DE643828C - Ionisationskammer zur Bestimmung von Dickenunterschieden an Werkstuecken mit Roentgenstrahlen - Google Patents

Description

Zur Untersuchung der Grobstruktur von Werkstücken mittels Röntgenstrahlen benutzt man in der Regel Verfahren, die auf der unter dem Einfluß eines die zu untersuchende Wandung des Werkstückes durchsetzenden Röntgenstrahlenbündels erfolgenden Schwärzung einer strahlenempfindlichen Schicht beruht. Diese bekannten Verfahren haben den Vorteil einer verhältnismäßig großen Empfindlichkeit. Wenn aber Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke des zu untersuchenden Werkstückes zahlenmäßig ermittelt werden sollen, so versagen diese Verfahren in der Regel, da die Schwärzung der strahlenempfindlichen Schicht im allgemeinen nicht in einer eindeutigen Beziehung zu der von der Strahlung durchsetzten Wandstärke steht. Außerdem ist zur Auswertung der Messung die verhältnismäßig umständliche und zeitraubende Bestimmung der Dichte der Schwärzung erforderlich.

Eine unmittelbare, eindeutige Bestimmung der Wandstärke von Werkstücken wird dagegen durch Benutzung einer Ionisationskammer möglich, die, wie es für elektromedizinische Zwecke üblich ist, so angeordnet wird, daß sie von der durch den zu untersuchenden Körper hindurchgegangenen Strahlung getroffen, wird. An der Anzeige eines an die Kammer angeschlossenen Momentandosismessers kann dann, wenn dieser in geeigneter Weise geeicht worden ist, gegebenenfalls unmittelbar die Dicke des durchstrahlten Werkstückes abgelesen werden.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß die bisher bekanntgewordenen, in erster Linie für medizinische Zwecke bestimmten Ionisationskammern für die Zwecke der Werkstückuntersuchung insofern wenig geeignet sind, als die Empfindlichkeit zu gering war. Wenn z. B. die Wandstärke eines Hohlkörpers aus Stahl geprüft werden soll, so sind selbst ziemlich erhebliche Abweichungen von der normalen Wandstärke auch bei Verwendung hochempfindlicher Meßgeräte nicht mehr mit Sicherheit festzustellen, und bei Wandungen von mehreren Zentimetern Dicke ist trotz Anwendung einer verhältnismäßig hohen Strahlungsenergie ein meßbarer Ausschlag am Anzeigegerät nicht mehr zu erreichen.

Dieser Übelstand kann gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß man die Ionisationskammer unter Verwendung von hochatomigen Werkstoffen derart aufbaut, daß sie im Bereich der durch die Absorption in dem zu untersuchenden Werkstück gegebenen Grenzen mit zunehmender Härte der Strahlung weniger empfindlich wird.

Es ist an sich bekannt, daß die Empfindlichkeit einer Ionisationskammer dadurch um ein Mehrfaches gesteigert werden kann, daß

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hans Glöde in Berlin-Siemensstadt.

man zum Aufbau hochatomige Werkstoffe benutzt. Alan hat aber bisher darauf verzichtet, weil es bekannt war, daß eine solche Kammer nicht mehr wellenlängenunabhängigv arbeitet, so daß das an die Kammer ang^-..·. schlossene Meßgerät je nach der Härte derverwendeten Strahlung verschiedene Werte anzeigt. Bei dem Bau von Ionisationskammern für medizinische Zwecke wird es daher to stets angestrebt, die Anzeige von der Härte der Strahlung unabhängig zu macheu. Dies bedingt aber die Verwendung von niedrigatomigen Werkstoffen für die Wandungen, die daher meist aus Isolierstoff o. dgl. hergestellt und innen mit einem Graphitüberzug ausgerüstet werden. Demgegenüber beruht die Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, daß für die Zwecke der Werkstückprüfung Ionisationskammern, die gemäß der Erfindung unter Verwendung hochatomiger Stoffe aufgebaut sind, besonders vorteilhaft sind. Es ist bekannt, daß infolge der Filteiwirkung des Werkstückes die weicheren Strahlen in dem betreffenden Strahlengemisch um so mehr absorbiert werden und die austretende Strahlung daher um so harter wird, je größer die durchstrahlte Wandstärke ist. Wenn also die Wandstärke an der untersuchten Stelle z. B. größer ist als an anderen Stellen, so ist die an der untersuchten Stelle austretende Strahlung auch härter als an anderen Stellen. Da nun die Stärke des Ionisationsstromes mit zunehmender Härte geringer wird, so macht sich jede Ungleiehmäßigkeit in der Wandstärke oder allgemein in-der Grobstruktur des untersuchten Werkstückes stärker bemerkbar, als wenn man eine Ionisationskammer bekannter Art verwenden würde, deren Empfindlichkeit unabhängig von der Strahlenhärte ist. Man erhält auf diese Weise bei Verwendung einer Ionisationskammer gemäß der Erfindung also eine im wesentlichen quadratische Abhängigkeit von Änderungen der Wandstärke, da mit zu-♦5 nehmender Wandstärke zugleich die Härte wächst und umgekehrt, so daß schon verhältnismäßig sehr geringe Dickenunterschiede durch eine entsprechende Änderung des Ausschlages am Meßgerät erkennbar werden.
So Andererseits ist die Tatsache, daß die Anzeige von der Härte der verwendeten Strahlung abhängig ist, in dem besonderen Fall belanglos, solange es sich nur um die Feststellung von Dickenunterschieden o. dgl. an Werkstücken, also nur um Relativmessungen, handelt. Unter Umständen können aber mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung auch Absolutmessungen der Dicke von Werkstücken vorgenommen werden, wenn das Anzeigegerät zuvor für eine bestimmte Strahlenhärte und einen bestimmten Werk

stoff, /.. B. unter Benutzung in der Dicke entsprechend abgestufter Vergleichskörper, geeicht und während der Messung stets die gliche Strahlenhärte benutzt wird.

Die Form der Ionisationskammer kann an ^ l>eliebig gewählt werden, je nach den im 'einzelnen -vorliegenden Verhältnissen. So wird es z. B. zweckmäßig sein, zur Untersuchung von Hohlkörpern, z. B. Druckflaschen, eine Ionisationskammer der bekannten Fingerhutform mit einer im Innern der Kammer isoliert angeordneten stiftförmigen Innenelektrode zu verwenden. Die z. B. aus Hartgummi hergestellte Kammer kann im Innern mit einer dünnen Schicht eines hochatomigen Werkstoffes, z. B. eines Schwermetalles oder einer ein solches enthaltenden Verbindung, überzogen sein. Um die Wirkung zu verstärken, kann auch die Innenelektrode aus einem hochatomigen Stoff bestehen oder mit einer Schicht eines solchen Stoffes überzogen sein.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Empfindlichkeit noch weiter gesteigert werden kann, wenn man die Innenelektrode so bemißt, daß die Größe ihrer Oberfläche in der Größenordnung der Innenfläche der Kammerwandung liegt. Statt eines im Verhältnis zu den Abmessungen der Kammer dünnen Stiftes kann man zu diesem Zweck eine hohle Innenelektrode verwenden, deren Durchmesser so weit vergrößert ist, daß ihre Oberfläche der Innenfläche der Kammer in einem verhältnismäßig geringen Abstand gegenübersteht. Dadurch wird die Anzahl der ausgesendeten Elektronen erhöht, der Widerstand der Gasstrecke wesentlich verringert und somit die Empfindlichkeit entsprechend vergrößert.

Als hochatomige Werkstoffe sind besonders Uranverbindungen geeignet. So hat es sich gezeigt, daß es durch Überziehen der Intwnwandung einer Fingerhutkammer mit fern verteiltem Uranoxyd mit Hilfe einer, ate Bindemittel dienenden Lackschicht möglich ist. die Empfindlichkeit auf das 10- bis 40-fache gegenüber einer in der üblichen Weise mit einem Graphitüberzug versehenen Kammer zu steigern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im wesentlichen im Schnitt dargestellt. Mit 1 ist die fingerhutförmige , Außenhülle der Kammer bezeichnet, die z. B. aus Hartgummi oder einem ähnlichen Werkstoff hergestellt sein kann. Sie ist am offenen Ende mit Gewinde versehen zum Aufschrauben auf eine Metallhülse 2, die in geeigneter Weise mit der leitenden Hülle eines Kabels 3 leitend verbunden ist. Die Innenelektrode 4 zeigt eine ähnliche Form wie die Außenhülle iao und besteht zweckmäßig ebenfalls aus einem hohlen Körper aus Hartgummi, wobei der

Durchmesser so gewählt ist, daß ein verhältnismäßig enger, im wesentlichen überall gleich großer Zwischenraum zwischen den Teilen ι und 4 entsteht. Die durch einen aus dem gleichen Werkstoff bestehenden Boden.5 geschlossene Innenelektrode 4 ist auf einen Bolzen 6 aufgeschraubt, der in einen Iso-' lator 7 eingesetzt ist. In das hintere Ende des Bolzens 6 ist der Innenleiter 8 des Kabels 3 eingelötet, der durch eine Hülle 9 isoliert ist.

Die Außenhülle 1 der Ionisationskammer ist an ihrer inneren, der Innenelektrode gegenüberstehenden Wand mit einem aus schweratomigen' Stoffen bestehenden dünnen Überzug 1' versehen, der z. B. aus Uranoxyd besteht, das mittels eines lackartigen Bindemittels aufgebracht ist. In der gleichen Weise ist auf dem Körper 4 eine leitende Schicht 4' angeordnet. Die Schicht i' steht durch die Metallhülse 2 in leitender Verbindung mit der leitenden Außenhülle und die Schicht 4' mittels des Bolzens 6 in leitender Verbindung mit dem Innenleiter 8 des Kabels 3.

Wenn mittels der beschriebenen Ionisationskammer z. B. die Wandstärke einer Siahlflasche untersucht· werden soll, so wird die Kammer in das Innere der zu untersuchenden Flasche eingeführt und diese dem Strahlenfeld eines Röntgenstrahlenerzeugers ausgesetzt, das die zu untersuchende Wand der Flasche durchsetzt. An einer in an sich bekannter Weise an die Kabelenden angeschlossenen Einrichtung zur Momentandosismessung kann dann erkannt werden, ob und in welchem Maße an den einzelnen Stellen der Flaschenwandung Abweichungen von der normalen Beschaffenheit vorliegen. Gegebenenfalls kann die Anzeigevorrichtung für einen bestimmten bekannten, zu untersuchenden Werkstoff und bestimmte Betriebsverhältnisse so geeicht werden, daß man an dem Meßgerät unmittelbar die Wandstärke des zu untersuchenden Werkstückes in Millimetern ablesen kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ionisationskammer zur Bestimmung von Dickenunterschieden an Werkstücken mittels Röntgenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammervolumen derartig durch schweratomige Werkstoffe abgeschlossen wird, daß die Kammer im Bereich der durch die Absorption in dem zu untersuchenden Werkstück gegebenen Grenzen mit zunehmender Härte der Strahlung weniger empfindlich wird.

2. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Außenoder/und Innenelektrode der Kammer mit einer dünnen Schicht eines hochatomigen Werkstoffes überzogen ist.

3. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Innenelektrode, daß die Größe ihrer Oberfläche in der Größenordnung der Innenfläche der Außenelektrode liegt.

4. Ionisationskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Uranverbindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen