DE3118404C2

DE3118404C2 - Anordnung zum ortsempfindlichen Nachweis von an einer Probe gebeugten Röntgenstrahlen oder weichen Gammastrahlen

Info

Publication number: DE3118404C2
Application number: DE19813118404
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. 8000 München Bade; Fritz Dr. 8060 Dachau Parak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-09
Filing date: 1981-05-09
Publication date: 1985-04-11
Also published as: DE3118404A1

Abstract

Zum ortsempfindlichen Nachweis von an einer Probe gebeugten Röntgenstrahlen oder weichen γ-Strahlen wird eine bekannte Anordnung, die aus einer Driftkammer, und einer an diese gasdicht angeschlossenen Zählkammer besteht, verbessert, damit die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Driftkammer beim Zusammenbau nicht beeinträchtigt werden können und damit ein Langzeitbetrieb mit geschlossenem Gaskreislauf möglich ist. Dies wird durch konstruktive Maßnahmen erreicht. Diese Maßnahmen bestehen im wesentlichen in der Verwendung eines besonders konstruierten Ringes aus Isolierstoff beim Verflanschen und eines Trägers aus Isolierstoff für die Halterung der Eintritts-, Austritts- und Randelektroden.

Description

a) die Wände der Eintrittskammer (1) und der Driftkammer (2) aus Metall bestehen,

b) die Eintrittskammer (1) und die Driftkammer (2) unter Zwischenlage eines Ringes (4) aus Isolierstoff miteinander verflansch' sind,

c) die Eintrittselektrode (8) der Driftkammer (2) unmittelbar an dem Isolier 'offring (4) der Flanschverbindung (6) zwischen Eintrittskammer (1) und Driftkammer (2) befestigt ist,

d) die Driftkammer (2) unter Zwischenlage eines Ringes (5) aus Isolierstoff mit der aus Metall bestehenden Abschlußwand (15) der Zählkammer (3) verflanscht ist,

ε) die Austrittselektrode (9) und die Randelektroden (10) der Driftkammer (2) an Stegen (12) aus Isolierstoff befestigt sind, die an einem ringförmigen Träger (11) aus Isolierstoff kreisförmig über ihn verteilt und senkrecht zu ihm orientiert befestigt sind, der mittels eines elastischen Steges (17) an dem eintrittsseitigen Flansch (6b) der Driftkammer (2) gehaltert ist, und

0 der die Zähldrähte (13) halternde Rahmen (14) unmittelbar an der Abschlußwand (15) der Zählkammer (3) befestigt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (12) zwecks Einspannung der Austrittselektrode (9) unterteilt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (4) in der Flanschverbindung (6) zwischen Eintritts- und Driftkammer (1 bzw. 2) durch wechselseitige konzentrische Nuten elastisch gestaltet ist,

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum ortsempfindlichen Nachweis von an einer Probe gebeugten Röntgenstrahlen oder weichen Gammastrahlen gemäß

dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Anordnung dieser Art ist in Nucl. Instr. Meth. 122, 1974, 307-312, beschrieben. Bei dieser Anordnung bestehen die Wände der Eintritts-, der Drift- und der Zählkammer aus einem Epoxidharzglasgewebe. Die Wände der Drift- und der Zählkammer dienen gleichzeitig zur Halterung der Eintritts-, Austritts- und Randelektroden bzw. des Isolierstoffrahmens für die Halterung der Zähldrähte. Infolge dieser konstruktiven Eigenart in Verbindung mit dem für die »Vände der Kammern verwendeten Werkstoff können durch mechanische Spannungen, die beim Zusammenbau der bekannten Anordnung, bei dem die Flanschverbindungen zwischen den Kammern in üblicher Weise mit O-R'-ngen abgedichtet werden, auftreten, die Kammern unu in der Folge die Elektroden und/oder der Isolierstoffrahmen für die Zähldrähte derart verformt werden, daß die Zählgeometrie des Detektors verändert wird, daß elektrische Überschläge zwischen den Zähidi ähten auftreten und daß im Extremfall einzelne Zähldrähte reißen. Mit dem für die Wände der Kammern verwendeten Werkstoff läßt sich ferner bei der bekannten Anordnung keine solche Gasdichtigkeit erreichen, wie sie erforderlich wäre, um die Anordnung im Dauerbetrieb mit geschlossenem Gaskreislauf betreiben zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung mit den Merkmalen gemäß den- Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dergestalt zu verbessern, daß die mechanischen und die elektrischen Eigenschaften der Driftkammer und des Detektors beim Zusammenbau nicht beeinträchtigt werden können und daß die Anordnung so gasdicht gehalten werden kann, daß ein Langzeitbetrieb mit geschlossenem Gaskreislauf möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein besonderer Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung ist es, daß eine weitgehende mechanische Trennung zwischen den die Abbildungstreue und die Ortsauflösung bestimmenden Teilen einerseits und den tragenden und dichtenden Teilen der _t'_rordnung andererseits erreicht wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben; von diesen zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Anordnung des dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 den Ausschnitt A der F i g. 1 in größerem Maßstab.

Die Anordnung setzt sich aus der Eintrittskammer 1, der Driftkammer 2 und der Zählkammer 3 zusammen.

Die Wände der konusförmigen Eintrittskammer 1 und der Driftkammer 2 bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Duraluminium. Die Eintrittsöffnung 18 der Zintrittskammer 1 ist durch ein Fenster aus gasdichtem und strahlendurchlässigem Kunststoff nach außen abgeschlossen. Die Eintrittskammer 1 wird über die Flansche 6a und 6b der Flanschverbindung 6 unter Zwischenlage eines Isolierstoffrings 4 aus einem Epoxidharzglasgewebe an die Driftkammer 2 angeflanscht. Der Isolierstoffring 4 trägt die Eintrittselektrode 8 der Driftkammer 2, die durch Einkleben an ihm befestigt ist. Durch den Isolierstoffring 4 sind die Eintrittskammer 1, die Driftkammer 2 und die Eintrittselektrode 8 nicht nur "elektrisch, sondern auch mechanisch soweit voneinander isoliert, daß sich an der Flanschverbindung 6 auftretende mechanische Spannungen nicht auf die Form der Eintrittselektrode 8 auswirken können.

Die Austrittselektrode 9 und die Randelektroden 10 sind über Stege 12 an einem Träger 11 aus einem Ep-

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oxidharzglasgewebe befestigt Die Innenseite der Stege 12 ist, wie aus der F i g. 2 im einzelnen hervorgeht, stufenförmig gestaltet, um die erforderliche Orientierung der Randelektroden 10 zu ermöglichen. Bei 16 ist die Austrittselektrode 9 in die Stege 12 eingespannt.

Eine vorteilhafte Einsparung an Material und Gewicht ergibt sich, wenn entsprechend geformte Stege 12, bspw. acht Stege, verwendet werden, die an dem ringförmigen Träger 11 kreisförmig über ihn verteilt und senkrecht zu ihm orientiert befestigt werden.

Der Träger 11 wird mittels eines elastischen Steges 17 an dem eintrittsseitigen Flansch 6b der Driftkammer 2 gehaltert. Durch wechselseitige, konzentrische Nuten kann der Steg 17 in einem gewünschten Maße zusätzlich elastisch gestaltet werden. Nach allem ergibt sich eine stabile Einheit aus Randelektroden 10 und Austrittselektrode 9, die bspw. nur an vier Stellen mit der Wand der Driftkammer 2 über die Stege 17 in Verbindung steht und die relativ zur Eintrittselektrode 8 justiert werden kann.

Allen vorgenannten Ausführungsformen für die Halterung der Driftkammerelektroden 8, 9 und 10 ist gemeinsam, daß eine mechanische Verbindung mit den metallenen Wänden der Kammern der Anordnung ausschließlich an einer Stelle der Anordnung, näii.lich der Flanschverbindung 6, besteht und daß diese Verbindung so gestaltet ist, daß an den Flanschen auftretende Kräfte die Driftkammerelektroden nicht beeinflussen, insbesondere nicht verformen, können.

Über die Flanschverbindung 7 mit den Flanschen 7a und Tb ist die Zählkammer 3 unter Zwischenlage eines Isolierstoffrings 5 an die Driftkammer 2 angeflanscht. Die Zählkammer 3 wird im wesentlichen durch ihre aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, bestehende AbschluSwand 15 und den Isolierstoffring 5 gebildet. Unmittelbar an der Abschlußwand 15 ist der aus einem Epoxidharzglasgewebe bestehende Rahmen 14, in dem die Zähldrähte 13 aufgespannt sind, durch Schrauben dergestalt befestigt, daß keinerlei mechanischer Zwang auf die Zähldrähte ausgeübt wird

Elektrisch erfolgt die Verbindung zu den Zähldrähten 13 über Stecker 19, die an der Abschlußwand 15 der Zählkammer 3 befestigt sind. Von diesen Steckern führen flexible Drähte 20 zu dem Zähldrahtrahinen 14, die dort mit den Zähldrähten 13 verlötet sind. Damit ist sichergestellt, daß auf den Zähldrahtrahmen 14, insbesondere auf die hinsichtlich einer Verformung besonders kritischen Zähldrähte 13, kein mechanischer Zwang ausgeübt wird. Die elektrischen Durchführungen von der Zählkammer 3 nach außen befinden sich auf Leiterplatten 21, die in ein Teil aus Epoxidharzglasgewebe auf der Abschlußwand 15 der Zählkammer 3 eingeklebt sind.

Die Konstruktion der Anordnung ist mechanisch so stabil, daß Eintritts- und Driftkammer ohne Implosion!)-gefahr evakuiert werden können. Damit wird es möglich, die gesamte Anordnung an einen Helium-Lecksucher anzuschließen, mit dem sich Lecks bis zu ΙΟ-⁴ Pal s-¹ nachweisen lassen.

Die Anordnung gemäß der Erfindung erschließt für die Strukturanalyse mit Röntgen- und weichen Gammastrahlen neue Möglichkeiten, Durch die spezielle Wahl ;des Zählgases, bei der bisher auf Grund der erwähnten Dichtigkeitsprobleme dem Einsatz teurer Zählgase Grenzen gesetzt waren, können nunmehr die Nachweis-Wahrscheinlichkeit und die Ortsauflösung für die verwendete Strahlung optimiert werden. Die Anordnung bietet ferner ein gutes Langzeitverhalten bei großer empfindlicher Fläche und großer Nachweiswahrscheinlichkeit. Dies ist eine essentielle Vorbedingung für Strukturuntersuchungen mit niederenergetischen Gammastrahlen aus Mößbauerquellen, die erheblich weniger Primärintensität liefern als konventionelle Röntgenröhren. In anderen Fällen läßt sich zunächst die Genauigkeit der Intensitätsbestimmung erheblich vergrößern, wie es insbesondere beim Einsatz der anomalen Dispersion von Röntgenstrahlen zur Strukturbestimmung wünschenswert ist. Die Anordnung ist ferner, auch vorteilhaft bei der Pulverdiffraktometrie zur Materialprüfung einzusetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum ortsempFindlichen Nachweis von an einer Probe gebeugten Röntgenstrahlen oder weichen Gammastrahlen aufgrund der von ihnen durch Ionisierung eines Zählgases ausgelösten, in einem elektrischen Feld in Richtung der auslösenden Strahlung driftenden Elektronen, bestehend aus einer mit Gas zu füllenden Eintrittskammer (1) mit gasdichter Eintrittsöffnung (18) für die gebeugten Strahlen, aus einer an diese gasdicht angeflanschten, konusförmigen, mit dem Zählgas zu füllenden sphärischen Driftkammer (2), die mit einer sie eingangsseitig gasdicht abschließenden sphärischen Eintrittselektrode (8) und mit einer gitterartigen, sphärischen Austrittselektrode (9) zur Erzeugung des elektrischen Feldes sowie mit ringförmigen, in Isolierstoff gehaltenen Randelektroden (10) versehen ist, und aus einer an diese gasdicht angeflanschten, und abgeschlossenen Zählkammem (3), die einen auf die driftenden Elektronen ansprechenden Detektor in Form von in mehreren Ebenen senkrecht zur Symmetrieachse der Driftkammer (2) verlaufenden, in einem Rahmen (14) aus Isolierstoff gehalterten, elektrische Potentiale führenden Zähldrähten enthält, dadurch gekennzeichne*, daß