DE4114030C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE-PS 18 09 520 bekannt;
bei diesem Verfahren wird eine Schwelle S einer Impulsgröße G
definiert, so daß die Anzahl (Rate) derjenigen Impulse, deren Größe
über diesem Schwellenwert S liegt, mit Hilfe eines Integraldis
kriminators "abspaltbar" wird und diese Impulsrate konstant gehalten
werden kann.
Dies bedeutet, daß Änderungen in der Anzahl dieser Impulse, die
beispielsweise durch unerwünschte Verstärkungsänderungen in der
nachgeschalteten Auswerteschaltung bedingt sind, zuverlässig
eliminiert werden können, die Regelung also driftstabilisierend
wirkt. Als "Orientierungspunkt" für eine solche Schwelle S sind
besonders Stellen im Impulsspektrum geeignet, die an der Flanke
eines Peaks liegen, da hier eine besonders empfindliche Drift
stabilisierung durchgeführt werden kann.
Eine Besonderheit bei dem Verfahren nach der oben genannten
Patentschrift besteht darin, daß die Meß-Strahlungsquelle selbst
bzw. deren Impulshöhenverteilung zur Driftstabilisierung herange
zogen wird.
Eine Stabilisierung mit einer zusätzlichen, externen Lichtquelle
zeigt die CH-PS 6 65 291; hierbei wird der Szintillationsdetektor
zusätzlich zu der für die eigentliche Messung verwendeten
Strahlenquelle von einer weiteren Lichtquelle beschickt und zwar in
modulierter Form, so daß der nachgeschaltete fotoelektrische Wandler
von den von der durchstrahlenden Strahlenquelle stammenden
Lichtimpulsen unterscheiden kann; hierbei wird dann die Anzahl der
von der zusätzlichen Lichtquelle stammenden Referenzimpulse des
fotoelektrischen Wandlers zur Stabilisierung des
Szintillationsdetektors verwendet.
Die beiden geschilderten Verfahren haben ihre spezifischen
Nachteile:
Da das Verfahren nach DE-PS 18 09 520 die Meßstrahlungsquelle
zugleich als Bezugsquelle für die Driftstabilisierung nutzt, muß
immer genügende Meßstrahlungsintensität den Detektor erreichen.
Genau das ist z. B. bei kontinuierlichen Füllstandsmessungen aber
nicht gegeben. Die Meßstrahlungsintensität am Detektor schwankt
stark mit dem Füllstand und wird in der Regel bei vollem Behälter
vollständig absorbiert.
Bei radiometrischen Füllstandsmessungen werden neben NaJ-Szintilla
toren und einem Stabstrahler
auch großvolumige Plastikszintillatoren in Stabform mit Längen bis
zu 2m und Punktstrahler eingesetzt. Während die bei Füllstands
messungen notwendige Meßgenauigkeit keine Driftstabilisierung bei
NaJ-Detektoren erfordert, ist diese wegen der geringeren Fluores
zenzausbeute und schlechteren Lichtsammlung bei den großvolumigen
Plastikszintillatoren notwendig.
Der Wunsch nach der Verwendung großvolumiger Plastik-Szintillatoren
mag zur Lösung der CH-PS 6 65 291 mit der zusätzlichen, externen
Referenzlichtquelle geführt haben; diese Lösung ist jedoch apparativ
recht aufwendig wegen der erforderlichen zusätzlichen elektronischen
Bauteile.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Weiterbildung dieser beiden
Verfahren zur Driftstabilisierung, mit der diese wesentlich verein
facht wird und insbesondere bei Plastikszintillatoren eingesetzt
werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, weder die Meß-
Strahlungsquelle selbst (DE-PS 18 09 520), noch eine separate,
externe Strahlungsquelle (CH-PS 6 65 291) einzusetzen, sondern die
immer vorhandene, natürliche Höhenstrahlung, die mit einem
spezifischen Energieverlust von ca. 1,7 MeV/g/cm2 beispielsweise in
einem Plastikszintillator der Dicke 1 cm einen Energieverlust von
etwa 2 MeV erleidet und folglich einen entsprechenden Peak im
Impulshöhenspektrum des mit dem Fotomultiplier nachweisbaren
Szintillationslichts verursacht. Dieser Peak liegt weit über der für
radiometrische Transmissionsmessungen benutzten Nutzstrahlung; die
Intensität dieses Peaks ist zwar nur gering, sie wird jedoch durch
keinerlei sonstige Strahlung beeinflußt und kann folglich zur
Driftstabilisierung benutzt werden, durch Setzen der oben
erläuterten Schwelle in den Bereich dieses Peaks bzw. von dessen
Flanke. Hierbei werden alle zur Verstärkungsschwankung beitragenden
Effekte wie Temperatur oder alterungsbedingte Fluoreszenzausbeute
schwankungen, Lichtschwächungsänderungen im Szintillator ebenso
kompensiert wie Schwankungen im nachgeschalteten Detektor zum
Nachweis des aus dem Szintillator austretenden Szintillations
lichtes, sowie der nachgeschalteten elektronischen Bauteile.
Ein Ausführungsbeispiel einer Meßanordnung, mit der das erfindungs
gemäße Verfahren ausgeführt werden kann und das Verfahren selbst
werden anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung der Meßanordnung zur
Durchführung einer Füllstandsmessung,
Fig. 2 ein Beispiel eines Impulshöhenspektrums mit einer
Co-60-Meßstrahlungsquelle und senkrechtem Plastik-
Szintillator gemäß Fig. 1.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Meßanordnung durchstrahlt eine
Meßstrahlungsquelle 10, beispielsweise ein Co-60-Strahler ein Gefäß
11, in dem Flüssigkeit enthalten ist, deren Füllhöhe in diesem Gefäß
11 bestimmt werden soll. Je nach Füllhöhe erreicht ein bestimmter
Teil dieser Strahlung den Detektor 12, einen Plastikszintillator,
der entsprechende Lichtimpulse mit einem bestimmten Spektrum abgibt,
die von einem nachgeschalteten Fotomultiplier 13 gewandelt werden.
Die nachfolgende Schaltung, elektronischer Verstärker 14, Amplitu
den-Diskriminator 15 und 17, Anzeigeeinheit 16, Regeleinheit 18 und
Hochspannungsversorgung 19 entsprechen im wesentlichen den Komponen
ten bei der DE-PS 18 09 520.
Der Einsatz dieser Meßanordnung nutzt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren die in Fig. 1 schematisch angedeutete Höhenstrahlung M
aus, die ebenfalls vom Szintillator 12 aufgefangen und in ent
sprechende Lichtimpulse umgewandelt wird. Hierbei entsteht weit
außerhalb des Spektrums der Co-60-Quelle 10 (Fig. 2A) bei
Verwendung eines senkrecht angeordneten Plastik-Stabszintillators 12
von 48 mm Durchmesser und 750 mm Länge ein Peak, der durch die
Höhenstrahlung M bzw. deren harter Komponente bei etwa 10 MeV (Fig.
2B) verursacht wird.
Die Zählrate im Bereich des "10 MeV"-peaks beträgt etwa 5 Ips. Sie
ist vollkommen frei von sonstiger Strahlung und eignet sich daher
zur Driftstabilisierung. Eine auf diesen "Höhenstrahlungspeak" oder
in deren Flankenbereich gesetzte Integralschwelle S kann daher
(beispielsweise anstelle einer entsprechenden Schwelle S im Spektrum
der Fig. 2A) zur Driftstabilisierung benutzt werden, wobei es
lediglich einer entsprechenden Umstellung der elektronischen
Bauteile nach der DE-PS 18 09 520 bedarf.
Claims (4)
1. Verfahren zur automatischen Driftstabilisierung bei der Strah
lungsmessung mit einem Detektor, dessen Impulsamplitudenintegral
ein Maß für die von ihm absorbierte Strahlungsenergie ist, unter
Verwendung von dem Detektor nachgeschalteten Regeleinrichtungen,
die unter Bezugnahme auf eine definierte Schwelle im Impulsampli
tudenspektrum die Verstärkung derart nachregeln, daß die Rate
aller Impulse mit im Vergleich zur Schwelle größerer Impulshöhe konstant gehalten wird und
dadurch das Meßergebnis entsprechend korrigiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle (S) im Impulsamplituden
spektrum (I) an einem Peak orientiert ist, der vom Energieverlust
der natürlichen Höhenstrahlung oder einer Komponente derselben im
Detektor (12) verursacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwelle (S) auf das Maximum des Peaks im
Impulsamplitudenspektrum gelegt ist, der von den
hochenergetischen Muonen im natürlichen Höhenstrahlungsspektrum
verursacht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strahlungsmessung eine Fluoreszenzmessung ist, mit einem
Plastikszintillator als Detektor und einem nachgeschalteten
Fotomultiplier als Verstärker.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Durchführung von Füllstandsmessungen der Plastikszintillator in
Stabform ausgeführt ist, mit einer Dicke von etwa 5 cm.
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