DE3025489A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING IONIZING RADIATION - Google Patents
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Description
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Verfahren und Gerät zur Messung von Ionisierungsstrahlung Method and device for measuring ionizing radiation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zur Messung von Ionisierungsstrahlung.The present invention relates to a method and apparatus for measuring ionizing radiation.
Das verwendete System umfaßt als Detektor ein Meßgerät mit Impulszählung, etwa einen Geiger-Müller-Zähler (G-M), eine Meßschaltung und ein Anzeigegerät.The system used comprises a measuring device with pulse counting, such as a Geiger-Müller counter (G-M), as a detector Measuring circuit and a display device.
In der vorliegenden Erfindung wird der G-M-Zähler zur Strahlungsmessung in einer Weise verwendet, die von den gegenwärtig bekannten Verfahren abweicht, bei denen die Anzahl der Pulse vom G-M-Zähler pro Zeiteinheit gemessen werden, wobei die Zahl proportional zur HtrahlungBintensität ist. Das gegenwärtige Meßsystem weist eine Reihe von Kachteilen auf, die bei der vorliegenden Erfindung vermieden werden.In the present invention, the G-M counter is used to measure radiation is used in a manner that differs from currently known methods in which the number of pulses are measured by the G-M counter per unit of time, with the Number is proportional to the radiation intensity. The present one The measuring system has a number of tile parts which are avoided in the present invention.
Aufgrund des Einflusses der Totzeit ist die Kennlinie des Zählers (Pulsfrequenz als Funktion der Bestrahlungsrate) nicht linear, da die Pulsfrequenz entsprechend niedriger wird, wenn die Bestrahlungsrate steigt. Aus diesem Grunde muß immer eine Linearisierung erfolgen, und zwar entweder mit einer eigenen Linearisierungsschaltung oder aber durch Anpassung der Skaleneinteilung des Meßgerätes entsprechend der Kennlinie des G-M-Zählers. Außerdem muß das Meßgerät an zwei oder mehr Meßpunkten für die Bestrahlungsrate geeicht werden, da die mangente der Kennlinien von G-M-Zählern keinen konstanten Winkel hat.Due to the influence of the dead time, the characteristic curve of the counter (pulse frequency as a function of the irradiation rate) is not linear, since the pulse frequency becomes correspondingly lower when the irradiation rate increases. For this reason, linearization must always take place, either with a dedicated linearization circuit or by adapting the scale graduation of the measuring device according to the characteristic curve of the GM counter. In addition, the measuring device must be calibrated at two or more measuring points for the irradiation rate, since the m angente of the characteristics of GM counters does not have a constant angle.
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Die Eigenschaften der neuen Erfindung werden in den Ansprüchen dargelegt.The features of the new invention are set out in the claims set out.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann der Einfluß der Totzeit als ein Faktor, der die Linearität beeinflußt, ausgeschaltet werden. Der G-M-Zähler kann über einen Meßbereich von mehr als 5 Zehnerpotenzen linear betrieben werden, was eine Erweiterung des linearitätsbereichs bedeutet. Wegen der Linearität kann das Meßgerät durch einen einzigen Meßpunkt für die Bestrahlungsrate geeicht werden, was die industrielle Fertigung der Strahlungsmeßgeräte erheblich vereinfacht.With the present invention, the influence of dead time as a factor influencing linearity can be eliminated will. The G-M counter can be operated linearly over a measuring range of more than 5 powers of ten, what means an extension of the linearity range. Because of the Linearity can be calibrated the measuring device by a single measuring point for the irradiation rate, what the industrial Production of radiation measuring devices is considerably simplified.
Die Lebensdauer eines G-M-Zählers ist begrenzt. Bei den "bekannten Meßsystemen beträgt die maximale Pulszahl, die mit dem Zähler erzielt werden kann, bis das Löschgas verbraucht ist und der Zähler unbrauchbar wird, in der GrößenordnungThe service life of a G-M meter is limited. Both "Known measuring systems is the maximum number of pulses that can be achieved with the counter until the extinguishing gas is used up is and the meter becomes unusable, in the order of magnitude
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von 10 . Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung läßt sich die Lebensdauer des Zählers bei höheren Bestrahlungsraten verlängern.
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of 10 . The present invention can extend the life of the counter at higher exposure rates.
Theoretisch bietet die Erfindung die Möglichkeit, als Detektor jedes beliebige gasgefüllte Rohr zu verwenden, dessen Gasdruck zum Auslösen einer Ionen-"Lawine" ausreicht. Mit der vorliegenden Erfindung kann der Stromverbrauch verringert werden, was einen wesentlichen Faktor mit Hinblick auf die Betriebseigenschaften der zur Spannungsversorgung von tragbaren Meßgeräten dienenden Batterieen oder Akkumulatoren darstellt.Theoretically, the invention offers the possibility of being used as a detector to use any gas-filled tube with sufficient gas pressure to trigger an ion "avalanche". With the present Invention, power consumption can be reduced, which is an important factor in terms of operating characteristics the batteries or accumulators used to supply power to portable measuring devices.
j£s folgt nun eine Beschreibung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, erläutert in Verbindung mit den Abbildungen aus Figur 1, 2 und 3·There now follows a description of the invention on the basis of a Embodiment, explained in connection with the figures from Figures 1, 2 and 3
Figur 1 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Gerätes.Figure 1 is a block diagram of the apparatus of the invention.
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Figur 2 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der ü)r fin dung.Figure 2 is a timing chart for explaining the operation of the finding.
Figur 3 zeigt die Meßergebnisse, die mit dem erfindungsgemäßen Gerät aus Figur 1 erzielt wurden.Figure 3 shows the measurement results obtained with the inventive Device from Figure 1 were achieved.
In Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 1 eine Hochspannungsquelie für die Versorgung mit Betriebsspannung für den Geiger-Müller-Zähler 2 bezeichnet; 3 ist ein Kondensator, 4 ist ein von der IvTeßschaltung 5 betriebener Schalter und 6 ist ein Anzeigegerät.In Figure 1, the reference numeral 1 is a high voltage source for the supply of operating voltage for the Geiger-Müller counter 2; 3 is a capacitor, 4 is a from the IvTeß circuit 5 operated switch and 6 is a Display device.
In Figur 2 bedeutet tL™ die Spannung am Geiger-Müller-Zähler, t ist die Zeitachse und τ.., tp und t·, sind individuelle Punkte auf dieser Zeitachse. Als erstes betrachte man einen Fall, bei dem die Meßschaltung 5 den Schalter 4 für eine kurze Zeitdauer schließt und dann wieder öffnet. Der Kondensator 3 ist nicht geladen, weshalb die Spannung von der Hochspannungsquelle 1 voll auf den G-M-Zähler 2 wirkt. Gleichzeitig mit dem Schließen des Schalters 4 wird eine Zeituhr in der Meßschaltung gestartet. Dieser Augenblick ist in Figur 2 mit t1 gekennzeichnet.In FIG. 2, tL ™ means the voltage on the Geiger-Müller counter, t is the time axis and τ .., tp and t ·, are individual points on this time axis. First consider a case where the measuring circuit 5 closes the switch 4 for a short period of time and then opens it again. The capacitor 3 is not charged, which is why the voltage from the high-voltage source 1 acts fully on the GM counter 2. At the same time as the switch 4 is closed, a timer is started in the measuring circuit. This instant is marked in FIG. 2 with t 1 .
Wenn der Geiger-Müller-Zähler 2 eine Strahlungsmenge feststellt, tritt im Zählerrohr Ionisation auf und der Zähler wird leitend. Dieser Zeitpunkt ist in Figur 2 mit ±2 &e~ kennzeichnet.When the Geiger-Müller counter 2 detects an amount of radiation, ionization occurs in the counter tube and the counter becomes conductive. This point in time is identified in FIG. 2 with ± 2 & e ~ .
Der auf diese Weise erzeugte Strom, der von der Hochspannungsquelle durch den G-M-Zähler 2 und den Kondensator 3 zurück zur Hochspannungsquelle fließt, lädt den Kondensator 3 auf. Während auf diese Weise die Spannung im Kondensator steigt,The electricity generated in this way, that of the high voltage source flows through the GM counter 2 and the capacitor 3 back to the high voltage source, charges the capacitor 3. While in this way the voltage in the capacitor rises,
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sinkt dementsprechend die Spannung am G-M-Zähler, während die Spannung von der Hochspannungsquelle gleich bleibt. Am Ende dieser Spannungsabnähme am G-M-Zähler hört der Ionenfluß durch den Zähler ganz auf, wenn die Ladung des Kondensators einen genügend hohen Wert erreicht hat. Wenn für den Kondensator eine niedrige Kapazitanz gewählt wird, kann der Kondensator rasch aufgeladen werden, wodurch der Strompuls durch den G-M-Zähler verkürzt wird, was die betriebliche Lebensdauer des G-M-Zählers erhöht.accordingly, the voltage on the G-M counter decreases while the voltage from the high voltage source remains the same. At the end of this voltage decrease on the G-M counter, the flow of ions stops by the counter all the way up when the charge on the capacitor has reached a sufficiently high value. If for the capacitor If a low capacitance is chosen, the capacitor can be charged quickly, causing the current pulse to flow through the G-M counter is shortened, resulting in the operational life of the G-M counter increases.
Die Meßschaltung 5 weist die Ionisation im G-M-Zähler nach, beispielsweise durch Nachweis des Stroms oder der Spannung am Kondensator 3· Wenn zum Zeitpunkt tp die Ionisation auftritt, wird die Zeituhr durch die Meßschaltung gestoppt, wobei der Kondensator geladen bleibt. Die Spannung des G-M-Zählers liegt unterhalb der Zündspannung, wobei der G-M-Zähler keine Strahlung nachweisen kann. Die Zeituhr registriert nun das Zeitintervall tp- t.., das hier als Wartezeit tw bezeichnet wird. Die Wartezeit (oder der Mittelwert über mehrere aufeinanderfolgende Wartezeiten) ist umgekehrt proportional zur Bestrahlungsrate, die auf den G-M-Zähler wirkt; daher ist der reziproke Wert der Wartezeit, nämlich 1/tw, direkt proportional zur Bestrahlungsrate. In der Praxis wird wegen des willkürlichen Auftretens von Strahlung für ein statistisch zuverlässiges Ergebnis die Wartezeit für mehrere Pulse gemessen und deren Mittelwert tw ermittelt. Nach einer bestimmten Zeit td, die hier als Totzeit bezeichnet wird, schließt die Meßschaltung 5 den Schalter 4 kurzzeitig, wodurch der Kondensator 3 entladen wird. Der G-M-Zähler wird erneut erregt, und der oben beschriebene Meßvorgang wiederholt sich. Dieser Zeitpunkt ist in Figur 2 mit t^ gekennzeichnet. Die Totzeit td wird durch das Zeitintervall t·,- tp dargestellt. Ihre länge wird elektrisch durch die Meßschaltung 5 bestimmt, und sie ist länger als die Totzeit des G-M-Zählers.The measuring circuit 5 detects the ionization in the G-M counter, For example, by detecting the current or the voltage on the capacitor 3 If ionization occurs at time tp, the timer is stopped by the measuring circuit, whereby the capacitor remains charged. The voltage of the G-M counter is below the ignition voltage, whereby the G-M counter cannot detect any radiation. The clock registers now the time interval tp- t .., which is used here as a waiting time tw referred to as. The waiting time (or the mean value over several consecutive waiting times) is reversed proportional to the rate of exposure acting on the G-M counter; therefore the reciprocal of the waiting time is, viz 1 / tw, directly proportional to the irradiation rate. In practice, because of the random occurrence of radiation for a statistically reliable result measured the waiting time for several pulses and determined their mean value tw. After a certain time td, which is referred to here as dead time, the measuring circuit 5 briefly closes the switch 4, whereby the capacitor 3 is discharged. The G-M counter is energized again and the above-described measuring process is repeated themselves. This point in time is marked in FIG. 2 with t ^. The dead time td is represented by the time interval t ·, - tp. Its length is determined electrically by the measuring circuit 5, and it is longer than the dead time of the G-M counter.
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Wenn die Bestrahlungsrate zunimmt, nähert sich die vom G-M-Zähler festgestellte Pulsfrequenz dem Wert i/td, die niedriger ist als die Pulsfrequenz, die mit bisher bekannten Meßmethoden nachgewiesen werden konnte. Aus diesem Grunde wird die betriebliche Lebensdauer des G-M-Zählers verlängert und die Leistungsaufnahme von der Hochspannungsquelle verringert. Da die Aufladung des Kondensators die Ionisation im G-M-Zähler unterbricht, muß der G-M-Zähler keine Selbst-Lösch-Funktion haben.As the exposure rate increases, that from the G-M counter approaches determined pulse rate the value i / td, the lower is than the pulse frequency that could be detected with previously known measurement methods. Because of this, extends the operational life of the G-M meter and reduces the power consumption from the high voltage source. Since the charging of the capacitor interrupts the ionization in the G-M counter, the G-M counter does not need a self-erasing function to have.
Bei den bisher bekannten Meßverfahren bewirkte die Totzeit des G-M-Zählers eine nicht-lineare Kennlinie der Strahlungsrate gegenüber der Pulsfrequenz und stellte eine obere Grenze für den verwendbaren Meßbereich des Zählers dar.In the previously known measuring methods, the dead time of the G-M counter caused a non-linear characteristic curve of the radiation rate compared to the pulse frequency and represented an upper limit for the usable measuring range of the counter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Totzeit keinen Einfluß auf die Meßergebnisse, weil anstelle der Pulsfrequenz die Wartezeit tw gemessen wird. Hieraus ergibt sich, daß 1/tw direkt proportional zur Bestrahlungsrate ist, und der Meßbereich läßt sich daher auf größere Strahlungsraten ausdehnen. Die Kurve 1 in Figur 3 zeigt 1/tw als Punktion der Bestrahlungsrate, gemessen mit dem Gerät aus Figur 1. In das gleiche Diagramm ist für Vergleichszwecke die Kennlinie eines G-M-Zählers eingezeichnet, entsprechend den Angaben des Herstellers (Kurve 2), und so maßstäblich in Beziehung gesetzt, daß die Punkte für eine Bestrahlungsrate von 1 mR/h auf beiden Kurven zusammenfallen.According to the present invention, the dead time has no influence on the measurement results, because instead of the pulse frequency Waiting time tw is measured. It follows from this that 1 / tw is directly proportional to the irradiation rate and the measuring range can therefore be extended to larger radiation rates. Curve 1 in Figure 3 shows 1 / tw as a puncture of the irradiation rate, measured with the device from FIG. 1. The characteristic curve of a G-M counter is shown in the same diagram for comparison purposes drawn, according to the manufacturer's instructions (curve 2), and related to scale so that the Points for an irradiation rate of 1 mR / h on both curves coincide.
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Claims (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: BAUMANN, E., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 8011 HOEHENKI |
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8141 | Disposal/no request for examination |