DE3129431A1 - Einrichtung zum gleichzeitigen messen von (alpha)- und (beta)-strahlen mit einem proportionalzaehlrohr - Google Patents

Description

• Einrichtung zum gleichzeitigen Messen von α- und
• ß-Strahlen mit einem Proportionalzählrohr Die Erfimdung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen Messen von α- und ß-Strahlen mit einem Proportionalzählrohr und nachgeschalteten Impulshöhendiskriminatoren.
• Eine solche Einrichtung ist bekannt aus dem Buch "Strahlenschutzmeßtechnik" von Kiefer und Maushardt, Karlsruhe 1964, S. 366 f. Dort ist bereits angegeben, daß wegen der sehr unterschiedlichen impulshöhen, die sich bis zum Faktor 103 unterscheiden können, besonders übersteuerungsfeste Verstärker notwendig sind. Du bedeutet aber, daß im nachgeschalteten Impulshöhendiskriminator eine Vielzahl von ß-Impulsen gerade noch im Bereich der Rausch- und Detektionsschwelle liegen und sich der Detektionsvorgang bei sehr niedrigen im Millivoltbereich liegenden Spannungen abspielt. Die Genauigkeit der Diskriminierung ist daher von Haus aus relativ gering. Außerdem sind Impulshöhendiskriminatoren für einen großen Dynamikbereich hinsichtlich ihrer Konstanz, Schnelligkeit und Übersteuerungsfestigkeit in der Praxis nur schwer zu realisieren.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinrichtung der eingangs gennanten Art anzugeben, welche mit einfacheren Impulshöhendiskriminatoren auskommt und dabei genauere Messungen von ß-Teilchen niederer Energie ermöglicht.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Kennzeichen des Anspruches angegebenen Mittel.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung voranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung dieser Einrichtung Gemäß Fig. 1 ist die Hochspannungsquelle 1 über den Arbeitswiderstand 2 an dem Proportionalzählrohr 3 angeschlossen.
• Dieses ist von an sich bekannter und beliebiger Art. Die Hochspannung ist dabei so gewählt, daß das Proportionalzähler im sogenannten ß-Plateau arbeitet, d.h. daß ß-Teilchen sicher gemessen werden können.
• Das Proportionalzählrohr 3 ist über den Kondensator 4 an einen linearen Vorverstärker 5 angeschlossen. Dieser hat eine für diesen Zweck erforderliche hohe Dynamik von beispielsweise 70 dB. Im Hinblick auf das übernächste Glied ist der Verstärker 5 mit einer sogenannten Basislinienrestaurierung versehen. Diese bewirkt, daß in den Pausen zwischen den eintreffenden Impulsen stets die Nullinie wieder erreicht wird. Diese Methode ist bei Verstärkern dieser art an sich bekannt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Vergleich der Ausgangsspannung der in solchen Verstärkern verwendeten Operationsverstärker mit einen vorgegebenen Nullpotential in den Impulspausen. Stirmen beide Spannung nicht überein, so wird über einen Regelkreis beispielsweise sie Offsetspannung des Operationsverstärkers so verändert, daß am Ausgang des Verstärkers wieder Null erscheint.
• Auf den Vorverstärker 5 folgt ein Tiefpaß 6. Dieser hat eine Bandbreite von etwa 4,6 Mhz. Er hat die Aufgabe, den Rauschanteil zu vermindern. In Hinblick auf die darauffolgende Stufe hat der Tiefpaß 6 in Verbindung mit den Teilen 4 und 5, die zusammen einen Hochpaß darstellen, weiterhin die Aufgabe der Impulsformung.
• Der auf diese Weise gebildete Bandpaß bewirkt eine Impulsverkürzung.
• Auf den Tiefpaß 6 folgt ein logarithmischer Verstärker 7.
• Durch ihn wird die Eingangsdynamik von ca. 70 dB auf etwa 15 dB am Ausgang komprimiert. Seine Grenzfrequenz liegt wesentlich höher als die Grenzfrequenz der beiden Stufen 5 und 6 zusammen; im Ausführungsbeispiel bei ca. 25 Mhz. Gemäß der Eigenart des logarithmischen Verstärkers 7 werden niedrige Impulssignale höher verstärkt als Impulssignale mit großer Amplitude.
• juf den logarithmischen Verstärker 7 folgt ein zweiter Tiefpaß, 8. Letzterer hat eine Grenzfrequenz von etwa 4,5 Mhz. Es läßt sioh nun nachweisen, daß der logarithmisohe Verstärker 7 eine spektrale aufweitung des Rauschspektrums bewirkt.
• Durch den zweiten Tiefpaß 8 wird daher die Rauchleistung des Systems weiter verringert. Die Anordnung läßt sich dabei so treffen daß zwar die Nutzimpulse durch den zweiten Tiefpaß ungeschwächt hindurchgelangen, die erwähnte Rauschleistung jedoch verringert wird. Im Endeffekt ergibt sich eine Verringerung des Rauschens des gesamten Systems.
• Auf den zweiten Tiefpaß 8 folgen zwei Schwellwertdiskriminatoren 9 und 10. Infolge der Dynamikkompression in der Stufe haben diese Diskriminatoren nur einen entsprechend geringen Dynamik umfang. Die Schwelle des Schwellwertdiskriminators 9 liegt relativ niedrig, so daß die α+ß-Rate erfaßt wird. Die Schwelle des Sohwellwertdiskriminatores 10 liegt hingegen wesentlich höher. Dadurch werden die a-Teilohen allein erfaßt. Demgemäß steht auf der Verbindung 11 die α+ß-Rate, während auf der Verbindung 12 allein die o-Rate steht. Beide Impulsraten verden der Auswertestufe 13 zageführt. Diese ist bekannter und üblicher Art und wird deswegen nicht weiter erläutert. Sie besteht im wesentlichen aus einer Rechenelektronik, die aus den beiden Impulsraten die ß-Rate allein und die α-Rate ermittelt. Beide Impulsraten können dann in beliebiger gleichzeitiger Weise zur Anzeige gebracht werden.
• In Fig. 2 sind die Detektionsverhältnisse grafisch dargestellt. Auf der Abszisse ist dabei die Zeit t, auf der Ordinate die am Ausgang des logarithmischen Verstärkers stehende Spannung angegeben. Wie ersichtlich, spielt sich der ganze Detektionsvorgang in einem Spannungsbereich von 0 - 0,6 V ab. Das effektive Eigenrauschen des Systems beträgt etwa 10 mV. Daher wird die Schwelle 9 im gezeigten Beispiel auf etva 50 mV gelegt und hat damit genügend Abstand zu den Rauschsignalen. Die Schwelle 10 hingegen wird auf e@ 350 mV gelegt. Die Kurve 14 zeigt den Impuls, den ein ß-Teilchen auslösen würde, während die Kurve 15 den Impuls von einem α-Teilch@ zeigt. Wie ersichtlich, läßt sich durch die Erfindung eine relativ einfache und siohere Trennung beider Teilchenarten bewirken.
• Nach der vorstehenden Beschreibung der einselnen Funktionsbausteine ist die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung leicht erkennbar und wird nachstehend nur kurz skizziert.
• Die von dem Zählrohr 3 geliefert Impulsrate wird im Vorverstärker 5 in üblicher Weise um ein erforderlich Maß verstärkt.
• Im Tiefpaß 6 wird das Eigenrauschen um einen zulässigen Betreg vermindert, gleichzeitig wird dort durch die Kombination von 4, 5 und 6 die Impulslänge begrenzt. In logarithmiaschen Verstärker 7 wird der Dynamikbereich der Impulse auf einen leicht handhabbaren Wert komprimiert. Die dabei entstehende Aufweitung des Rauschspektrums wird im zweiten Tiefpaß , 8, wieder reduziert. Im Ergebnis werden an die beiden Impulshöhendiskriminatoren 9 und 10 Impulse geliefert, die nur noch einen geringen Dynamikumfang haben und gleichzeitig einen erhöhten abstand zum Rauschuntergrund besitzen.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. Einrichtung zum gleichzeitigen Messen von α- und ß-Strahlen mit einem Proportionalzählrohr Anspruch: Einrichtung zum gleichzeitigen Messen von α- und ß-Strahlen mit einem Proportionalzählrohr und nachfolgender Impulshöhendiskriminierung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) das Zählrohr (3) wird im ß-Plateau betrieben, b) das Impulssignal des Zählrohres wird in einem linearen Vorverstärker (5) verstärkt, welcher eine Nullinienrestaurierung besitzt, c) auf den Vorverstärker folgt ein Tiefpaß (6), d) das Ausgangssignal des Tiefpasses wird einem Verstärker (7) mit nichtlinearer Übertragungskennlinie zugeführt, welcher eine höhere Grenzfrequenz als der Vorverstärker mit Tiefpaß zusammen besitzt und welcher niedrige Impulssignale höher verstärkt als Impulssignale mit großer Amplitude, e) das so komprimierte Signal wird in einem zweiten Tiefpaß (8) einer erneuten Frequenzbandbegrenzung unterworfen, f) das Ausgangssignal des zweiten Tiefpasses wird zwei Impulshöhendiskriminatoren (9, 10) mit einem Dynamikbereich zugeführt, welcher kleiner ist als der Dynamikbereich des auf das Zählrohr folgenden Verstärkers, g) an die Impulshöhendiskriminatoren sind bekannte elektronische Auswertglieder (13) angeschlossen.