DE2920919A1 - Sich selbst mit leistung versorgender strahlungsdetektor - Google Patents
Sich selbst mit leistung versorgender strahlungsdetektorInfo
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Description
drying. Ernst Stratmann
PAT E N TAN WA LT
D-4OOO DÜSSELDORF 1 ■ SCHADOWPLATZ 9
D-4OOO DÜSSELDORF 1 ■ SCHADOWPLATZ 9
Düsseldorf, 22. Mai 1979
■Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.
Pittsburgh, Pa., V. St. A.
Sich selbst mit Leistung versorgender Strahlungsdetektor ·
"Die Erfindung betrifft sich selbst mit Leistung versorgende
Strahlungsdetektoren, insbesondere gammaflußempfindliche Detektoren.
Ein sich selbst mit Leistung versorgender Strahlungsdetektor braucht kein Antriebspotential, um einen Signalstrom zu
erzeugen. Der Signalstrom ergibt sich aus der Differenz zwischen Elektronenströmen, die zwischen der inneren Emitterelektrode
und der koaxialen äußeren Kollektorelektrode infolge von Neutronen- oder Gammaflußwechselwirkungen mit der Kollektor-
und der Emitterelektrode erzeugt wird.
Gammaflußempfindliche sich selbst mit Leistung versorgende
Detektoren benutzen ein hochdichtes Emittermaterial mit niedrigem Neutronenquerschnitt und hohem Atomgewicht, wie Platin, Blei,
Wismuth, Tantal oder Wolfram. Das Kollektormaterial ist auch
ein Material mit niedrigem Neutronenquerschnitt wie ein Stahl mit hohem Nickelgehalt. Der Gammafluß von einem Kernreaktor
erzeugt aufgrund der Wechselwirkung mit der Kollektorelektrode einen nach innen gerichteten Strom und aufgrund der Wechselwirkung
von Gammaphotonen mit dem Emitter einen nach außen gerichteten Strom. Die Nettodifferenz zwischen diesen Strömen wird
als Signalstrom gemessen, der den Reaktorzustand anzeigt.
909860/064 6
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-A-
Die typischen sich selbst mit Leistung versorgenden gammaempfindlichen
Detektoren des Standes der Technik wurden typischerweise mit einem Emitter aus massivem Platin hergestellt, wobei dieser
einen Durchmesser von etwa 0,51 mm aufwies.
Es wurde ermittelt, daß sich eine Empfindlichkeitsverbesserung bei einem Platinemitterdetektor erreichen läßt, wenn der Durchmesser
des Emitters erhöht wird. Die Empfindlichkeit derartiger Platindetektoren kann verdoppelt werden, indem der Emitterdurchmesser
auf etwa 2 mm erhöht wird. Weitere Analysen von Emittern mit derartig vergrößertem Durchmesser und des Elektronensignalerzeugungsmechanismus
haben zu der Erkenntnis geführt, daß sich noch eine weitere Verbesserung der Detektorempfindlichkeit
erreichen läßt, wie anhand der Fig. 3 noch näher erläutert werden wird, die eine herkömmliche sich selbst mit Leistung versorgende
Detektorstruktur zeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannte Detektorstruktur bezüglich ihrer Empfindlichkeit noch zu verbessern.
Eine Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Erkenntnis, daß der vom zentralen Emitter resultierende Elektronenstrom
aufgrund von Gammastrahlen entsteht, die durch den Emitter hindurchtreten und an dessen entfernter Seite in Wechselwirkung
mit ihm treten und nach außen tretende Elektronen erzeugen. Eine Gammawechselwirkung auf der Eingangs- oder Auftreffseite
des Emitters erzeugt dagegen Elektronen, die weiter in den Emitter hineinwandern und nicht in der Lage sind, aus dem Emitter
auszutreten. Wenn der Emitterdurchmesser erhöht wird, müssen die eintretenden Gammastrahlen einen größeren Weg durch das
Emittermaterial hindurch zurücklegen, um die entfernte Seite des Emitters zu erreichen. Da das Emittermaterial ein hohes
Atomgewicht und eine hohe Dichte aufweist, werden die eintretenden Gammastrahlen beim Hindurchtreten durch das Emittermaterial
gedämpft und daher wird ein geringerer nach außen gerichteter Elektronenstrom auftreten.
909860/0646
Erfindungsgemäß besteht der gammaflußempfindliche sich selbst
mit Leistung versorgende Strahlungsdetektor aus einem zentralen leitenden Emitter, einer um diesen Emitter herum angeordneten
Isoliereinrichtung sowie einem leitenden, im wesentlichen röhrenförmigen äußeren Kollektormantel, der um die Isoliereinrichtung
herum angeordnet ist, wobei der Emitter ein röhrenförmiges Glied ist, bei dem Isoliereinrichtungen sich innerhalb des Gliedes
befinden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
Es zeigt:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines sich selbst mit
Leistung versorgenden Strahlungsdetektors gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II der Fig. 1;
und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines sich selbst mit Leistung versorgenden Detektors gemäß dem Stand der Technik,
um den Elektronenaustrittenergiebereich für einen derartigen Detektor zu erläutern.
In den Fig. 1 und 2 ist ein gammaflußempfindlicher, sich selbst
mit Leistung versorgender Strahlungsdetektor 10 gezeigt, der aus einer leitenden rohrförmigen Emitterelektrode 12 besteht,
mit einer Isoliereinrichtung 14 sowohl innerhalb als auch um die rohrförmige Emitterelektrode 12 herum, um die rohrförmige
Emitterelektrode 12 von der koaxialen äußeren leitenden Kollektorelektrode
16 zu isolieren.
Die rohrförmige leitende Emitterelektrode 12 ist aus einem hochdichten
Metall mit niedrigem Neutronenquerschnitt wie Platin, Blei, Wismuth, Tantal oder Wolfram hergestellt. Die rohrförmige
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Emitterelektrode sollte hohe Temperaturfestigkeit, aber auch ausreichende Bearbeitbarkeit besitzen, um die Herstellung zu
erleichtern. Der rohrförmige Emitter 12 besitzt vorzugsweise
einen äußeren Durchmesser von etwa 2 mm, während die Rohrwanddicke zwischen 0,13 und 0,25 mm liegt. Die Isolationseinrichtung
14 besteht aus einem Material, das gegenüber hoher Temperatur
und gegenüber Strahlung widerstandsfähig ist und dessen elektrischer Widerstand unter allen Bedingungen sehr hoch bleibt,
wobei es sich beispielsweise um dicht kompaktiertes Aluminiumoxyd oder Magnesiumoxyd handelt. Die Isoliereinrichtung 14 füllt
den rohrförmigen Emitter und ist auch zwischen dem rohrförmigen Emitter und dem Kollektor mit einer Dicke von etwa 0,51 mm angeordnet.
Der koaxiale leitende Kollektor 16 wird typischerweise aus einem hochtemperaturfesten Material mit niedrigem Neutronenquerschnitt
wie Inconel-Stahl oder einem anderen derartigen
Stahl mit hohem Nickelgehalt hergestellt. "Inconel" ist ein Material der International Nickel Company. Der Kollektor besitzt
eine typische Wanddicke von etwa 0,25 mm, so daß der äußere Durchmesser des Detektors etwa 3,56 mm beträgt.
Die in Fig. 3 wiedergegebene Darstellung eines Detektors gemäß
dem Stand der Technik zeigt eine massive Emitterelektrode mit mehreren konzentrischen Kreisen, die mit verschiedenen Durchmessern
innerhalb des Emittergebietes eingezeichnet sind. Der äußerste Kreis, der der äußeren Oberfläche des Emitters am
nächsten liegt, erläutert die Entfernung, die ein Elektron mit der Energie von 0,25 MeV überbrückt, um den Emitter zu verlassen,
nachdem ein solches Elektron durch eine Gammastrahlwechselwirkung mit dem Emittermaterial erzeugt wurde. Elektronen dieser
Energie, die weiter innen innerhalb des Emitters erzeugt werden, werden den Emitter nicht verlassen. Die nachfolgenden weiter
innen liegenden Kreise erläutern die Bereiche für Elektronen mit Energien von 0,5, 1,0 und 2,0 MeV, sie zeigen, daß nur die
Elektronen mit der größten Energie aus dem Zentralbereich des Emitters austreten können. Es sollte erkannt werden, daß ein
größerer Teil der Elektronen, die durch den Gammafluß eines kommerziellen Nuklearreaktorkerns erzeugt werden, Energien auf-
_ 7 —
weisen, die geringer als etwa 1 MeV sind.
weisen, die geringer als etwa 1 MeV sind.
Dies bedeutet, daß der zentrale Teil des Emitters nur einen
geringen Beitrag zum Signalstrom liefert und daher wirksam entfernt werden kann, ohne daß der Teil des Emitters, der zum Signalstrom beiträgt, wesentlich verringert wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Gesamtemitterdurchmesser erhöht wird, um so die Empfindlichkeit der Einrichtung zu erhöhen. Gleichzeitig wird durch Entfernung des Zentralbereiches des Emitters bei der rohrförmigen Konstruktion des Emitters die Dämpfung
der Gammastrahlen verringert, die durch den Emitter hindurchtreten. Eine derartig verringerte Dämpfung führt zu größerer
Gammawechselwirkung in der entfernten Seite des Emitters, während die Gammastrahlen durch den Emitter hindurchtreten, wodurch ein insgesamt größerer Signalstrom erzeugt wird.
geringen Beitrag zum Signalstrom liefert und daher wirksam entfernt werden kann, ohne daß der Teil des Emitters, der zum Signalstrom beiträgt, wesentlich verringert wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Gesamtemitterdurchmesser erhöht wird, um so die Empfindlichkeit der Einrichtung zu erhöhen. Gleichzeitig wird durch Entfernung des Zentralbereiches des Emitters bei der rohrförmigen Konstruktion des Emitters die Dämpfung
der Gammastrahlen verringert, die durch den Emitter hindurchtreten. Eine derartig verringerte Dämpfung führt zu größerer
Gammawechselwirkung in der entfernten Seite des Emitters, während die Gammastrahlen durch den Emitter hindurchtreten, wodurch ein insgesamt größerer Signalstrom erzeugt wird.
ES/jn 3
909850/QS4S
Le
e r s e
ite
Claims (6)
1. Gammaflußempfindlicher, sich selbst mit Leistung versorgender Strahlungsdetektor, gekennzeichnet durch einen zentralen
leitenden Emitter (12), um den Emitter (12) angeordnete
Isoliereinrichtungen und durch einen im wesentlichen rohrförmigen, leitenden äußeren Kollektormantel (16),
der um die Isoliereinrichtung (14) angeordnet ist, wobei der Emitter (12) ein rohrförmiges Glied mit einer innerhalb
des Gliedes angeordneten Isoliereinrichtung (14) ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (12) koaxial bezüglich des leitenden Kollektormantels
(16) angeordnet ist.
3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Emitter (12) ein verhältnismäßig dünnwandiges rohrförmiges Glied ist.
4. Detektor nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (12) aus einem leitfähigen Material mit
hohem Atomgewicht, niedrigem Neutronenquerschnitt und hoher Temperaturwiderstandsfähigkeit besteht.
ORIGINAL INSPECTED
Postschecks berlin west (BLZ 10010010) 132736-109· deutsche bank (BLZ 300 700 10) 6160253
29209 1
5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des rohrförmigen Emitters (12) Platin, Blei, Wismuth,
Tantal oder Wolfram ist.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des rohrförmigen Emitters (12) Platin ist und
daß der äußere Durchmesser des rohrförmigen Platinemitters (12) etwa 2 mm beträgt, während die Wanddicke des rohrförmigen
Emitters (12) zwischen 0,13 und 0,25 mm liegt.
Beschreibung:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/911,578 US4238676A (en) | 1978-06-01 | 1978-06-01 | Gamma flux responsive self-powered detector with a tubular emitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2920919A1 true DE2920919A1 (de) | 1979-12-13 |
Family
ID=25430499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (6)
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CA (1) | CA1122336A (de) |
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FR (1) | FR2427616B1 (de) |
GB (1) | GB2022921B (de) |
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- 1979-06-01 JP JP6756579A patent/JPS55499A/ja active Pending
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GB2022921B (en) | 1982-09-02 |
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