DE2918611A1

DE2918611A1 - Geraet zur messung einer ionisierenden strahlung mit einer anschliessbaren messsonde

Info

Publication number: DE2918611A1
Application number: DE19792918611
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Girle; Hans Dipl Ing Leber
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1980-11-13
Also published as: FR2456330A1; FR2456330B1; DE2918611C2; CH647603A5

Description

Gerät zur Messung einer ionisierenden Strahlung mit einer anschließbaren Meßsonde

Die Erfindung beruht auf einem Gerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zur Messung einer ionisierenden Strahlung. Ein derartiges Meßgerät zur Messung einer ionisierenden Strahlung ist beispielsweise aus der DE-PS 11 9 8 462 bekannt. Dieses bekannte Meßgerät enthält einen aus einer Hochspannungsquelle gespeisten Strahlungsdetektor, der unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung eine der Dosisleistung der Strahlung entsprechende Impulsrate erzeugt. Außerdem, enthält das bekannte Strahlungsmeßgerät eine Anschlußvorrichtung, an die eine Meßsonde mit einem weiteren Strahlungsdetektor angeschlossen werden kann. Mittels eines Umschalters kann der Strahlungsdetektor der Meßsonde oder des Meßgerätes für die Messung ausgewählt werden. Beide Strahlungsdetektoren sind bei dem bekannten Meßgerät an den Eingang einer als monostabile Kippschaltung ausgebildeten Impulsformeranordnung angeschlossen, in der mittels eines Bereichsumschalters unterschiedliche Kapazitätswerte in der die Zeitkonstante der Kippschaltung bestimmenden RC-Schaltung eingestellt werden können. Der Impulsformeranordnung ist eine Ratemeteranordnung nachgeschaltet, die aus einem Integrationskondensator mit einem Längs- und einem Parallelwiderstand besteht. Mittels des Bereichsumschalters können in der Ratemeterschaltung des bekann- ten Gerätes unterschiedliche Zeitkonstanten eingestellt werden. Im Parallelzweig des Integrationskondensators ist ein Anzeigeinstrument angeordnet, das die der Dosis-

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leistung entsprechende Ausgangsspannung des Ratemeters anzeigt und dessen Skalen in Dosisleistungseinheiten geeicht sind. Die monostabile Kippschaltung des bekannten Gerätes enthält einen einstellbaren Widerstand, mit dem Meßabweichungen vom anzuzeigenden Sollwert ausgeglichen werden, die durch Kennlinienstreuungen der aktiven elektronischen Bauelemente der ImpulsformeranOrdnung und insbesondere des Strahlungsdetektors des Gerätes verursacht werden.

Bei dem bekannten Strahlungsmeßgerät können jedoch die Meßfehler nicht ausgeglichen werden, die durch die Streuung der Kennlinie des in den Meßsonden enthaltenen Strahlungsdetektors auftreten. Diese Streuungen sind beträchtlich und verursachen Abweichungen von über 3o % vom tatsächlich anzuzeigenden Meßwert. Zur Einengung dieser Streubreite ist es bekannt, parallel zum Strahlungsdetektor einen kleinen einstellbaren Kondensator anzuordnen, wie dies auch bei der in der DE-PS 11 98 462 dargestellten Meßsonde angedeutet ist. Damit gelingt zwar eine Verringerung der Streubreite im Bereich der Todzeit des Strahlungsdetektors; sie wird jedoch mit einer wesentlichen Ausdehnung dieses Todzeitbereiches erkauft, was einer Einengung des Meßbereiches gleichkommt. Diese Maßnahme reicht außerdem für die heute gestellten Genauigkeitsforderungen derartiger Strahlungsmeßgeräte nicht aus.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Strahlungsmeßgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art mit einer daran angeschlossenen Meßsonde so auszubilden, daß die Streuung der Kennlinie der Strahlungsdetektoren in den einzelnen Meßsonden ausgeglichen werden kann und dadurch die Anzeige des Meßwertes einer zu messenden ionisierenden Strahlung nicht oder nur geringfügig verfälscht wird.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen technischen Maßnahmen gelöst. Mit dieser Maßnahme wird in vorteilhafter Weise der Ausgleich für die Streuung der Kennlinie der Strahlungsdetektoren von einem Ausgleich der Streuung der übrigen Schaltungselemente des Strahlung smeßge rät es getrennt. Dadurch wird es möglich, die Ubertragungskennlinie eines Strahlungsmeßgerätes unabhängig von einem zur Messung verwendeten Strahlungsdetektor in eine bestimmte, normierte Lage einzustellen und diese Übertragungskennlinie mit einer zweiten Einstellung, die in der angeschlossenen Meßsonde in einem einmaligen, von der Einstellung der Ubertragungskennlinie unabhängigen Vorgang vorgenommen wird, soweit zu verschieben, daß damit die Streuung der Kennlinie des Strahlungsdetektors in der Sonde ausgeglichen wird. Auf diese Weise können sämtliche Meßsonden von Strahlungsmeßgeräten mit der gleichen ubertragungskennlinie untereinander ausgetauscht werden, ohne daß dadurch wesentliche Meßfehler in der Anzeige der Meßgeräte auftreten.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Mit den Maßnahmen des Anspruches 2 wird vermieden, daß das Strahlungsmeßgerät bei einer nicht angeschlossenen Meßsonde einen Meßwert anzeigt, der tatsächlich nicht vorhanden ist. Durch die Maßnahme des Anspruches 3 ist eine geringere Anzahl Kontakte für die Anschlußvorrichtung erforderlich. Die Maßnahmen des Anspruches 4 erlauben insbesondere die Einstellung einer normierten Ubertragungskennlinie des Strahlungsmeßgerätes auch bei der Einstellung mehrerer Meßbereiche. Anspruch 5 gibt ein vorteilhaftes Verfahren an zur Anpassung einer Meßsonde an ein Strahlungsmeßgerät, an das es angeschlossen ist.

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i.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen

Figur 1 ein Strahlungsmeßgerät mit einer angeschlossenen Meßsonde zur Messung einer ionisierenden

Strahlung in einer schematischen Darstellung,

Figur 2a das Diagramm der Kennlinien von Meßsonden mit gleichartigen Strahlungsdetektoren _f

Figur 2b das danebengestellte Diagramm der Übertragungskennlinie eines Strahlungsmeßgerätes, dessen

Übertragungskennlinie auf einen Strahlungsdetektor mit einer Kennlinie nach Figur 2a abgestimmt ist,

Figur 3 ein in Figur 1 dargestelltes Strahlungsmeßgerät in einer Schaltung zur Einstellung der normier

ten Übertragungskennlinie,

Figur 4 ein weiteres Strahlungsmeßgerät mit einer angeschlossenen, einschaltbaren Meßsonde zur Messung einer ionisierenden Strahlung in einer teilweise ausführlicheren Schaltungsdarstellung.

Das in Figur 1 dargestellte Strahlungsmeßgerät 1 ist über die Kontakte 2 bis 5 einer Steckvorrichtung einer Meßsonde 6 mit einem Strahlungsdetektor 7 angeschlossen. Die Anode des Strahlungsdetektors 7, an der unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung auf den Strahlungsdetektor eine Rate zeitlich statistisch verteilter Impulse auftritt, ist über die Arbeitswiderstände 8 und 9

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und den Anschlußkontakt 5 mit einer Hochspannungsquelle Io verbunden, während die Kathode des Strahlungsdetektors über den Anschlußkontakt 2 an das Bezugspotential des Strahlungsmeßgerätes angeschlossen ist. Die im Strahlungsdetektor 7 erzeugten Impulse gelangen über einen Kondensator 11 der Meßsonde und Anschlußkontakt 4 zu einem Impulsverstärker 12, an dessen Ausgang eine Impulsformeranordnung 13 angeschlossen ist. Diese wandelt die Eingangsimpulse 14 in Ausgangsimpulse 15 konstanter Strom-Zeit-

To fläche um, die in eine der Impulsformeranordnung nachgeschaltete Ratemeteranordnung 16 gelangen. Letztere enthält einen Integrationskondensator 17 mit einem Längswiderstand 18 und einem als Spannungsteiler mit den Widerständen 19 und 2o gebildeten Parallelwiderstand. Die Ausgangsimpulse 15 der Impulsformeranordnung 13 bilden am Integrationskondensator 17 eine der Impulsrate der Ausgangsimpulse 15 proportionale Spannung, die von einem Gleichspannungsverstärker 21 verstärkt und in einer beispielsweise in Dosisleistungseinheiten geeichten Anzeigevorrichtung 22 angezeigt wird.

Im Diagramm der Figur 2a sind Kennlinien gleichartiger Strahlungsdetektoren 7 in unterschiedlichen Meßsonden 6 dargestellt, wobei die Kennlinie 23 die mittlere oder Nenn-Kennlinie der gleichartigen Strahlungsdetektoren 7 ist und die Kennlinien 24 und 25 beispielsweise Kennlinien von Strahlungsdetektoren jeweils am äußeren Rand des vom Hersteller zugelassenen Fertigungsstreufeldes sind. Die Abszisse enthält in einer logarithmischen Teilung die Dosisleistung DL in R/h einer auf die Meßsonde einwirkenden ionisierenden Strahlung j die Ordinate die zugehörige am Impulsausgang 4 der Meßsonde auftretende Impulsrate ebenfalls in einer logarithmischen Teilung.

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Aus dem Diagramm ist zu erkennen, daß verschiedene an ein Strahlungsmeßgerät 1 angeschlossene gleichartige Meßsonden 6 infolge der Kennlinienstreuung der darin verwendeten Strahlungsdetektoren 7 in einem ionisierenden Strahlungsfeld mit der Dosisleistung X₁ unterschiedliche Impulsraten y., y« oder y, erzeugen, die erheblich auseinander liegen können und so in dem Strahlungsmeßgerät zu erheblichen Fehlanzeigen führen.

In Figur 2b ist die Übertragungskennlinie 26 des in Figur 1 dargestellten Strahlungsmeßgerätes dargestellt.

Die senkrechte Achse in diesem Diagramm ist an sich die Abszisse und enthält die Impulsrate am Eingang 4 des Strahlungsmeßgerätes 1 in der gleichen Darstellung wie die Ordinate des Kennliniendiagramms der Figur 2a der Meßsonden. Die waagerechte Achse in diesem Diagramm ist die Ordinate und enthält in einer logarithmischen Teilung die Anzeigewerte auf der Skala 27 der Anzeigevorrichtung 22 des Strahlungsmeßgerätes, die beispielsweise in den Dosisleistungseinheiten Röntgen pro Stunde (R/h) geeicht ist. Die Lage der übertragungskennlinie 26 ist an sich von den elektrischen Werten der in dem Strahlungsmeßgerät verwendeten elektrischen Bauelemente abhängig und kann durch einen einstellbaren Widerstand 28, der aus einer Gleichspannungsquelle 29 gespeist wird, so verändert werden, daß sie in der einander entsprechenden Darstellung der Diagramme in Figur 2a und Figur 2b in die gleiche Lage kommt wie Nenn-Kennlinie im Kennliniendiagramm der Figur 2a. Zur Einstellung dieser Normallage der übertragungskennlinie 26 des Strahlungsmeßgerätes 1 wird an den Eingang des Strahlungsmeßgerätes zwischen die Anschlußkontakte 2 und 4 ein Impulsgenerator 3o angeschlossen und parallel zum

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fußpunktseitigen Teilwiderstand2o des Parallelwiderstandes 19/2o zum Integrationskondensator 17 ein Festwiderstand 31 mit einem bestimmten_r für alle Strahlungsmeßgeräte gleichen Widerstandswert an die Anschlußkontakte 2 und 3 angeschlossen, wie in Figur 3 dargestellt ist. Der Impulsgenerator ist auf eine Impulsfrequenz f eingestellt, die eine gleichgroße Impulsrate IR auf dem noch logarithmisch linearen Teil der Nenn—Kennlinie 23 ersetzt und einer Dosisleistung χ eines auf die Meßsonde einwirkenden ionisierenden Strahlungsfeldes entspricht. Danach wird durch Verstellen des einstellbaren Widerstandes 28 die Strom-Zeitfläche des Ausgangsimpulses 15 der Impulsformeranordnung 13 solange verändert, bis beispielsweise der Zeiger 32 der Anzeigevorrichtung 22 einer die Dosisleistung χ kennzeichnenden Marke 33 auf der Skala 27 gegenübersteht. Dieser Ablgeichvorgang ist im Diagramm der Figur 2b durch die dick ausgezogene Frequenzlinie 34 und die zugehörige dick ausgezeichnete Anzeigelinie 35 veranschaulicht.

Die Meßsonde 6 enthält außerdem zwischen den Anschlußkontakten 2 und 3 einen einstellbaren Widerstand 36, der im an das Meßgerät 1 angeschlossenen Zustand der Meßsonde 6 (Figur 1) parallel zum fußpunktseitigen Widerstandsteil 2o des geteilten Parallelwiderstandes 19/2o zum Integrationskondensator 17 angeordnet ist und dessen Mittelwert seines Widerstandes etwa gleich dem Widerstandswert des Festwiderstandes 31 ist. Durch Verstellen des einstellbaren Widerstandes 36 kann das Spannungsteilerverhältnis der Ratemeter anordnung 16 verändert v/erden, wodurch die Lage der normierten Übertragungskennlinie 26 des Strahlungsmeßgerätes verändert wird. In einem ionisierenden Strahlungsfeld beispielsweise der Dosislei-

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ORIGINAL INSPECTED

stung χ wird der Einstellwiderstand 36 der Sonde solange verändert, bis die Anzeigevorrichtung 22 in dem normierten Strahlungsmeßgerät 1, an das die Sonde 6 angeschlossen ist, den Wert χ der Dosisleistung anzeigt.

Damit ist der Widerstandswert' des einstellbaren Widerstandes 36 in der Sonde eindeutig und einmalig auf die Kennlinie des in der Sonde enthaltenen Strahlungsdetektors 7 abgestimmt, in der Weise, daß beispielsweise der eingestellte Widerstand 36 für eine Sonde mit der Kennlinie 24 die Übertragungskennlinie 26 des Meßgerätes 1 in die Lage 37 einstellt oder die Einstellung des Widerstandes 36 einer anderen Sonde mit der Kennlinie 25 die Übertragungskennlinie 26 des Strahlungsmeßgerates 1 in die Lage 38 einstellt. Auf diese Weise erzeugen die unterschiedlichen Impulsraten verschiedener Meßsonden im gleichen Strahlungsfeld einer ionisierenden Strahlung wieder etwa den gleichen Anzeigewert x^r- im Strahlungsmeßgerät 1, wie durch die Linien 39, 4o, 41 für die unterschiedlichen Impulsraten y-, y₂, y₃ in den Figuren

2a und 2b angedeutet ist.

In Figur 4 ist ein weiteres Strahlungsmeßgerät 42 mit einer daran angeschlossenen Meßsonde 43 dargestellt, die einen Strahlungsdetektor 44 mit den Arbeitswiderständen 45 und 46 enthält. Die Meßsonde ist über An-Schlußkontakte 47 bis 51 einer Anschlußvorrichtung an das Meßgerät angeschlossen. Die im Strahlungsdetektor 44 unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung erzeugte Impulsrate wird in der Meßsonde in einem Impulsverstärker 52 verstärkt und gelangt über den Anschlußkontakt 48 an den Eingang des Strahlungsmeßgerates . Letzteres enthält in seinem Gehäuse einen eingebauten Strahlungsdetektor 53, der ebenfalls über Ar-

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beitswiderstände 54 und 55 und die Kontakte 56 eines Sondenwahlschalters 57 an eine Spannungsversorgungsanordnung 58 des Strahlungsmeßgerätes angeschlossen ist und dessen unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung erzeugte Impulsrate ebenfalls von einem Impulsverstärker 59 verstärkt wird. Die Impulsformeranordnung des Strahlungsmeßgerätes 42 ist eine monostabile Kippschaltung 6o mit den Transistoren 61 und 62, den Arbeitswiderständen 63 und 64 und einer RC-Zeitschaltung mit einem Bereichswahlschalter 65, den von einer Ebene 7o des Bereichswahlschalters anwählbaren Kondensatoren 66 bis 68 und einem Widerstand 69. Außerdem enthält die Zeitschaltung drei von einer zweiten Ebene 71 des Bereichswahlschalters 65 anwählbare Einstellwiderstände 72 bis 74, an deren gemeinsamen Anschlußpunkt zwei weitere,den Strahlungsdetektoren 44 und 53 zugeordnete, mittels der Kontakte 75 des Sondenschalters 57 auswählbare Einstellwiderstände 76 und 77 angeschlossen sind. Der dem Strahlungsdetektor 44 in der Meßsonde 43 zugeordnete Einstellwiderstand 76 ist in der Meßsonde angeordnet und über Anschlußkontakte 49 und 5o mit dem Strahlungsmeßgerät 42 verbunden. Mit den Kontakten 78 des Sondenwahlschalters 57 kann der Eingang der monostabilen Kippschaltung 6o über einen Trennkondensator wahlweise an den Ausgang der Meßsonde 43 oder den Ausgang des Impulsverstärkers 59 für den in das Strahlungsmeßgerät eingebauten Strahlungsdetektor 53 angeschlossen werden. An den Ausgang der monostabilen Kippstufe 6o ist eine Ratemeteranordnung angeschlossen, die aus einem Integrationskondensator 8o, einem Längswiderstand 81 und dem Innenwiderstand eines Anzeigeinstrumentes 82 als Parallelwiderstand besteht. Mittels des Bereichswahlschalters 65 kann der Meßbereich des Strahlungsmeßgerä-

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tes in beispielsweise drei Anzeigebereiche aufgeteilt werden, wobei jedem Anzeigebereich durch die auswählbaren Kondensatoren 66 bis 68 und Einstellwiderstände 72 bis 74 eine eigene Strom-Zeitfläche der Ausgangsimpulse der monostabilen Kippschaltung zugeordnet ist. An den mit der Ebene 71 des Bereichswahlschalters 65 auswählbaren Einstellwiderständen kann für jeden Bereich die Normallage (z.B. 26 in Figur 2b) der Übertragungskennlinie des Strahlungsmeßgerätes eingestellt werden. Mit dem dem Strahlungsdetektor 44 in der Meßsonde 43 zugeordneten Einstellwiderstand 76 und dem im Strahlungsdetektor 53 im Strahlungsmeßgerät zugeordneten Einstellwiderstand 77 wird die Verschiebung der Übertragungskennlinie des Strahlungsmeßgerätes durch eine· entsprechende Veränderung der Strom-Zeitfläche der Ausgangsimpulse der monostabilen Kippschaltung zur Kompensation der Abweichung der Kennlinie des zur Messung angeschlossenen Strahlungsdetektors des Gerätes oder einer Sonde von der Detektor-Nenn-Kennlinie 23 (Figur 2a) eingestellt. Damit ist die Einstellung des Einstellwiderstandes 76 in der Meßsonde 43 dem darin angeordneten Strahlungsdetektor zugeordnet und die Meßsonde an entsprechend ausgebildeten Strahlungsmeßgeräten ohne einen zusätzlichen erheblichen Meßfehler austauschbar.

2 Blatt Zeichnungen

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L e e r s e i t

Claims

Graetz GmbH und Co OHG ο η 4 O C 1 Λ

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Altena

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Patentansprüche

1J Gerät zur Messung einer ionisierenden Strahlung mit einer über eine Anschlußvorrichtung an das Gerät anschließbaren Meßsonde, die wenigstens einen unter der Einwirkung einer ionisierenden Strahlung eine von der Dosisleistung abhängige elektrische Impulsrate erzeugenden Strahlungsdetektor enthält, ferner mit einer Impulsformeranordnung und einer die Impulsrate integrierenden Ratemeteranordnung, die beide eine eine Zeitkonstante bestimmende RC-Schaltung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßsonde (6, 43) ein einstellbarer Widerstand (3 6, 76) angeordnet ist, der Bestandteil der RC-Schaltung der Impulsformeranordnung (13, 6o) oder Bestandteil der RC-Schaltung der Ratemeteranordnung (16) ist und über Kontakte (2, 3, 49, 5o) der Anschießvorrichtung mit dieser RC-Schaltung verbunden ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gerätes zwischen den Kontakten (2, 3, 49, 5o) der Anschlußvorrichtung, an die der einstellbare Widerstand (36, 76) in der Meßsonde (6, 43) angeschlossen ist, ein Festwiderstand (2o, 69) angeordnet ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 _r dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontakte (2, 5o) der Anschlußvorrichtung, an die der einstellbare Widerstand (36, 76)

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der Meßsonde (6, 43) angeschlossen ist, mit einem Pol einer die Meßsonde versorgenden Spannungsquelle (To, 58) verbunden ist.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der RC-Schaltungen im Gerät wenigstens einen weiteren einstellbaren Widerstand (28, 72...) zur Einstellung der Kompensation des Meßfehlers des Gerätes ohne Berücksichtigung der Kennlinienstreuung der Strahlungsdetektoren (7, 44, 53) enthält.
5. Verfahren zur Einstellung des einstellbaren Widerstandes in einer an ein Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeschlossenen Meßsonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (6, 43) in einem Strahlungsfeld einer ionisierenden Strahlung einer bekannten Dosis oder Dosisleistung (Xo) angeordnet wird, die im logarithmisch linearen Teil der Kennlinie (23, 24, 25) des Strahlungsdetektors (7, 44) der Meßsonde liegt, und daß der Widerstandswert des einstellbaren Widerstandes (36, 76) in der Meßsonde solange verändert wird, bis eine Anzeigevorrichtung (22) des Gerätes eine Ausgabe erzeugt, die mit dem Zahlenwert der bekannten Dosis oder Dosisleistung oder mit einer diesen Zahlenwert darstellenden Markierung (33) eines Anzeigefeldes (27) der Anzeigevorrichtung übereinstimmt.

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