DE4304349A1

DE4304349A1 - Arrangement for detecting when a measurement range is exceeded and for extending the usable measurement range of radiation measuring devices with counting detectors

Info

Publication number: DE4304349A1
Application number: DE19934304349
Authority: DE
Inventors: Hugo Schleicher; Hein Faatz; Juergen Fritz
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Messtechnik GmbH
Priority date: 1993-02-13
Filing date: 1993-02-13
Publication date: 1994-08-18

Abstract

The invention relates to an arrangement for detecting when a measurement range is exceeded and extending the usable measurement range of radiation measuring devices with counting detectors. Counting detectors, such as proportional counting tubes, semiconductor detectors, scintillation counters, Geiger-Müller counting tubes etc are known both generally and also for the fact that as the radiation level increases the number of counted pulses no longer rises linearly with the dose rate. The diagram Rf(DL), If(DL) shows a typical characteristic of the response functions of a counting detector. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung der Meßbereichsüberschreitung und Erweiterung des nutzbaren Meßbereichs von Strahlungsmeßgeräten mit zählenden Detektoren. Zählende Detektoren, wie Propor tionalzählrohre Halbleiterdetektoren, Szintillations zähler, Geiger-Müller Zählrohre usw., sind sowohl all gemein als auch dafür bekannt, daß mit zunehmendem Strahlenpegel die Anzahl der gezählten Impulse nicht mehr linear mit der Dosisleistung ansteigt. Das Schau bild R_f(DL), I_f(DL) zeigt einen typischen Verlauf der Ansprechfunktionen eines zählenden Detektors. Durch geeignete mathematische Korrektur der Impulsrate läßt sich der Verlauf linearisieren. Dafür sind verschie dene Möglichkeiten bereits bekannt. Die Linearisierung kann aber in jedem Fall nur bis zu einer maximalen Do sisleistung DL_max durchgeführt werden, bei der die Im pulsrate noch keinen Zählratenrückgang aufweist. Dar über hinaus ist keine eindeutige Zuordnung zwischen Dosisleistung und Impulsrate möglich, da beispiels weise sowohl für eine eingestrahlte Dosisleistung DL₁ als auch für DL_1′ eine Impulsrate R₁ gemessen wird.The invention relates to an arrangement for determining the exceeding of the measuring range and extending the usable measuring range of radiation measuring devices with counting detectors. Counting detectors, such as proportional counting tubes, semiconductor detectors, scintillation counters, Geiger-Müller counting tubes, etc., are both common and known for the fact that with increasing radiation level the number of counted pulses no longer increases linearly with the dose rate. The display picture R _{f (DL)} , I _{f (DL)} shows a typical course of the response functions of a counting detector. The course can be linearized by suitable mathematical correction of the pulse rate. Various options for this are already known. In any case, the linearization can only be carried out up to a maximum dose power DL _max at which the pulse rate does not yet have a drop in the count rate. In addition, no clear association between dose rate and pulse rate is possible since, for example, a pulse rate R _{1 is} measured both for an irradiated dose rate DL ₁ and for DL _{1 '} .

Eichpflichtige Meßgeräte müssen das Überschreiten der oberen Meßbereichsgrenze bei bis zu 50-facher Über strahlung noch erkennen und anzeigen. Diese Forderung läßt sich ohne zusätzliche Einschränkung des eichfähi gen Meßbereichs dadurch erfüllen, daß man den Inte gralstrom des Detektors mißt. Aufgrund der Tatsache, daß der Integralstrom bei zunehmender Dosisleistung keinen Rückgang aufweist, I_f(DL1) < I_f(DL1′), kann eine nahezu beliebige Überstrahlung dadurch erkannt werden, daß der Integralstrom einen vorgegebenen Grenzwert I₀ bei Dosisleistung DL₀ überschreitet.Measuring instruments that are subject to verification must still recognize and indicate that the upper measuring range limit has been exceeded with up to 50 times the radiation. This requirement can be met without additional restriction of the measuring range which can be verified by measuring the integral current of the detector. Due to the fact that the integral current does not decrease with increasing dose rate, I _{f (DL1)} <I _{f (DL1 ')} , almost any overexposure can be recognized in that the integral current exceeds a predetermined limit value I ₀ at dose rate DL ₀ .

Bisher bekannte Verfahren zur Messung des Integral stroms benutzen eine Gleichstrommessung im Fußpunkt des Detektors oder in dem Zweig, der auf Hochspan nungspotential liegt. Diese Lösungen sind technisch sehr aufwendig.Previously known methods for measuring the integral currents use a direct current measurement at the base of the detector or in the branch on high chip potential. These solutions are technical very complex.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die An ordnung zur Feststellung der Meßbereichsüberschreitung zu vereinfachen, eine platzsparende Bauform zu schaf fen und die Ausfallsicherheit zu erhöhen.The invention has set itself the task regulation for determining the exceeding of the measuring range to simplify creating a space-saving design fen and increase reliability.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Haupt anspruch aufgeführten Merkmale gelöst. Eine vorteil hafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zeigt der Unteranspruch.The object is achieved by the main claim listed features solved. An advantage adhesive design of the inventive concept shows the Subclaim.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes schematisch darge stellt.In the drawing is an example execution form of the subject matter schematically Darge poses.

Es zeigt die Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Meßbereichsüberschreitung.1 it shows the Fig., A circuit arrangement for determining the measuring range is exceeded.

Der an sich bekannte mit 1 bezeichnete zählende Detek tor ist an seiner Anode 1a mit dem Eingang eines stromempfindlichen Verstärkers 2 verbunden. Dessen Ausgang 2a ist an einem Diskriminator 3 mit fest ein gestellter Schwelle angeschlossen. Der Ausgang 3a des Diskriminators 3 liefert in bekannter Weise Impulse, die einem Impulszähler 5 zugeführt werden. Die gemes sene Impulsrate ist das Maß für die Dosisleistung DL. The known with 1 designated counting detector is connected at its anode 1 a to the input of a current-sensitive amplifier 2 . Whose output 2 a is connected to a discriminator 3 with a fixed threshold. The output 3 a of the discriminator 3 delivers pulses in a known manner, which are fed to a pulse counter 5 . The measured pulse rate is the measure of the dose rate DL.

Die zum Betrieb des Detektors 1 erforderliche Hoch spannung wird durch einen Sperrwandler 6 erzeugt. Die Ansteuerung des Sperrwandler-Schalttransistors 7, der den Sperrwandler 6 schaltet, erfolgt durch rechteck förmige Impulse. Ein Komparator 10 vergleicht die am Ausgang 6a erzeugte Hochspannung mit einem vorgegebe nen Sollwert am Eingang 10b und schaltet den Oszilla tor 11 ein oder aus, der Impulse konstanter Breite und Frequenz erzeugt. Der Oszillator 11 wird umso häufiger eingeschaltet, je höher der Integralstrom des Detek tors 1 ist. Der Schalter 8 wird abhängig von der ge messenen Dosisleistung DL so betätigt, daß bei hoher Einstrahlung DL < DL₀ das vom Ausgang 11a des Oszilla tors 11 kommende Signal mit dem Impulszähler 9 verbun den ist. Die am Ausgang 9a des Impulszählers 9 gemes sene Impulsrate bildet das Maß für den Integralstrom I. Überschreitet diese Impulsrate eine eingestellte Schwelle, so wird dadurch eine Überschreitung des Meß bereichs festgestellt.The high voltage required to operate the detector 1 is generated by a flyback converter 6 . The flyback converter switching transistor 7 , which switches the flyback converter 6 , is driven by rectangular pulses. A comparator 10 compares the high voltage generated at the output 6 a with a predetermined target value at the input 10 b and switches the oscillator gate 11 on or off, which generates pulses of constant width and frequency. The oscillator 11 is switched on the more often the higher the integral current of the detector 1 is. The switch 8 is actuated as a function of the measured dose rate DL so that when the irradiation is high DL <DL _0, the signal coming from the output 11 a of the oscillator gate 11 is connected to the pulse counter 9 . The measured at the output 9 a of the pulse counter 9 pulse rate forms the measure of the integral current I. If this pulse rate exceeds a set threshold, then an excess of the measuring range is determined.

Bei niedriger und mittlerer Einstrahlung DL < DL₀ ist der Schalter 8 so betätigt, daß der Ausgang 4a des Diskriminators 4 mit dem Impulszähler 9 verbunden ist. Die Schwelle des Diskriminators 4 ist so eingestellt, daß an seinem Ausgang 4a gegenüber dem Ausgang 3a des Diskriminators 3 die halbe Impulsrate auftritt und da mit eine Aussage über die einwandfreie Funktion er folgt. Ebenfalls wird die Impulsrate am Ausgang 4a mit dem Impulszähler 9 gemessen. Das Verhältnis der beiden Impulsraten an den Ausgängen 5a und 9a liefert eine Aussage, ob der Detektor eine einwandfreie Funktion ausübt.At low and medium irradiation DL <DL ₀ , the switch 8 is actuated so that the output 4 a of the discriminator 4 is connected to the pulse counter 9 . The threshold of the discriminator 4 is set so that at its output 4 a compared to the output 3 a of the discriminator 3 half the pulse rate occurs and since he follows with a statement about the proper function. The pulse rate at the output 4 a is also measured with the pulse counter 9 . The ratio of the two pulse rates at the outputs 5 a and 9 a provides information as to whether the detector is functioning properly.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Integral strom indirekt als Impulsrate gemessen, mit der ein Sperrwandler 6, der die für den Detektor 1 nötige Be triebsspannung erzeugt, angesteuert wird. Die Impulse besitzen dabei eine konstante Pulsbreite und Folgefre quenz. Durch einen Regelkreis, gebildet aus (6, 7, 10, 11), wird die Hochspannung auf einen vorgege benen Wert eingestellt. Steigt nun der Strahlenpegel und somit der Integralstrom I des Detektors 1 an, so belastet dieser die Hochspannung stärker. Der Regel kreis kompensiert dies durch häufigeres Einschalten des Sperrwandlers 6. Mißt man die Impulsrate, mit der der Sperrwandler-Schalttransistor 7 angesteuert wird, mit Hilfe eines Impulszählers 9, so ist diese ein in direktes Maß für den Integralstrom I des Detektors 1.In the arrangement according to the invention, the integral current is measured indirectly as a pulse rate with which a flyback converter 6 , which generates the operating voltage required for the detector 1 , is driven. The pulses have a constant pulse width and repetition frequency. The high voltage is set to a predetermined value by means of a control loop, formed from ( 6 , 7 , 10 , 11 ). If the radiation level and thus the integral current I of the detector 1 now rise, the detector 1 loads the high voltage more. The control circuit compensates for this by switching on the flyback converter 6 more often. If one measures the pulse rate with which the flyback switching transistor 7 is driven with the aid of a pulse counter 9 , this is a direct measure of the integral current I of the detector 1 .

Claims

1. Arrangement for determining the measuring range crossing and expanding the usable Meßbe range of radiation measuring devices with counting detectors, characterized in that the high voltage required for the detectors ( 1 ) is generated by flyback converters ( 6 ), the control of the flyback switching transistor ( 7 ) by rectangular pulses with constant width and variable pulse rate and these pulses are fed to a pulse counter ( 9 ), so that the detection of the measuring range is exceeded by the detection of a, compared to the characteristic for the upper measuring range end, higher pulse rate.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the pulse counter ( 9 ) is used at low to medium irradiation to monitor the detector working point and at higher irradiation to count the pulse rate of the flyback converter ( 6 ).