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.Einrichtung zur optischen Anzeige des Erreichens eines gewünschten
Integralwertes einer Bestrahlung Wenn zur Erzielung einer bestimmten Wirkung ein
Körper bestrahlt werden soll, so ist eine Einrichtung erwünscht, die erkennen läßt,
wann der zur Erzielung der gewünschten Wirkung erforderliche Integralwert der Bestrahlung
erreicht ist. Solche Einrichtungen sind besonders dann erforderlich, wenn die Bestrahlung
zu Heilzwecken erfolgt und die Stärke und Art der Bestrahlung veränderlich ist.
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Man hat zu diesem Zweck sogenannte Dosismesser verwendet, bei denen
an eine .Gleichspannung eine Schaltung angeschlossen ist, die einen strahlenempfindlichen
Widerstand und einen Kondensator enthält, der unter dem Einfluß der durch die Bestrahlung
hervorgerufenen Widerstandsänderung geladen oder entladen wird. Dadurch wird der
Zeiger eines empfindlichen elektrostatischen Meßgerätes bewegt, an dessen Skala
dann der jeweils erreichte Integralwert der Bestrahlung abgelesen werden kann. Ferner
sind ähnliche Einrichtungen bekannt, bei denen der Kondensator unter dem Einfluß
der durch die Bestrahlung bewirkten Widerstandsänderung abwechselnd geladen und
entladen wird und durch ein elektrostatisches Gerät ein Schaltwerlr gesteuert wird,
dessen absatzweises Fortschreiten dem Integralwert der Bestrahlung entspricht. Mittels
eines mit einem Kontakt verbundenen verstellbaren Zeigers kann dann der gewünschte
Wert der Integraldosis eingestellt werden, nach dessen Erreichen ein Strom geschlossen
wird, der zum Einschalten eines optischen oder akustischen Zeichens dient. Bei diesen
bekannten Einrichtungen werden stets empfindliche elektrostatische Geräte benötigt,
die häufig zu Störungen Anlaß geben und einen erheblichen Kostenaufwand erfordern.
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Es sind auch bereits Einrichtungen dieser Art bekanntgeworden, bei
- denen an eine Gleichspannung eine Schaltung angeschlossen ist, die einen strahlenempfindlichen
Widerstand, einen Kondensator, der unter dem Einfluß der durch die Bestrahlung hervorgernfenen
Widerstandsänderung allmählich geladen wird, und eine Gasentladungsstrecke enthält,
die beim Erreichen des gewünschten Integralwertes der Bestrahlung zur Zündung gebracht
wird. Dabei ist an den Kondensator unmittelbar eine Gasentladungsstrecke in Form
einer sogenannten Anlaß anode angeschlossen. Der Ausgangskreis dieser Röhre
enthält
eine Batterie und die Wicklung eines elektromagnetischen Schalters zum Einschalten
einer besonderen Signal- oder Anzeigeeinrichtung. Um den Betrag des Integr wertes
der Bestrahlung, bei dem das Sign erscheinen soll, einzustellen, muß die Kap -zität
des Kondensators veränderbar sein. 1 folge der verhältnismäßig hohen Ladespannung
muß der Kondensator, wenn er einen verschwindend geringen Verluststrom ergeben soll,
sehr große Abmessungen erhalten, so daß die Herstellung einer solchen Einrichtung
dadurch erheblich verteuert wird. Außerdem sind solche Kondensatoren gegen unsachgemäße
Behandlung recht empfindlich.
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Man ist daher von den einfachen Glimmlampen abgegangen und hat solche
mit einer Hilfs- bzw. Steuerelektrode, also einer zusätzlichen dritten Elektrode,
benutzt. Bei diesen ist zwischen der Hilfs- und einer Hauptelektrode nur eine verhältnismäßig
geringe Spannungsdifferenz nötig, um die Zündung der Gasentladung zwischen den Hauptelektroden,
an denen eine hohe Spannung herrscht, einzuleiten. Bei solchen Gasentladungsröhren
hat man nun den Kondensator zwischen Hilfs-und Hauptelektrode gelegt und konnte
dadurch mit geringeren Ladespannungen als bei Parallelschaltung zur Entladungsstrecke
auskommen. Diese Gasentladungsröhren mit Steuerelektrode haben aber gegenüber den
einfachen zweipoligen Glimmlampen praktisch den Nachteil, daß sie baulich größer
und auch nicht so wohlfeil wie letztere sind.
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Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfach zu bedienendes
und mit ganz einfachen, wohlfeile Mitteln aufgebautes Gerät zu schaffen, das beim
Erreichen eines gewünschten Integralwertes einer Bestrahlung ein optisches Zeichen
durch Aufleuchten einer Gasentladungsstrecke gibt.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kondensator
in der einen Diagonale einer über die andere Diagonale gleichstromgespeisten, brückenartigen
Schaltung liegt, deren Zweige von einem festen Widerstand und einem weiteren festen
Widerstand sowie einem regelbaren Spannungsteiler einerseits, einer Glimmlampe und
der Parallelschaltung aus einer weiteren Glimmlampe mit dem strahlenempfindlichen
Widerstand anderseits gebildet werden, derart, daß der Kondensator, obgleich er
im Stromkreis der Glimmlampe liegt, nur auf einen Bruchteil ihrer Zündspannung aufgeladen
wird. Dabei wird die Glimmlampe durch eine infolge der Ladungsänderung des Kondensators
entstehende Änderung der Spannungsverteilung in der brückenartigen Schaltung zur
Zündung gebracht. Zwecks Einstellung des Zündpunktes wird von der Gleichstromquelle
gleichbleiben der Spannung mittels des regelbaren Spannunbsteilers unmittelbar die
an der zugehörigen Glimmlampe liegende Spannung gemäß Der Der Abgriff des Spannungsteilers
kann auch einer in Einheiten des Integralwertes der «2éstrahlung geteilten Skala
einstellbar sein. äbei ist es möglich, die Höhe der Gleichstromvorspannung so zu
wählen, daß sie nur wenig kleiner als die Zündspannung der Glimmlampe ist. Wenn
man z. B. eine handelsübliche Glimmlampe mit einer Zündspannung von go Volt benutzt,
so kann man eine Vorspannung von 88 Volt verwenden, so daß der Kondensator nur für
eine Spannung von 2 Volt bemessen zu werden braucht und ein einfacher kleiner handelsüblicher
Papierkondensator ausreicht. Auf diese Weise ist es mit sehr einfachen Mitteln möglich,
ein Gerät za schaffen, das in Verbindung mit den üblichen Bestr3hlungseinrichtungen
eine zuverlässige Begrenzung der Bestrahlungsdauer gestattet, zu billigem Preis
hergestellt und daher in umfangreichem Maße zu Heilzwecken angewendet werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
wobei Fig. I ein Schaltbild und Fig. 2 eine Ansicht eines Gerätes in einer bevorzugten
Ausführung ist.
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Dabei ist angenommen, daß das Gerät an ein Leitungsnetz als Stromquelle
angeschlossen werden soll. In diesem Fall kann man eine Einrichtung zur Abnahme
einer gleichbleibenden Gleichspannung benutzen, die in der bei Netzanschlußgeräten
für Radiozwecke iiblichen Weise gebaut sein kann.
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In Fig. I sind die Netzklemmen mit I bezeichnet, an die unter Vorschaltung
eines Schalters 2 ein Netzanschlußgerät 3 angeschlossen ist, das als Einrichtung
zur Abnahme einer gleichbleibenden Gleichspannung aus dem Leitungsnetz dient.
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Mit den Ausgangsklemmen des Netzanschlußgerätes ist eine brückenartige
Schaltung verbunden, deren Zweige aus dem festen Widerstand 4 sowie dem festen Widerstand
5 und dem regelbaren Spannungsteilerwiderstand 6 einerseits und der Glimmlampe 10
sowie der Parallelschaltung der Glimmlampe I3 mit dem strahlenempfindlichen Widerstand
II andererseits gebildet werden. Die Speisepunkte der Schaltung sind eine Diagonale,
während in der anderen der zwischen den Widerständen * und 5 sowie den Glimmlampen
10 und I3 bzw. strahlenempfindlichen Widerstand ii angeschlossene Kondensator liegt.
Die Glimmlampe Io ist ferner mit dem regelbaren Abgriff des Spannungsteilerwiderstandes
6 verbunden, der mit einem Drehgriff7 zu betätigen ist. Die jeweilige Vorspannung
ist an der Skala 8 ablesbar. Wenn es sich um eine Bestrahlung mit Lichtstrahlen
handelt,
so kann als strahlenempfindlicher Widerstand II eine lichtelektrische Zelle dienen.
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Die vom Netzanschlußgerät gelieferte Spannung wird zwischen den Widerständen
4 sowie 5 und 6 derart unterteilt, daß die beiden Glimmlampen 10 und I3 je eine
Spannung erhalten, die unterhalb der Zündspannung liegt. Beide Glimmlampen wirken
also zunächst isolierend. Um das Gerät in Betrieb zu nehmen, wird der Betriebsschalter
2 geschlossen und der Kondensatorschalter I2 geöffnet.
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Wenn nun die lichtempfindliche Zelle II bestrahlt wird, so nimmt
ihr Widerstand in an sich bekannter Weise einen endlichen Wert an, der um so kleiner
wird, je stärker die Bestrahlung ist. Infolgedessen wird unter dem Einfluß der an
den Endendes Widerstandes 4 herrschenden Spannung der Kondensator 9 über die Zelle
II entsprechend der Stärke der Bestrahluna allmählich aufgeladen. Dadurch verschiebt
sich aber die Spannungsverteilung, indem die Spannung am Kondensator 9 allmählich
ansteigt und damit auch die Spannung an den Klemmen der Glimmlampe 10.
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Sobald diese die Zündspannung erreicht, zündet die Lampe 10. Dabei
entladet sich der Kondensator 9 über die Glimmlampe 10. Dadurch wird aber die Spannungsverteilung
sofort wieder in der Weise verschoben, daß die Spannung an den Klemmen der Zelle
II entsprechend ansteigt. DieGlimmlampeIo würde also wieder verlöschen und somit
als Signallampe für das Erreichen des gewünschten Integralwertes der Bestrahlung
wenig geeignet sein.
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Denkt man sich nun zunächst die Glimmlampe I3 weggelassen, so könnte
die Zelle II so bemessen sein, daß zwischen ihren Elektroden unter dem Einfluß der
erhöhten Spannung ein Überschlag stattfindet. Wenn dies eintritt, so wird dadurch
ein Ausgleich der Spannungsverteilung in der Weise herbeigeführt, daß die Spannung
an den Klemmen der Lampe 10 wieder die Zündspannung erreicht und nunmehr die Entladungen
in der Zelle II und der Glimmlampe 10 aufrechterhalten werden, die somit ein deutlich
erkennbares Zeichen für das Erreichen des gegewünschten Integralwertes sind.
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Lichtelektrische Zellen sind aber im allgemeinen nicht als Glimmlampen
geeignet, weil sie nach längerer Dauer des Überschlages zwischen den Elektroden
Veränderungen zeigen, die im Interesse einer fehlerfreien Messung vermieden werden
müssen. Dies ist dadurch möglich, daß die Zündung bei der in Fig. I dargestellten
Anordnung nicht an der Zelle II, sondern in der Glimmlampe 13 erfolgt. In diesem
Falle wird die Glimmlampe I3 zweckmäßig als Signallampe benutzt und so angeordnet,
daß ihr Aufleuchten von außen deutlich zu erlcennen ist, während die beim Erreichen
des gewünschten Integralwertes der Bestrahlung ansprechende Lampe 10 lichtdicht
im Innern eines Schutzgehäuses angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Lampe
10 vor Belichtung und sonstigen Einflüssen geschützt ist, die eine Veränderung der
Zündspannung hervorrufen könnten.
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Der Schalter 12 könnte statt als Kurzschließer, wie in Fig. I dargestellt,
auch so geschaltet sein, daß er parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators
g mit einem Teil des Spannungsteilerwiderstandes, z. B. dem Widerstand 5, liegt.
In diesem Falle würde der Schalter im Ruhezustand offen sein und bei Inbetriebnahme
des Gerätes geschlossen werden. Der Kondensator 9, der zunächst aufgeladen ist,
würde sich dann unter dem Einfluß der durch die Bestrahlung bewirkten Widerstandsänderung
der Zelle 11 allmählich entladen. Durch die entsprechende Verschiebung der Spannungsverteilung
könnte dann in ähnlicher Weise wie bei der in Fig. I gezeichneten Schaltung eine
Zündung der Glimmlampe erfolgen, Wie bereits erwähnt, ist es zur Inbetriebnahme
des Gerätes erforderlich, nicht nur den Betriebsschalter 2, sondern auch den Kondensatorschalter
12 zu betätigen. Wenn z. B. bei einer Einrichtung gemäß Fig. I nach Schließen des
Schalters 2 vergessen werden sollte, den Schalter-I2 zu öffnen, so würde die Glimmlampe
10 beim Erreichen des gewünschten Integralwertes der Bestrahlung nicht zünden, so
daß die Gefahr einer unzulässig hohen Bestrahlungsdosis besteheri würde. Um dies
zu vermeiden, können die beiden Schalter 2 und I2 in der Weise zwangläufig miteinander
gekuppelt sein, daß beim Schließen des Betriebsschalters gleichzeitig die Ladung
bzw. Entladung des Kondensators einsetzt.
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Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Gerätes, dessen Innenteile gemäß
Fig. I geschaltet sind. Das Gehäuse I4, das sämtliche in Fig. 1 angedeuteten Teile
mit Ausnahme der strahlenempfindlichen Zelle II enthält, ist einerseits mit den
Netzklemmen I und andererseits mit einem Zuleitungskabel 15 für die Zelle II versehen.
Auf der Vorderseite-des Gehäuses 14 ist ein Schaltergriff I6 angeordnet, mit dessen
Hilfe die Schalter 2 und 12 gleichzeitig in dem erforderlichen Sinne betätigt werden
können. Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist also bei der dargestellten mit »Ein« bezeichneten
Stellung des Griffes r6 der Betriebsschalter 2 geschlossen und der Kondensatorschalter
12 geöffnet. Bei der mit »Aus« bezeichneten Stellung ist 2 geöffnet und 12 geschlossen.
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Die Vorderseite des Gehäuses 14 trägt ferner den Drehgriff 7 des
einstellbaren Widerstandes 6 und die zugehörige Skala S.
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Handelt es sich um eine Bestrahlung des menschlichen Körpers zu Heilzwecken,
so kann die Skala 8 in Prozenten der sogenannten Erythemdosis geeicht sein. Mit
I7 ist ein Fenster bezeichnet, durch das die als Signal dienende Glimmlampe 13 beobachtet
werden kann.
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Wenn ein akustisches Zeichen gegeben oder ein Schalter zum selbsttätigen
Unterbrechen der Bestrahlung nach dem Erreichen des gewünschten Integralwertes gesteuert
werden soll, so kann in den Stromkreis der Glimmlampe 10 ein empfindliches Relais
eingeschaltet werden, das in an sich bekannter Weise mit einem Haltekontakt oder
einer ähnlich wirkenden Einrichtung versehen sein kann und das akustische Zeichen
bzw. den selbsttätigen Schalter steuert. Gegebenenfalls könnten die Glimmlampen
auch durch geeignete empfindliche Relais ersetzt werden. Handelt es sich um eine
Bestrahlung mit Röntgenstrahlen, so wird zweckmäßig als strahlenempfindlicher Widerstand
in an sich bekannter Weise eine Ionisationskammer benutzt.