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Verfahren und Einrichtung zur Anzeige von Strahlungsunterschieden
nüttels einer Gasstrecke nach Art einer sogenannten Zählkammer Zum Messen der Stärke
einer Bestrahlung, z. B. mit Röntgenstrahlen, wird meist ein sog. ionometrisches
Verfahren benutzt, indem der zu untersuchenden Strahlung eine sog. Ionisationskammer
ausgesetzt wird. Die Elektroden der Kammer werden an eine Gleichstromquelle mäßiger
Spannung angelegt, so daß durch das Innere der Kammer ein Sättigungsstrom fließt,
dessen Stärke von der Leitfähigkeit der Gasstrecke abhängt und somit der Stärke
der zu messenden Strahlung entspricht. Die Ionisationsstromstärke kann mit einem
genügend empfindlichen Meßgerät, vorzugsweise mit einem elektrometrischen Instrument
gemessen werden.
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Dieses Verfahren versagt aber, wenn es sich um die Messung sehr schwacher
Strahlungen handelt. Dagegen ist zum Nachweis sehr geringer Strahlenmengen eine
sog. Zählkammer geeignet. Man versteht darunter eine in einem geeigneten Behälter
eingeschlossene Gasstrecke, deren mittels eines hochwertigen Isolierstoffes voneinander
isolierte Elektroden an eine so hohe Spannung angeschlossen werden, daß beim Auftreffen
eines einzelnen Strahlenquants bereits eine Entladung im Innern der Gasstrecke einsetzt.
Durch die Einschaltung eines hohen Widerstandes in den Stromkreis wird erreicht,
daß die Entladung sofort wieder aussetzt, so daß die Zahl der Entladungen der Zahl
der auf die Zählkammer auftreffenden Strahlenquanten entspricht. Um die Entladungen
zählen zu können, kann man die Stromstöße mittels eines genügend empfindlichen oszillographischen
Gerätes beobachten.' In der Regel benutzt man aber einen Verstärker, an den dann
ein elektromagnetisch zu betreibendes mechanisches Zählwerk angeschlossen werden
kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der neuen Erkenntnis, daß,
wenn es sich nicht um die Zählung der Quanten handelt, sondern nur um die Anzeige
von Strahlungsunterschieden, diese mit Hilfe einer Zählkammer dadurch'erfolgen kann,
daß der Mittelwert der durch die Entladungen entstehenden Stromstärke gemessen wird.
Diese Messung kann grundsätzlich in beliebiger Weise mittels einer geeigneten Strommeßeinrichtung
erfolgen, vorzugsweise, indem die Stromstöße unmittelbar einem geeigneten Meßgerät
zugeleitet werden. Dabei muß das Trägheitsmoment des beweglichen Meßwerkes natürlich
so groß gewählt sein, daß der Zeiger nicht den einzelnen Stromstößen folgt, sondern
eine
richtige Einstellung auf den Mittelwert der Stromstärke ermöglicht.
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Dabei kann die Stromstärke unmittelbar mit einem entsprechend empfindlichen
Galvanometer gemessen werden. Man kann aber auch ein elektrometrisches Meßgerät
benutzen, das parallel zu einem von dem zu messenden Strom durchflossenen Meßwiderstand
geschaltet ist.
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Wenn aber bei sehr schwachen Strahlungen die einzelnen Entladungen
in verhältnismäßig großen Abständen aufeinanderfolgen, so daß eine unmittelbare
Ablesung der mittleren Stromstärke mit einem der üblichen trägen Galvanometer oder
Elektrometer nicht mehr möglich ist, kann man die Stromstöße zum Laden eines Kondensators
benutzen, dessen Ladung während einer bestimmten Meßzeit in der bei Integraldosismessern
üblichen Weise durch ein Meßgerät überwacht wird. Wenn zur Anzeige der Strahlungsunterschiede
ein elektrometrisches Meßgerät benutzt wird, so kann man auch einen Umschalter vorsehen,
durch den nach Bedarf ein Meßwiderstand oder ein Kondensator parallel zu dem Meßgerät
geschaltet wird, um nach dem einen oder anderen Verfahren arbeiten zu können.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an
Hand von Schaltbildern schematisch dargestellt.
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In den Fig. i bis 4 bezeichnet i eine Gasstrecke, umgeben von einem
Metallrohr 2, das durch zwei Bernsteinbuchsen 3, 4 an beiden Enden verschlossen
ist. Eine der Elektroden der so gebildeten Zählkammer wird von dem Metallrohr:z
gebildet, während die zweite ads einem im Innern der Kammer ausgespannten Draht
5 besteht, der durch die Bernsteinbuchse 4 nach außen geführt und mit einem
hochohinigen Widerstand 6
verbunden ist. Mit 7 und 8 sind die
beiden Klemmen einer Gleichstromquelle beliebiger Art bezeichnet, die vorzugsweise
eine Spannung von iooo Volt erzeugt.
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Wenn die Kammer einer Strahlung, z. B. einer schwachen Röntgen- oder
radioaktiven Strahlung, ausgesetzt wird, so erfolgen unter dem Einfluß der einzelnen,
die Gasstrecke durchsetzenden Strahlenquanten einzelne je
nach der Stärke
der Bestrahlung mehr oder weniger schnell aufeinanderfolgende stoßweise Entladungen,
deren mittlere Stromstärke in verschiedener Weise gemessen werden kann.
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In Fig. i ist der Fat dargestellt, daß die Kammer mit dem hochohmigen
Widerstand 6
und einem Galvanometer 9 in Reihe geschaltet ist. Wenn
das Galvanometer genügend empfindlich ist und sein beweglic ' hes Meßwerk
ein hinreichend großes Trägheitsmoment aufweist, kann man etwaige Änderungen der
auf die Gasstrecke auftreffenden Strahlung an den entsprechenden Änderungen des
Galvanometerausschlages erkennen.
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Bei dem in Fig. :2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kammer
mit dem hochohmigen Widerstand 6 und einem besvnderen Meßwiderstand io in
Reihe an die Gleichspannungsklemmen 7, 8 angeschlossen und ein elektrometrisches
Meßgerät i i parallel zu dem Meßwiderstand geschaltet. In diesem Fall zeigt das
Elektrometer die Spannung an den Klemmen des Meßwiderstandes an, die der mittleren
Stromstärke proportional ist.
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Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung wird vorzugsweise bei
einer schwachen Strahlung benutzt. Hier ist die Kammer mit dem hochohmigen Widerstand
6 und einem Kondenzsator 1:2 in Reihe an die Spannungsquelle 7, 8
angeschlossen,
so daß der Kondensator unter dem Einfluß der einzelnen Stromstöße allmählich aufgeladen
wird. Mit dem parallel zu dem Kondensator 12 geschalteten elektrometrischen Meßgerät
13 kann in an sich bekannter Weise die Ladung des Kondensators überwacht werden.
Man bestimmt nun zur Messung der mittleren Stromstärke gewissermaßen die in einer
bestimmten Meßzeit, z. B. im Laufe von einer oder mehreren Minuten durch die Leitung
dem Kondensator 1:2 zugeflossene Elektrizitätsmenge, indem man die Anzeige des Meßgerätes
13 am Ende der Meßzeit abliest. Durch mehrere zeitlich aufeinanderfolgende
derartige Beobachtungen kann man dann etwaige Strahlungsunterschiede feststellen.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltung ist die Kammer mit dem hochohmigen
Widerstand 6 und einem elektrometrischen Meßgerät 14 in Reihe an die Spannungsklemmen
7, 8 angeschlossen. Parallel zu dem Meßgerät liegt, mittels eines Umschalters
15
wahlweise einschaltbar, ein Meßwiderstand io oder ein Kondensator 1:2.
Wenn nun die einfallende Strahlung so schwach ist, daß bei der gezeichneten Stellung
des Umschalters 15 entsprechend der Schaltung nach Fig. 2 das Meßgerät 14 sich nicht
ruhig einstellt, so kann man den Schalter umlegen und nach der in Fig.
3 dargestellten Schaltung die Stromstärke dadurch bestimmen' daß man die
Aufladung des Kondensators 12 nach einer bestimmten Meßzeit an der Anzeige des Meßgerätes
14 ermittelt.
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Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren der Strahlungsmessung durch
Zählung der den einzelnen Strahlenquanten entsprechenden Impulse handelt es sich
bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht uni eine genaue Messung der
Stärke einer Strahlung, sondern nur um eine Anzeige von zeitlichen
oder
räumlichen Strahlungsunterschieden. Besonders geeignet ist das Verfahren gemäß der
Erfindung z.B. zur räumlichen Untersuchung von Bestrahlungsfeldern. Ferner kann
das Strahlenfeld hinter einem mit Röntgenstrahlen durchleuchteten Werkstück auf
diese Weise untersucht und damit auf die Beschaffenheit des Werkstückes geschlossen
werden. Das neue Verfahren hat gegenüber dem bekannten Zählverfahren für diesen
Zweck den Vorteil, daß die dazu benötigte Einrichtung sehr viel einfacher ist und
die Untersuchung im allgemeinen auch viel weniger Zeit erfordert.