen Kupferfilm 58 und dem unteren Film 52 verbunden, die beide zum Erden vorgesehen sind. Es ist alles unternommen worden, um Streuladung, die Geräusch verursachen könnte, zu erden. Die Stifte 96 und 97 in Fig. 7 sind typisch für solche, die die Analogsignale von der Schaltungsplatte 14 zu dem Datenerfassungssystem 45 leiten. Wie in Fig. 5 ersichtlich, erstreckt sich ein typischer Stift durch ein Polster 69, das am Ende eines Signalleiters liegt. Um dieses Polster um diesen Signalleiter herum ist das Kupfer weggeätzt worden, um isolierende Räume 98 zu schaffen, so daß es keine Querverbindung zwischen benachbarten Signalleitern gibt. Der untere grundierende Kupferfilm 52 ist auch weggeätzt, wie bei 99 und 100, so daß ein elektrisch isoliertes Polster 101 stehen bleibt. Die mit Stift 97 und den anderen Stiften verbundenen Leiter sind ähnlich isoliert.

Eine alternative Ausführungsform, die ein Fragment einer doppelseitigen gedruckten Schaltungsplatte darstellt, ist in Figur 10 gezeigt. Diese Art von Schaltungsplatte wird benutzt, wo die Dichte der Detektorzellen und somit die Zahl der Leiter, die von diesen wegführt, sehr groß ist. Die Schaltungsplatte in Fig. 10 kann aus den gleichen Materialien hinsichtlich der Filme und Schichten zusammengesetzt sein, wie die vorbeschriebene Ausführungsform. In der Ausführungsform der Fig. 10 kann es also auch eine relativ dicke isolierende Grundplatte 105 geben, die zentral in der Schichtplatte angeordnet ist. Ein Kupferfilm 106, aus dem eine Vielzahl einzelner Signalleiter geätzt wird, haftet an der Grundplatte 105. Ein isolierender Film 1O7, der wieder aus Kapton oder irgendeinem anderen isolierenden Material bestehen kann, das durch die Löthitze nicht beschädigt wird,

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wird an dem Leiterfilm 106 befestigt. Schließlich bringt man an dem isolierenden PiIm 107 einen Kupferfilm 108 an, der als elektrische Abschirmung und Grundierungsleiter dient, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die untere Seite der Grundplatte 105 trägt einen Metallfilm 109, wie aus Kupfer. Aus diesem Film 109 wird eine Vielzahl leitender Streifen zum Leiten von Analogsignalen geätzt. Diese Streifen sind von einem isolierenden Film 110 bedeckt. Und an dem isolierenden Film haftet ein weiterer Kupferfilm 111, der zum Abschirmen und Grundieren benutzt wird. Es gibt also eine Vielzahl von Streifen zum Leiten von Analogsignalen von den Elektroden auf der Oberseite der Grundplatte 105 und eine andere Vielzahl von Leiterstreifen auf der unteren Seite der Grundplatte. Die Gesamtzahl der aus den Filmen 106 und 109 gebildeten Leiterstreifen ist mindestens gleich der Zahl der Detektorzellen, von denen die Analogsignale entnommen werden.

Die Kante der Schichtplatte in Fig. 10, die mit 123 bezeichnet ist, befindet sich nach dem Zusammenbauen oberhalb der Innenkammer 20 des Detektorgehäuses und ist somit vergleichbar der anderen Ausführungsform der Soiialtu.__,splatte 14, wo der Spalt oberhalb der Kammer liegt (vergl. Fig. 3). Die Leiter 112 und 113, die für die Vielzahl der sich von den Detektorzellen-Elektrodenplatten erstreckenden stehen, sind bei der Ausführungsform in Fig. 10 als mit den einzelnen Leiterstücken in der Schaltungsplatte verbunden gezeigt. Diese Leiter 112 und 113 sind mit alternierenden Leiterstreifen verbunden, die in dem Kupferfilm 106 und dem Kupferfilm ¹09 auf den gegenüberliegenden Seiten der Schaltungsplatte 105 gebildet sind. Der am weitesten rechts in Fig. 10 gezeigte Zuleitungsdraht 112 erstreckt sich in ein Loch 115, das durch alle Schichten verläuft. Dieses Loch weist eine Innenplattierung 116 auf. Der Zuleitungsdraht 112 steht nicht in Berührung mit irgendeinem der leitenden Streifen oder Stege, die aus der Kupferschicht 106 gebildet sind, sondern verläuft zwischen ihnen. Es ist jedoch ein elektrischer Kontakt mit einem der Leiterstreifen aus dem Kupferfilm 109 unterhalb

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der Schaltungsplatte 105 hergestellt. Die elektrische Verbindung zum Oberteil der Platte erfolgt über die Plattierung 116. Somit gibt es einen zusammenhängenden leitenden Pfad von dem Streifen aus dem Film 109 bis zu dem Polster 117, der aus dem zur Verbindung mit Erde vorgesehenen Film 108 geätzt ist. Der Zuleitungsdraht 112 ist bei 118 an das Polster 117 gelötet. Ein benachbarter alternierender Zuleitungsdraht 113 erstreckt sich in ein Loch 119, das durch alle Schichten der Schaltungsplatte 114 verläuft. Wegen der abgestuften Beziehung der Leiterstreifen in den Filmen 106 und 109 oberhalb und unterhalb der Grundplatte 105 verläuft der Zuleitungsdraht 113 durch den Streifen im Film 109, aber zwischen alternierenden Streifen in dem Film 106. Der elektrische Kontakt zwischen dem Zuleitungsdraht 113 und dem Streifen im Film 106 wird durch die Innenplattierung im Loch 119 hergestellt. Diese Plattierung stellt eine elektrische Kontinuität mit dem Polster 120 her, das aus dem zum Erden dienenden Kupferfilm 108 geätzt ist. Der Zuleitungsdraht 113 ist mittels der Lotleiste 121 an dem Polster 120 befestigt.

Die Reihen abgestuft angeordneter Zuleitungsdrähte 30, 31 bzw. 112, 113 (siehe Fig. 6 bzs. Fig. 10) sind verbunden, wenn die Schaltungsplatte auf den oberen Oberflächen der Gehäusewandung 16 bis 19 angeordnet ist, die die innere Gehäusekammer 20 begrenzen. Beide Ausführungsformen werden in gleicher Weise gehandhabt. Das Verbinden der Zuleitungsdrähte mit der Vielzahl der leitenden Streifen auf der Schaltungsplatte ist typisch, wobei die Schaltungsplatte in Fig. 3 die leitenden Streifen nur auf einer Seite hat.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 beginnt die Prozedur zum Verbinden der Vielzahl von Zuleitungsdrähten 30 und 31 mit der Schaltungsplatte mit dem Verankern der Elektrodenbaueinheit in der Kammer 20 des Gehäuses. Die Zuleitungsdrähte erstrecken sich zuerst gerade nach oben durch den Spalt 63 in der Schaltungsplatte Diese Platte wird auf den Dichtungen 125 angeordnet. Der Deckel 11 befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht auf dem Gehäuse.

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Dadurch hat man Zugang zur Herstellung der Zuleitungsdrahtverbindungen an dem oberen Teil der Schaltungsplatte, ohne daß der Deckel stört. Dies ist einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung. Zum Herstellen der Verbindungen werden die Zuleitungsdrahtenden nach unten gebogen und in die richtigen Löcher eingeführt, die die leitenden Streifen beenden, und danach werden die Zuleitungsdrähte eingelötet. Nachdem diese Verbindungen und irgendwelche anderen hergestellt sind, wird eine obere Dichtungseinheit 126 auf die Schaltungsplatte 14 gelegt. Dann setzt man den Deckel 11 auf und befestigt ihn mittels der Schrauben 15. Die zusammengepreßten Dichtungen 125 und 126 auf jeder Seite der Schalungsplatte 14 führen zu einer abgedichteten Verbindung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse.

Ein Fragment einer typischen Dichtungseinheit 125 ist in Figur 9 im Schnitt gezeigt. Diese Dichtungseinheit 125 umfaßt einen Metallstreifen 127, der in seiner oberen und seiner unteren Oberfläche Ausnehmungen aufweist, zur Aufnahme eines Paares von Dichtungen 128 und 129, die aus Neopren hergestellt sein können. Die Dichtung 128 ist dabei in der Form gezeigt, die sie vor dem Zusammenpressen hat. Sie weist dann drei sich längs erstreckende Rippen 130, 131 und 132 auf. Diese Rippen begrenzen dazwischenliegende Täler. Wird der Deckel durch Anziehen der Schrauben 15 auf das Detektorgehäuse gepreßt, dann nehmen die Dichtungen die Form der Dichtung 129 an. In anderen Worten, werden die Rippen flach gedrückt und füllen damit die Täler aus, so daß die sich gegenüberstehenden Oberflächen im wesentlichen koplanar sind.

Die zusammengepreßten Dichtungen verhindern wirksam das Hindurchdringen von Gas entlang der oberen und unteren Oberfläche der Schaltungsplatte zwischen dem Detektorgehäüse und Deckel. Es gibt jedoch eine Gelegenheit für das Gas zu entweichen, wenn die Grundplatten 105 oder 50 Poren aufweisen, wodurch das Gas zu den Kanten dieser Platten außerhalb des Detektorgehäuses wandern kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schal-

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tungsplatte zumindest an ihren Kanten und benachbart aller Öffnungen mit einem Harz imprägniert, das die Poren abdichtet. Dieses Imprägnieren erfolgt, bevor die Schaltungsplatte auf dem Detektorgehäuse zur Herstellung der elektrischen Verbindungen angeordnet wird. Gegenwärtig werden die Platten in einen Trog gelegt und darin in einer Kammer angeordnet, die erwärmt und evakuiert werden kann. Nach dem Evakuieren für eine gewisse Zeit wird ein vorher entgastes flüssiges Harz in den Trog gefüllt, und das in den Poren erzeugte Vakuum zieht das Harz hinein, bis die Poren gefüllt sind. In der Praxis ist Epoxyharz verwendet worden. Doch können auch andere Harze benutzt werden. Es wurde festgestellt, daß das Harz um'irgendwelche Kanten oder Öffnungen herum bis zu einer Tiefe von etwa 0,63 bis etwa 1,25 mm in die Platte eindringt. Die Platte wird aus der Vakuumkammer herausgenommen, während das Epoxyharz auf seinen Oberflächen noch warm und flüssig ist, und man wischt das Harz von den Hauptoberflächen unter Benutzung von z. B. Toluol als Lösungsmittel ab. Ist die Platte auf diese Weise gereinigt, abgekühlt und für einen Tag lang liegengelassen worden, dann kann man sie wie oben beschrieben installieren.

Nachdem die Elektroden, die die Zellen bilden, mit der Schaltungsplatte verbunden sind und die Platte durch Anpressen des Deckels an das Detektorgehäuse abgedichtet ist, wird der Detektor evakuiert und mit einem ionisierenden Gas gefüllt, das für die Energie der nachzuweisenden Strahlungsphotonen geeignet ist.

Ein Grundkonzept der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man dünne Leiter auf einer Platte hat und daß man die Platte abgedichtet und isoliert zwischen einer die elektrischen Elemente enthaltenden Kammer und einem Deckel anordnet, so daß die Leiterstücke als Leitungen von den Elementen dienen können. Die Leiterstücke können von dem Deckel und d^r Kammer mittels isolierender Filme an der Platte, wie oben beschrieben, elektrisch isoliert sein, doch gibt es auch andere Arten der Isolierung und diese sind von der vorliegenden Erfin-

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dung mit umfaßt. Beispielsweise könnten die Leiterstücke auf der Platte unbedeckt und freigelegt sein, und die Isolation könnte man vornehmen durch Anordnen einer separaten Isolationsschicht zwischen Deckel und Platte. Die zum Abdichten der Platte benutzten Dichtungen könnten ebenfalls dazu benutzt werden, elektrische Isolation zwischen den Teilen zu erhalten.

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L e e r s e 11 e

Claims

Patentansprüche

Strahlungsdetektor mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, mit einer Vielzahl von Elementen, die aufgrund von
in die Kammer eintretender Strahlung elektrische Signale
erzeugen und mit einem Deckel, der zum Verschließen der
Kammer auf dem Gehäuse angeordnet wird sowie einer verbesserten Einrichtung zur Schaffung elektrischer Stromkreise zwischen der Außenseite der Kammer und den genannten Elementen innerhalb der Kammer, gekennzeichnet
durch eine Schaltungsplatte, die dichtend zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet wird und die eine isolierende Grundplatte und eine Vielzahl benachbarter leitender, von der Grundplatte getragener Streifen umfaßt, wobei jeder

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der Streifen einen Teil aufweist, der außerhalb der Kammer und einen Teil, der innerhalb der Kammer angeordnet ist, um elektrische Verbindungen von den Elementen innerhalb der Kammer zu den außerhalb der Kammer befindlichen Teilen der Streifen zu schaffen, bevor man den Deckel auf der Schalungsplatte anordnet.
2. Strahlungsdetektor mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, mit einer Anordnung von Detektorelementen in der Kammer, die auf in die Kammer eintretende Strahlung ansprechen und elektrische Signale erzeugen und mit einem Deckel, der auf dem Gehäuse angeordnet und an diesem befestigt wird, um die Kammer zu verschließen, sowie einer Einrichtung, elektrische Stromkreise zwischen der Außenseite der Kammer und den genannten Elementen innerhalb der Kammer zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung eine laminierte Schaltungsplatte umfaßt, die dichtend zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet werden kann, und die eine isolierende Grundschicht umfaßt, von der ein Teil sich in die Kammer erstreckt, ein Teil sich zwischen Deckel und Gehäuse befindet und ein weiterer Teil sich nach außerhalb der Kammer erstreckt, wobei sich eine Vielzahl dünner, im Abstand voneinander angeordneter leitender Streifen auf der Grundschicht befindet, die sich von dem außerhalb der Kammer zum innerhalb der Kammer befindlichen Teil erstrecken, und wobei eine isolierende Schicht zumindest auf dem Teil der leitenden Streifen angeordnet ist, die sich zwischen dem Deckel und dem Gehäuse befinden sollen, wobei die leitenden Streifen einen ersten Endteil für außerhalb der Kammer und einen zweiten Endteil für innerhalb der Kammer aufweisen, um elektrische Verbindungen zwischen diesen Elementen und den zweiten Endteilen zu ermöglichen, bevor der Deckel auf der Schaltungsplatte angeordnet wird.
3. Schaltungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Metallfilme auf die isolierende Schicht und die Seite der Grundschicht, die der die leitenden

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Streifen tragenden Seite gegenüberliegt, schichtartig aufgebracht sind, wobei diese Filme im Abstand zu den Endteilen der Streifen enden.
4. Detektor nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung von Elementen benachbart einer Seite der Schaltungsplatte und entfernt von der Seite liegt, auf welche der Deckel aufgebracht werden soll, wenn sich die Schaltungsplatte auf dem Gehäuse befindet, wobei die Schaltungsplatte eine Öffnung aufweist und ein Zuleitungsdraht mit den Elementen verbunden ist, um Verbindungen herzustellen zwischen den Elementen und den leitenden. Streifen, wobei sich die Zuleitungen durch die genannte Öffnung erst:recken, damit man sie mit den zweiten Endteilen der Streifen auf der anderen Seite der Schaltungsplatte verbinden kann, die benachbart dem Deckel angeordnet werden soll.
5. Detektor nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die jeweiligen inneren zweiten Endteile der Streifen und die Grundschicht ausgerichtete Locher aufweisen, damit die Zuleitungen eingeführt und mit den genannten zweiten Endteilen auf der anderen Seite der Grundschicht verlötet werden können.
6. Detektor nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennz e i c h net, daß er eine Dichtung zwischen der Schaltungsplatte und dem Gehäuse sowie zwischen der Schaltungsplatte und dem Deckel aufweist.
7. Detektor nach den Ansprüchen 2 bis G,- dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsplatte Kanten aufweist, die mit Harz imprägniert sind, um den Gasaustausch zwischen der Innenseite und der Außenseite der Kammer zu verhindern.

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8. Detektor nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Schaltungsplatte eine weitere

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Vielzahl dünner leitender Streifen auf der isolierenden Basisschicht auf der den ersten Streifen gegenüberliegenden Seite aufweist, die sich vom Außenteil zum Innenteil erstrekken und eine weitere isolierende Schicht auf den Streifen zumindestes auf den Teilen angeordnet ist, die zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet werden sollen, wobei diese anderen Streifen einen ersten Endteil zur Anordnung außerhalb der Kammer und einen zweiten Endteil zur Anordnung innerhalb der Kammer aufweisen und die Endteile auf beiden Seiten der Schaltungsplatte ein Loch aufweisen, das ausgerichtet ist mit einem Loch durch die Schichten der Schaltungsplatte und einer Metallplattierung innerhalb der Löcher, wobei die Endteile auf einer Seite hinsichtlich der Endteile auf der anderen Seite der Schaltungsplatte versetzt sind, so daß die plattierten Löcher sich im Abstand voneinander befinde, und elektrisch voneinander isoliert sind und eine Vielzahl von Zuleitungsdrähten mit den Elementen verbunden ist, um elektrische Verbindungen durch selektives Einführen der Zuleitungsdrähte in die genannten Löcher durch die zweiten Endteile auf beiden Seiten der Schaltungsplatte und durch Anlöten der Zuleitungsdrähte an die jeweiligen zweiten Endteile herzustellen.
9. Strahlungsdetektor mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist und mit einem Deckel zum Befestigen auf dem Gehäuse und zum Verschließen der Kammer, einer Vielzahl benachbarter Elektrodenelemente, die Zellen bilden, die von einem Gas eingenommen werden können, das durch in die Kammer eintretende Strahlung ionisiert werden kann, so daß die Elektroden elektrische Analogsignale entsprechend der Intensität der in die Zellen eintretenden Strahlung erzeugen sowie einer Einrichtung, diese Signale von den Elektrodenelementen innerhalb der Kammer zur Außenseite der Kammer zu übertragen, gekennzeichnet durch eine allgemein planare, aus Schichten bestehende Baueinheit, die dichtend zwischen dem Deckel und dem

Gehäuse angeordnet werden kann und eine innerhalb der Kammer anzuordnende öffnung durch alle Schichten hindurch aufweist,

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wobei die Baueinheit eine Grundschicht aus isolierendem Material mit gegenüberliegenden Seiten und einer Vielzahl dünner leitender Streifen benachbart zueinander und getragen auf einer Seite der Grundschicht aufweist, wobei die leitenden Streifen so konstruiert und angeordnet sind, daß sie sich längs der Grundschicht erstrecken und jeder der Streifen gegenüberliegende Endstücke aufweist, die innerhalb und außerhalb der Kammer enden,

eine weitere Schicht aus isolierendem Material, aufgebracht auf den leitenden Streifen in einer solchen Weise, daß die Endteile frei bleiben und zwischen den leitenden Streifen eine elektrische Isolation geschaffen wird und eine Vielzahl von Zuleitungen von den Elektrodenelementen ausgehend sich durch die Öffnung in der schichtartigen Baueinheit erstreckt, um das Verbinden der Leiter mit den Endteilen der leitenden Streifen von der einen Seite der Grundschicht zu erlauben, bevor der Deckel auf dem Gehäuse angeordnet wird.
10. Strahlungsdetektor nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichne t , daß die isolierende Schicht auf den leitenden Streifen eine Öffnung zum Freilassen der Enden der leitenden Streifen, die sich außerhalb der Kammer befinden, aufweist, wobei diese Endteile der leitenden Streifen und die darunter befindlichen Schichten Löcher zur Aufnahme von Verbindungsstiften aufweisen.
11. Strahlungsdetektor nach Anspruch 10, dadurch g e -

k e η η ζ e ic h η e t , daß ein Film aus leitendem Material einen mit Erde verbindenden Pfad schafft und daß dieser Film auf der isolierenden Schicht und auf der gegenüberliegenden Seite der Grundschicht angeordnet ist, wobei dieser Film aus leitendem Material eine Öffnung aufweist, die im wesentlichen mit der Öffnung in dem genannten Film übereinstimmt.
12. Detektor nach den Ansprüchen 9 bis i1, dadurch g e -

k e η η z- e i c h net, daß Dichtungen zwischen der schicht-

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artigen Baueinheit und dem Gehäuse um die Kammer herum und weiter zwischen dem Deckel und der schichtartigen Baueinheit angeordnet sind.
13. Detektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kanten der schichtartigen Baueinheit mit Harz imprägniert sind.
14. Detektor nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtartige Baueinheit eine weitere Vielzahl dünner leitender Streifen auf der Grundschicht auf der Seite aufweist, die den ersten leitenden Streifen gegenüberliegt, wobei die weiteren Streifen so konstruiert und angeordnet sind, daß sie sich längs der Grundschicht erstrecken und jeder dieser anderen Streifen gegenüberliegende Enden aufweist, die innerhalb und außerhalb der Kammer enden, das weiter eine Schicht aus isolierendem Material über den anderen leitenden Streifen angeordnet ist, wobei die Enden der leitenden Streifen, die innerhalb der Kammer enden, mit den entsprechenden Enden der erstgenannten leitenden Streifen nicht ausgerichtet sind und die genannten Enden und die genannten Schichten Löcher aufweisen, die innen mit leitendem Material überzogen sind, wobei die überzogenen Löcher zu leitenden Streifen auf der einen Seite der Grundschicht führen, die zwischen überzogenen Löchern liegen und zu leitenden Streifen auf der anderen Seite der Grundschicht führen und die Löcher Zuleitungen von den Elektrodenelementen aufnehmen können und sich eine Einrichtung in leitender Beziehung mit den Überzügen in den Löchern auf der einen Seite der Platte befindet, damit die Zuleitungen von dieser einen Seite angelötet werden können.

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