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Ionenzählrohr, insbesondere Spitzenzähler Die Erfindung betrifft ein
Ionenzählrohr, insbesondere einen Spitzenzähler..
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Es ist bereits bekannt, nach Art des Geigerschen Spitzenzählers oder
des Gei.ger-Müllerschen Zählrohres die Anzahl der in der Zeiteinheit im Volumen
entstehenden Ionen oder Ionengruppen direkt auszuzählen, und es ist ebenfalls bereits
bekannt, derartige Zählkammern zur Intensitätsmessung von ultravioletten oder Röntgenstrahlen
zu verwerten. Diese Kammern sind so ausgeführt, daß ein durch Ausglühen oder durch
Oxydation unter Umständen besonders präparierter Draht oder eine entsprechend vorbereitete
Spitzenelektrode innerhalb eines Metallgehäuses auf eine so hohe Spannung aufgeladen
wird, daß zwar noch nicht eine Entladung einsetzt, aber bereits geringe Spannungserhöhungen
eine solche bewirken könnten (r4oo bis i6oo V bei Atmosphärendruck, 500 bis
fioo V bei vermindertem Druck). Eine technische Anwendung haben diese Zählkammern
trotz ihrer Einfachheit und ihrer außerordentlichen Empfindlichkeit bis jetzt nicht
gefunden; der Grund liegt im wesentlichen in der Notwendigkeit der Verwendung eines
empfindlichen Elektrometers und einer sehr gut konstanten, hohen Gleichspannung.
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Es sind ferner bereits automatische Zählapparaturen und Geigerzähler
mit Röhrenverstärker bekanntgeworden.
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Die bekannten Zählapparaturen haben den Nachteil verhältnismäßig geringer
Leistungsfähigkeit und geringer Zuverlässigkeit, und außerdem zeigen derartige Zählkammern
den Nachteil, daß häufig einsetzende Entladungen nicht wieder spontan verlöschen,
wie es für den regulären Betrieb notwendig ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorerwähnten Nachteile
dadurch behoben, daß man zur selbsttätigen Löschung der Zählerentladung für die
an den Zählerelektroden liegende Spannung eine Wechselspannung verwendet. Es empfiehlt
sich, mit dem Ionenzählrohr eine Glühkathodenverstärkeranordnung oder eine Glimmrelaisschaltung
als Elektrometer ,zu verbinden. Bei der Giimmrelaisschaltung kann man ein Dreielektrodenrohr
mit zwei Hauptelektroden und einer Zündelektrode vorsehen und an das Dreielektrodenglimmrohr
ebenfalls Wechselspannung legen. Es empfiehlt sich, zum Anzeigen der auf das Zählrohr
treffenden Strahlungsintensität ein mechanisches Zählwerk zu verwenden.
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Erfolgt bei denn neuen Zählrohr in einem Augenblick, in welchem an
dem Zähler eine genügend hohe Spannung liegt, die Bildung eines Ions, so setzt in
bekannter Weise eine registrierbare Spitzenentladung ein. Diese Entladung reißt
im allgemeinen von selbst wieder ab, so daß der Zähler von neuem bereit ist, ein
gebildetes Ion zu registrieren; es kommt aber vor, daß eine einmal gezündete Spitzenentladung
bestehen bleibt und damit den Zähler arbeitsunfähig macht. Liegt nun an dem Zähler
eine Wechselspannung, so reißt jede einmal gebildete Entladung spätestens
mit
Ablauf der bestehenden Halbwelle ab; die Gefahr, daß der Zähler auf neu gebildete
Ionen nicht wieder anspricht, weil eine frühere Entladung noch besteht, wird also
vermieden.
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Der Betrieb eines Zählrohres mit Wechselspannung hat daher den großen
Vorteil, daß man die Zählerspannung so hoch wählen kann, daß man die übergehenden
Entladungen schon in unempfindlichen Apparaturen wahrnimmt, ohne daß dabei die Gefahr
besteht, den Zähler arbeitsunfähig zu machen. Die Wechselspannung muß so gewählt
werden, daß ihr Scheitelwert eine selbständige Entladung in der Zählkammer noch
nicht hervorruft; eine einmal eingeleitete Entladung darf jedoch bestehen bleiben,
da sie spätestens beim Spannungsnulldurchgang ohnehin erlischt.
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Durch den Betrieb mit Wechselspannung wird daher das bisher äußerst
empfindliche Ionenzählrohr derart robust, daß es allen Anforderungen der Praxis
genügt. Bei empfindlichen Elektrometern zur Registrierung der Spitzenentladungen
kann sich der Kapazitätsstrom durch die Zählkammer, der beim Wechselspannungsbetrieb
unvermeidlich ist, störend bemerkbar machen. Es ist jedoch mühelos möglich, ihn
durch Einbau entsprechend gebauter konstanter Kapazitäten zu kompensieren. Für das
neue Zählrohr kommt als Elektrometer vor allem eine Glühkathodenverstärkeranordnung
oder eine Glimmrelaisschaltung in Frage. Für die Glimmrelaisschaltung empfiehlt
sich die Verwendung eines Dreielektrodenglimmrohres mit zwei Hauptelektroden und
einer Zündelektrode. Dieses kann ebenfalls mit Wechselspannung betrieben werden.
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Die Strahlungsintensität, die auf das Zählrohr trifft, ist dann proportional
der Anzahl der Spitzenentladungen in der Zeiteinheit, welche mit einem mechanischen
Zählwerk nach Verstärkung durch Glühkathoden oder Glimmrohre direkt angezeigt werden
können.
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Eine beispielsweiseAusführung mit Glimm- !, relaisverstärkung zeigt
die Zeichnung.
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In der Zeichnung bedeutet Q eine Spannungsquelle, T einen Transformator,
W einen Ohmschen Widerstand, Z einen Spitzenzähler, K einen Konpensationskondensator,
G ein Glimmrelais und R eine Registriervorrichtung.
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An dem einen Ende der Sekundärwicklung des Transformators T ist die
Haube . des Spitzenzählers Z sowie die eine Hauptelektrode des Glimmrelais G angeschlossen.
Im Nullpunkt der Sekundärspule des Transformators T beispielsweise liegt der Widerstand
W, der reit dem Gitter des Glimmrelais G, der Spitze des Zählers Z und dem einen
Belag des Kondensators K verbun-.den ist.
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Die mit der zweiten Hauptelektrode des Glimmrelais G verbundene Registriervorrichtung
R sowie der andere Belag des Kondensators K sind an das andere Ende der Sekundärwicklung
des Transformators T gelegt.
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Die im Zähler auftretendeEntladung kommt durch den in dem einen Teil
der Sekundärwicklung des .Transformators, dem Zähler und dem Widerstand W gebildeten
Stromkrzustande. Bei Eintreten der Entladung tr ttt im Widerstand W ein Spannungsabfall
ein, das Gitter des. Glimmrelais wird aufgeladen und das Glimmrelais G gezündet
und die Entladung durch die Registriervorrichtung R festgehalten. Hierbei tritt
ein Ausgleich der Kapazitäten in der Spitze des Zählers Z und dem Kondensator K
ein.