DE3921377A1 - Vorrichtung und verfahren zum messen von elektronen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Anwen­ dung.

Für die Messung von Intensitäten komplexer radioaktiver Strahlen auf Oberflächen, wie Chromatogramme in der analytischen Chemie, ist es heute üblich, die Technik der ortsempfindlichen Zähler mit positiv geladenem Zähldraht einzusetzen.

Dabei erreichen die Teilchen, die von der Oberfläche emittiert werden, von unten durch ein offenes Eintritts­ fenster ein gasgefülltes Zählrohr. Durch Gasverstärkung entsteht im Zählrohr eine Elektronenlawine, die zeitlich und örtlich der Position der einfallenden Teilchen entspricht.

Die Zählimpulse können elektromagnetisch in eine Ver­ zögerungsleitung eingekoppelt werden. Diese Impulse ver­ laufen entlang der Verzögerungsleitung in beiden Richtungen, und an jedem Ende der Verzögerungsleitung wird das Eintref­ fen der Impulse elektronisch registriert.

Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der beiden asso­ zierten Impulse, links und rechts, ist ein direktes Maß für den Ort eines einfallenden Teilchens.

Die örtliche Begrenzung der Elektronenlawine ist gegeben durch die Spannung und die Divergenz des Teilchenstrahles des zu messenden Oberflächenpunktes. Während die inherente direkt spannungsabhängige Auflösung der heutigen Zählrohre mit 0,2 mm genügend Genauigkeit aufweisen, ist die Auflösung in Abhängigkeit des Teilchenstrahles mit Isotopen wie P-32, CR-51 etc. mit einer Auflösung von mehreren Millimetern völlig ungenügend.

Um eine gute räumliche Auflösung zu erhalten wird nach heutigen Techniken das Meßgut möglichst in die Nähe des Zählrohres gebracht. Dieser Abstand hat aber seine absolute Grenze, indem im Proportionalzählrohr eine minimale Hoch­ spannung zwischen dem Prüfling und dem Zählrohr aufrecht erhalten werden muß.

Ferner wird heute versucht, die Auflösung durch elektro­ nische Kontrollen der Impulslängen zu verbessern. Die elektronische Kontrolle verursacht aber Verluste der erfaßbaren Teilchen (Effizienzverlust), was bei Quellen, wie den häufig benützten H-3 oder J-125, Meßverluste von 50 % und mehr bewirkt.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Messung diskreter readioaktiver Strahlung auf Oberflächen mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung zu verbessern, ohne die Auflösung des Zählrohres zu beeinträchtigen oder deren Zählausbeute zu verringern. Insbesondere soll die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung dazu die Auflösung durch mechanische Kollimatoren optimieren.

Dies geschieht dadurch, daß eine Aufnahmekammer für einen Prüfling mit einer geerdeten Platte in Abstand von einer Anode überspannt und zwischen dieser und der Platte eine einstellbare Hochspannung angelegt ist, wobei auf der jener Platte fernen Seite der Anode eine Verzögerungsleitung verläuft und sich die Aufnahmekammer zur Anode hin verjüngt.

Dazu hat es sich als günstig erwiesen, die Aufnahmekammer - die sich nach weiteren Merkmalen der Erfindung stufenförmig oder trichterartig anodenwärts verengt - im wesentlichen auf die Größe des Prüflings abzustimmen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in fünf Schnittfiguren der Zeichnung dargestellter bevorzugter Aus­ führungsbeispiele Vorrichtungen mit unterschiedlichen Aufnahmekammern 10.

Auf einer geerdeten Platte 1 ist ein Prüfling 2 angeordnet. Die Platte 1 ist in Abstand von einer draht- oder scheiben­ artigen Anode 3 überlagert, und die Flugbahnen - vom Prüfling 2 ausgehender Teilchen - in Richtung Anode 3 sind freigehalten. Zwischen der Platte 1 und der Anode 3 - über der eine Verzögerungsleitung 5 verläuft - wird eine einstellbare Hochspannung angelegt. Positive Teilchen (pos. Ionen) oder abgespaltene Partikel des Prüflings 2 werden auf der geerdeten Platte 1 zurückgehalten, negative Teilchen (Elektronen) 7 - die für eine Zählung maßgebend sind - von der Anode angezogen und entlang der entstandenen Feldlinien 8 weitgehend zu ihr umgelenkt.

Der auf der Anode 3 auftretende und bei 4 verdeutlichte Puls induziert in jener Verzögerungsleitung 5 ein elektronisch manipulierbares Signal 6. Mit steigender Spannung kann eine größere Anzahl Elektronen eingefangen werden, gleichzeitig verursacht eine verstärkt auftretende Elektronenwolke kleinere Auflösung.

Es ist somit möglich, am Zähldraht die Spannung zu erhöhen sowie eine steigende Anzahl von Elektronen einzufangen, ohne gleichzeitig die am Zähldraht auftretende Elektronenwolke zu vergrößern, da die mechanische Kollimatoren die Divergenz des Teilchenstrahles 9 einschränken.

Im gasgefüllten Innenraum, der Aufnahmekammer 10, der Vorrichtung ist die freie Wegstrecke für ein emittiertes Teilchen nach allen Richtungen (2-Pi Geometrie) genügend groß, um eine genügende Anzahl Elektronen für die Generation eines Impulses am Zähldraht zu produzieren. Die geometrische Form der Vorrichtung ist zudem so angelegt, daß die Feld­ linien 8 des vom Zähldraht ausgehenden elektromagnetischen Feldes relativ unbehindert den gasgefüllten Innenraum 10 durchdringen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen der Intensität von Strahlen, insbesondere von radioaktiven Strahlen auf Ober­ flächen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahmekammer (10) für einen Prüfling (2) mit einer geerdeten Platte (1) in Abstand von einer Anode (3) überspannt und zwischen dieser sowie der Platte eine einstellbare Hochspannung angelegt ist.

2. Vorricht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Platte (1) fernen Seite der Anode (3) eine Verzögerungsleitung (5) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Aufnahmekammer (10) zur Anode (3) hin düsenartig verjüngt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufnahmekammer (10) zur Anode (3) hin trichterartig verjüngt (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufnahmekammer (10) zur Anode (3) hin unter Bildung einer kalottenartigen Innenfläche ver­ jüngt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Aufnahmekammer (10) zur Anode (3) hin durch eine ringartig aus der Kammerwand ragende Stufe (4) verjüngt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Aufnahmekammer (10) durch mehrere Stufen verjüngt (Fig. 5).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmekammer (10) auf die Größe des Prüflings (2) abgestimmt ist.

9. Verfahren zum Messen der Intensität von Strahlen, insbesondere von radioaktiven Strahlen auf Ober­ flächen, insbesondere unter Einsatz einer Vorrichtung nach wenigstens einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling auf der geerdeten Platte angeordnet und zwischen dieser sowie einer Anode eine einstellbare Hochspannung angelegt wird, und daß die vom Prüfling ausgehenden Elektronen entlang der Feldlinien zur Anode umgelenkt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem auf der Anode auftretenden Puls in einer Verzögerungsleitung ein elektronisch manipuliertes Signal induziert wird.