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Anordnung zur Messung bzw. Anzeige der Menge elektromagnetischer Strahlungen,
insbesondere von Röntgen- und ultravioletten Strahlen Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zur Messung bzw. Mengenanzeige elektromagnetischer Strahlungen, insbesondere
von Röntgen- und ultravioletten Strahlen, mit Hilfe einer elektrischen Entladungsvorrichtung,
deren Stromfluß durch die Intensität der empfangenen Strahlungen verändert wird,
sowie eines Kondensators und einer gasgefüllten Röhre mit nichtv erdampfbarer Kathode,
die von der Größe der aufgespeicherten Energie gesteuert wird und in deren Ausgangskreis
ein Relais angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung findet dabei eine Glimmröhre Anwendung, deren
Hilfsanode näher an die Kathode herangerückt ist als die Hauptanode, deren Stromkreis
Meß- und Anzeigeapparate enthält-- und an der eine Spannung liegt, die nicht ausreicht,
eine Entladung nach der Kathode einzuleiten, wohl aber ausreicht, die Entladung
aufrechtzuerhalten. Zur Einleitung der Entladung wird die Spannung des Kondensators
zwischen der nicht verdampfbaren, verhältnismäßig großflächigen Kathode und der
Hilfsanode zwischen diesen Elektroden zugeführt und setzt damit die Meß- bzw. Anzeigevorrichtung
in Tätigkeit. Es ist an sich bekannt, Ouecksilberdampfentladungsvorrichtungen dadurch
in Tätigkeit zu setzen, daß man die Entladung von einer Hilfs- oder Zündelektrode
aus einsetzen läßt, und es ist auch schon vorgeschlagen, bei ähnlichen Vorrichtungen,
jedoch ohne verdampfbare Kathode, die Entladung durch eine solche Hilfsentladestrecke
zu veranlassen. Weiter sind Relaiseinrichtungen bekannt, die eine Entladung zwischen
einer kalten Kathode und Anode nutzbar machen, und bei denen die Entladung durch
eine zwischen Anode und Kathode liegende dritte Elektrode gesteuert wird, die den
Spannungsgradienten zwischen den beiden erstgenannten Elektroden steuert, so daß
das Eintreten oder Nichteintreten einer Entladung bei einer zugeführten Spannung
von der Spannungshöhe an der dritten Elektrode abhängt. Insbesondere war es für
ein solches Relais bekannt, die dritte Elektrode mit einem Kondensator zu verbinden,
der von einer lichtelektrischen Zelle aufgeladen wird, und es konnte dadurch die
Menge einer elektromagnetischen Strahlung gemessen werden, die auf die lichtelektrisch
Zelle wirkte.
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Bei der Anordnung gemäß vorliegender
Erfindung bewirkt
die Hilfsentladung einen Überschlag zwischen Hilfsanode und Kathode und ionisiert
das in der Röhre eingeschlossene Mittel derart, daß die konstante, zwischen Hauptanode
und Kathode liegende Spannung eine konstante Entladung herbeiführt, während bei
der vorbekannten Anordnung eine Veränderung in der Spannung irgendeiner der Elektroden
durch äußere Einwirkungen die Entladung zwischen Hauptanode und Kathode beeinflußt,
so daß Abschirmmittel vorgesehen, werden müssen.
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Die Röhre gemäß der Erfindung ist geeignet, während ihrer ganzen Lebensdauer
vollkommen schwankungsfrei zu arbeiten, und die Überschlagsspannung wird auch nicht
durch normalerweise vorkommende Veränderungen in der Umgebungstemperatur beeinflußt,
wie das bei einer Röhre mit Quecksilberkathode der Fall ist.
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Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und zwar ist Fig. i eine schematische Darstellung eines Systems zur Steuerung des
Arbeitens einer Röntgenröhre nach Maßgabe der Menge der von dieser erzeugten Strahlen,
Fig.2 die schematische Wiedergabe einer Anlage zur Messung des Lichtes im sichtbaren
oder im ultravioletten Bereich des Diag ram.ms, Fig. 3- eine schematische Darstellung
von Einrichtungen zur Aufzeichnung der Strahlungsintensität und Fig. 4 die Darstellung
einer chronographischen Aufzeichnung der Strahlungsintensität. Die Anlage nach Fig.
i enthält eine Röntgenröhre i irgendeiner Bauart mit einer Glühkathode 2 und Anode
3. Die Elektroden sind so angeordnet, daß die Röntgenstrahlen q. durch die Röhre
axial an einem Ende 5 austreten. Die Kathode--, wird durch eine Batterie 6 beheizt,
und der Arbeitsstrom wird der Kathode und der Anode durch einen Transformator 7
über einen Leiter 8 zugeführt, der mit der Anode verbunden ist, und einen Leiter
g, Schalter io und Leiter ii, der zu einer Kathodenklemme geführt ist. Die Röntgenstrahlen
¢ werden durch einen Ionisierungsraum 12 geleitet, der eine ionisierbare Gasfüllung
und ein Paar auseinandergerückter Elektroden 13 und 1q. aufweist. Die Elektrode
13 ist mit einer Seite eines Kondensators 15 wechselnder oder festliegender Kapazität
verbunden, die Elektrode 14. mit der gegenüberliegenden Seite des Kondensators.
In Reihe mit dem Kondensator und dem Ionisierungsraum liegt eine Batterie 16.
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Die Größe der Ionisierung des Gases in der Kammer 12 hängt von der
Menge der Röntgenstrahlen ab, die durchfallen, und der durch die Kammer fließende
- Strom hängt von der Größe der Ionisierung ab. Indem man den Kondensator 15 auf
eine bestimmte Kapazität einstellt und vorausgesetzt, daß keine Ableitung eintritt,
wird infolgedessen der Kondensator auf eine bestimmte Spannung durch den Strom aufgeladen,
der die Ionisierungskammer durchfließt, nachdem eine bestimmte Menge von Röntgenstrahlen
durch diese hindurchgefallen ist.
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Die Beläge des Kondensators sind an den Eingangskreis einer Verstärkungseinrichtung
geschaltet, die eine Glimmrelaisröhre 17 des mit Anlaßanode versehenen Systems aufweist,
die eine Kathode i8, eine Hauptanode ig und eine Anlaßanode 2o enthält. Eine Anlaßspitze
21 reicht von der Kathode 18 bis in die Nähe der Anlaßanode 2o, so daß der wirksame
Spalt zwischen Kathode und Anlaßanode verkleinert wird. Eine Röhre dieser Art bildet
nicht Gegenstand dieser Erfindung. Infolge der besonderen Anordnung der Anode bezüglich
der Kathode ist eine höhere Spannung erforderlich, um die Entladung von der Hauptanode
zur Kathode herbeizuführen, als von der Anlaßanode zur Kathode, und beim Betrieb
einer solchen Röhre ist die Schaltung so, daß normal die an, der Hauptanode ig liegende
Spannung nicht ausreicht, eine Entladung durch die Röhre einzuleiten, bis der Widerstand
der Röhre dadurch verringert wird, daß eine Entladung von der Anlaßanode zur Kathode
eingeleitet wurde. Die Menge des Stromes, der nötig ist, um eine Entladung zwischen
Anlaßanode und Kathode zu veranlassen, ist äußerst gering und liegt in der Nähe
von nur etwa o, i Mikroampere. " Die Belegungen des Kondensators 15 sind mit der
Anlaßanode 2o und Kathode i8 des Relais 17 durch Leiter 22 bzw. 23 verbunden, so
daß der Konden%ator, wenn er bis auf die Durchschlagsspannung des Spaltes zwischen
Anlaßanode und Kathode aufgeladen ist, eine schwache Stromentladung in der Anlaßanodenröhre
herbeiführt, die den Widerstand der Röhre genügend verringert, um eine stärkere
Stromentladung zwischen Hauptanode ig und Kathode einleiten zu können. Eine geeignete
Spannungsquelle 24 liegt im Kreise von Hauptanode und Kathode, um diese Entladung
zu erzeugen und zu unterhalten. " Bei einer solchen Anordnung dient der Anlaßanodenspalt,
gesteuert von dem Kondensator 15, als Auslöseeinrichtung zur Einleitung der Hauptentladung
von der Anode ig aus. Die Entladung im Ausgangskreise, der die Batterie 2.4 und
die Elektroden i8, i9 enthält, kann einen verhältnismäßig kräftigen Strom führen,
z. B. von mehreren Hundert Miniampere, und dieser Strom kann benutzt
werden,
ein empfindliches Relais oder einen Schalter zu steuern, durch. welchen ein Signal
beeinflußt wird. Es kann aber auch der Stromleiter durch eine zweite Glimmrelaisröhre
verstärkt werden, wie dies im gezeichneten Beispiel angenommen worden ist.
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Die v erstärkendt# Glimmrelaisröhre 25 ist gleichfalls mit einer Kathode
26, ferner einer Hauptanode 27 und einer Anlaßanode 28 ausgerüstet, und ihr Eingangskreis,
der die Anlaßanode 28 und die Kathode z6 enthält, ist mit dein Ausgangskreis der
Glimmentladungsröhre 17 durch einen Transformator 2@ gekuppelt, so daß beim Eintreten
einer Entladung im ersten Relaiskreise eine Anlaßentladung in der zweiten Verstärkerrelaisröhre
eintritt. Eine Spannungsquelle 3o ist für den Ausgangskreis der Verstärkungsröhre
25 vorgesehen, und der Strom, der im Ausgangskreise fließt, wird zur Steuerung des
Schalters io mit Hilfe einer Spule 31 herangezogen. Die Verstärkungsröhre25 ist
weniger empfindlich, jedoch mit stärkerer Ausgangsleistung versehen als das erste
Relais 17, und sie vermag sehr starke Ströme zur unmittelbaren Bewegung elektromagnetischer
Schaltwerke zu liefern.
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Man erkennt, daß bei der beschriebenen Anlage der Kondensator 15,
nachdem eine festgelegte Menge von Röntgenstrahlen erzeugt worden ist, auf ein bestimmtes
Potential aufgeladen sein wird, bei dem er eine augenblickliche Entladung in der-
Glimmrelaisröhre 17 einleitet. Diese Entladung macht es möglich, daß eine kontinuierliche
Entladung stärkeren Stromes durch die Röhre fließt, der nach Verstärkung durch die
zweite Relaisröhre den Schalter io in Gang setzt und damit den Stromkreis zur Röntgenröhre
unterbricht und damit ihre Tätigkeit beendet.
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Die Rufladung des Kondensators 15 auf die bestimmte Spannung wird
durch die Dichte der Röntgenstrahlen und durch die Zeit der Einwirkung festgelegt.
Aus der Zeit, die zur Ladung eines Kondensators bekannter Kapazität nötig ist, kann
somit die Stärke der Röntgenstrahlung leicht bestimmt werden.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung zur Darstellung der Intensität einer
Quelle sichtbaren oder auch- ultravioletten Lichtes dargestellt, bei der die Ionisierungskammer
durch eine lichtelektrische Zelle ersetzt ist, die auf die besondere zu messende
-Strahlungsart empfindlich ist.
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Die Strahlungsquelle, die beispielsweise aus einem Lichtbogen 32 bestehen
möge, der zwischen Elektroden 33 erzeugt wird, ist so gelagert, daß ihr Licht auf
die Kathode 34 einer lichtelektrischen Zelle 35 in der geschlossenen Kammer 36 mit
Öffnung 37 fällt. Die Kathode 34 ist elektrisch leitend über eine Batterie 38 mit
einer Belegung eines veränderlichen Kondensators 39 verbunden, dessen andere Belegung
mit der Anode.Io der lichtelektrischen Zelle verbunden ist.
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Der Kondensator 39 liegt im Eingangskreise einer Anlaßanodenröhre
41 parallel zum Spalt zwischen der Anlaßanode q.2 und der Kathode 43 genau wie in
der Ausführungsform der Fig, i. Der Ausgangskreis der Anlaßanodenröhre enthält eine
Batterie 44 und die Wicklung 45 eines Elektromagnetschalters 46. Die Kontakte 4.7
und .IS des Schalters sind über eine Spannungsquelle 5o mit einer Signal- oder Anzeigevorrichtung:I9
verbunden.
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Arbeitet der Lichtbogen, so v eranlaßt das erzeugte Licht einen Stromfluß
durch die lichtelektrische Zelle 35, dessen Intensität verhältnisgleich der der
Lichtquelle ist; der Kondensator 39 wird infolgedessen auf die Durchschlagsspannung
der Anlaßanodenröhre 41 während eines Zeitraums aufgeladen, der von der Lichtintensität
abhängt.
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Durch Veränderung der Kondensatdrkapazität kann die Zeit verändert
werden, die nötig ist, um den Kondensator bis zur Durchschlagsspannung der Anlaßanodenröhre
zu laden. Wenn es hierbei beispielsweise gewünscht wird, die Menge des für irgendeinen
Zweck benutzten ultravioletten Lichtes zu regeln, so kann der Kondensator auf die
in geeigneter Weise geeichte Kapazität eingestellt werden, so daß nach Erzeugung
der verlangten Strahlenmenge die Anzeigevorrichtung 49 zur Wirkung kommt und der
Bedienung ein Signal gibt.
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Will man Licht in dem ultravioletten Bereich messen, so sollte die
Kathode 34. der lichtelektrischen Zelle aus einem Stoff zusammengesetzt sein, der
für diesen Frequenzbereich empfindlich ist, beispielsweise aus Cadmium oder Mischmetall
oder vorzugsweise Thorium. Für Messungen im roten und gelben Lichtbereich kann die
Kathode mit einem Superoxyd von Cäsium überzogen sein.
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Bisweilen kann es zweckmäßig sein, eine ständige Aufzeichnung der
Expositionsmenge oder der Durchschnittsintensität des Lichtes vorzunehmen, das während
eines bestimmten Zeitabschnittes vorherrschte. Beispielsweise kann eine Wetterwarte
oder ein Gesundheitsamt oder ein behandelnder Arzt wünschen, die Gesamtmenge von
ultraviolettem Licht zu kennen, die an bestimmten Tagen im Sonnenlicht oder aus
einer künstlichen Lichtquelle verfügbar ist. In Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt,
mittels deren eine Daueraufzeichnung der Lichtverhältnisse geschieht. Hierbei ist
der Kondensator 39 mit den Klemmen einer Gasentladüngslampe 51 verbunden.
Wenn
die Elektroden einer solchen Lampe aus Thorium bestehen und in einem Gas wie Neon,
Argon oder Helium arbeiten, so ist, wie die Erfinderin festgestellt hat, die Durchschlagsspannung
außerordentlich konstant. Die Lampe 5 1 ist in einem lichtdichten Gehäuse
52 enthalten, das in einer getrennten Kammer 53 einen lichtempfindlichen Streifen
54. enthält, der ständig gleichförmig an einer Öffnung 55, z. B. durch ein Uhrwerk,
vorbeigeführt wird. Beispielsweise wird er von einer Spule 56 geliefert und auf
eine zweite Spule 57 aufgewickelt.
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Wird der Kondensator 39 auf die Durchschlagsspannung der Lampe 51
geladen, so erfolgt eine Entladung durch die Lampe, die ein momentanes Aufflammen.
von Licht herbeiführt, das auf dem empfindlichen Streifen 54 verzeichnet wird. Ist
die Entladung, die außerordentlich kurze Zeit dauert, vorbei, so ladet sich der
Kondensator wieder auf, wenn das Licht noch weiter auf die lichtelektrische Zelle
fällt, bis eine zweite Entladung eintritt. Die Intensität des auf die lichtelektrische
Zelle fallenden Lichtes kann durch die Zahl der. Entladungen in einer bestimmten
Zeit bestimmt werden. Die Frequenz der Entladung, abgeleitet nach dem Zeitabschnitt,
gibt die Durchschnittsintensität.
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Statt auf den lichtelektrischen Streifen ein-, zuwirken, kann der
Stromfluß der Lampe 51 oder einer ähnlichen Gasleitstrecke dazu benutzt werden,
den Aren eines Zählers oder Chronographen zur Wirkung zu bringen. Fig. q. zeigt
eine typische chronographische Aufzeichnung, in der die lotrechten Linien 58 Aufzeichnungen
von Entladungen des Kondensators sind; der Abstand zwischen zwei lotrechten: Linien
ist umgekehrt proportional der Lichtintensität des gemessenen Lichtes.