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Verfahren zur Messung statischer Ladungen oder Ladungsänderungen von
kleinen Kapazitäten vermittels Hochvakuumverstärkerröhren Wenn die Aufgabe vorliegt,
die statische Ladung von sehr kleinen Kapazitäten, insbesondere die durch Röntgen-,
Radium- oder ähnlichen Strahlen festzustellen, hat man bisher vorwiegend Elektrometer
benutzt. Dabei wurde die aufgeladene Belegung mit einer Belegung des Elektrometers
verbunden, wobei durch die Aufladung der Elektrometerkapazität eine Verminderung
der Spannung eintrat. Es ist dann notwendig, die Kapazität des zu messenden Kondensators
und die Kapazität des Elektrometers genau zu kennen, damit die Spannungsveränderung
durch die Elektrometerkapazität berücksichtigt werden kann zur Ermittlung der eigentlichen
Kondensatorla'dung.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gegeben, das ohne
genaue Kenntnis der Kapazität des zu messenden Kondensators und ohne Berücksichtigung
der Eigenkapazität der Meßanordnung eine sehr genaue Ermittlung der Ladespannung
ermöglicht, ohne Benutzung übermäßig empfindlicher Meßvorrichtungen. Es ist dabei
allerdings notwendig, das Vorzeichen der zu messenden Spannung vorher zu kennen
und auch das Maximum des möglichen Spannungswertes.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung statischer Ladungen benutzt
Hochvakuumröhten und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter der Röhre mit Hilfe
einer negativen Spannung zunächst auf eine gegebene, durch einen bestimmten Anodenstrom
festgelegte Arbeitsspannung gebracht wird, bei der noch kein Gitterstrom fließt,
daß sodann das Gitter von dieser Spannungeabgeschaltet und der ~ zu messende Kondensator
nunmehr zwischen das Gitter und eine zusätzliche höhere negative veränderbare Spannung
geschaltet wird und daß alsdann die veränderbare Spannung so weit gesenkt wird,
bis das Gitter wieder die gegebene Arbeitsspannung annimmt, so daß die Größe der
jetzt eingestellten Gegenspannung ein Maß für die Kondeusatorladung ist.
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Abb. I zeigt die-grundsätzliche Wirkungsweise. Ein Potentiometer
a hat an seinen Enden eine Spannungsdifferenz, die größer ist als die zu erwartende
Spannung des zu messenden Kondensators. Die äußere Belegung des zu messenden Kondensators
b wird mit dem einen Ende des Potentiometers verbunden. Es sei angenommen, daß die
innere Belegung des Kondensators b gegenüber der äußeren auf + 250 Volt aufgeladen
sei. Der Abzweig des Potentiometers c habe eine Spannung von + 300 Volt, und er
ist verbunden mit der Kathode einer Verstärkerröhren. Zwischen der Kathode und dem
Gitter d dieser Verstärkerröhre liegt dann
eine für das Gitter negative
Spannung von 50 Volt, wenn das Gitter mit der inneren Belegung verbunden wird. Wenn
die innere Belegung nur auf +80 Volt geladen ware wäre diese Spannungsdifferenz
-220 Volt gewesen. Sowohl bei einer Gitterspannung. von -50 Volt wie auch bei -220
Volt fließt keinerlei Anodenstrom in der Verstärkerröhre, so daß wir zunächst den
wahren Wert der Spannung nicht ermitteln können. Deswegen wird jetzt der Abgriff
c des Potentiometers a langsam abwärts bewegt, so daß die Kathode der Verstärkerröhre
e ebenfalls eine kleinere positive Spannung erhält. Damit vermindert sich auch die
Spannungsdifterenz gegenüber dem Gitter d so lange, bis die Gitterspannung so klein
wird, daß ein Anodenstrom in der Verstärkerröhre e zustande kommt. Dieser Anodenstrom
wird auf irgendeine Weise erkennbar gemacht; er erreicht z. B. bei einem Gitterspannungswert
von Volt in dem Strommesser h einen bestimmten Wert. Diesen Spannungswert nennen
wir die Arbeitsspannung. Es ist dann die Spannung am Potentiometerabgriff c = 2
Volt + der Spannung der inneren Kondensatorbelegung. Die Spannung des Abzweiges
c kann mit einem gewöhnlichen Zeigerinstrument mit sehr großer Genauigkeit unmittelbar
abgelesen werden, und dieser Meßwert ergibt nach Abzug der Arbeitsspannung genau
den Wert der Kondensatorladung. Wenn man das Meßinstrument f am Punkte anschließt,
der um die Arbeitsspannung positiv ist gegen den Nullpunkt, dann ergibt das Meßinstrumentt
unmittelbar den Wert für die Spannung der inneren Kondensatorbelegung.
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Für die Verstärkerröhre e muß man eine Type wählen, deren Gitter
eine besonders hohe Isolation hat und deren Gitterstrom ganz verschwindend klein
ist, damit durch den Gitterstrom nach Möglichkeit keine Ladung verlorengeht. Solche
Verstärkerröhren haben aber nur eine sehr geringe Nutzleistung und auch nur einen
sehr kleinen Verstärkungsfaktor. Deswegen ist es wünschenswert, den Verlauf des
Anodenstromes der Röhre e einer weiteren Verstärkung zu unterwerfen, damit die Messung
mit großer Genauigkeit und die Anzeige mit Relais oder andern Geräten vorgenommen
werden kann, wie es weiter unten noch näher besprochen wird. Die weiteren Verstärkerstufen
müssen dabei in Gleichstfömkopplung angeschlossen werden, damit die Änderungen des
Anodenstromes der Röhre e immer mit dem richtigen Wert auf die weiteren Verstärkerstufen
einwirken können. Diese Schaltung ist sehr unbequem auszuführen, weil alle Schaltmittel
der Verstärkerro"hre e und die der darauffolgenden Verstärkerstufen diese Spannungsänderungen
des Potentiometerabzweiges c mitmachen müssen.
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Es ist deswegen vorteilhafter, die Reihen-.;folge der Schaltmittel
etwas anders anzuvordnen, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist.
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Wir haben auch hier wieder ein Potentiometer k, das diesmal mit kreisförmig
angeordnetem Widerstand und Bedienung durch Drehknopf gezeichnet ist. Die Kathode
der Verstärkerröhre e ist geerdet, das Gitter wird wiederum mit der inneren Belegung
des zu messenden Kondensators verbunden. Das äußere Ende des Potentiometers wird
jetzt aber auf eine entsprechend hohe negative Spannung gebracht. Das Meßverfahren
wickelt sich in gleicher Weise ab wie in der vorigen Schaltung. Der Potentiometerabzweig
I hat zunächst eine so hohe negative Spannung, daß sie die wiederum positive Spannung
der inneren Belegung von b übersteigt. Das Gitter d der Röhre e hat also wiederum
zunächst eine sehr hohe negative Vorspannung. Der Potentiometerabzweig 1 wird dann
langsam abwärts bewegt, bis die Vorspannung von d so klein wird, daß in der Röhre
e ein Anodenstrom fließt. Die Auswirkungen dieses Anodenstromes werden dann auf
weitere Verstärkerröhren nt und n übertragen. Die Spannung des Potentiometerabzweiges
und damit die Spannung der Kondensatorladung kann wiederum an dem Zeigerinstrument
t abgelesen werden, unter Berücksichtigung des Wertes der Arbeitsspannung.
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Es soll gezeigt werden, inwiefern die zu Anfang gemachte Behauptung
zutrifft, daß es bei diesem Meßverfahren auf eine Kenntnis der Kapazität des zu
messenden Kondensators und der Eigenkapazität der Meßanordnung, nämlich vor allem
der Kapazität des Gitters gegen die übrigen Elektroden nicht ankommt. Abt. 3 zeigt
dieses schematisch für eine Schaltung des grundsätzlichen Aufbaus der Abb. 2. Vor
Beginn der Messung wird das Gitter d durch Schließen des Schalters o mit der Gitterspannung
p verbunden, so daß sich die Kapazität des Gitters, welche in der Abbildung durch
q dargestellt ist, auf den Spannungswert von p (= - 2 Volt), nämlich auf die Arbeitsspannung
auflädt.
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Nun wird der Schalter o geöffnet und der zu messende Kondensator
r durch den Schalter s mit dem Gitter d verbunden. Das Gitter d erhält nun plötzlich
eine sehr viel höhere negative Spannung. Das Potential von d ergibt sich durch das
Verhältnis der Kapazitäten von r und q. Wenn für ein Zahlenbeispiel angenommen wird,
daß die Eigenkapazität q des Gitters und der Meßanordnung den dreifachen Wert der
Kapazität von r hat, wird sich nach Schließen des Schalters s eine
neue
Verteilung der Ladungen einstellen, die sich aus der vor dem. Schließen- vorhandenen-Spannungsdifferenz
und dem umgekehrten Verhältnis der Kapazitäten ergibt. Die Spannungsdifferenz an
s betrug -300 Volt (an 1), 4 250 Volt (an der inneren Belegung von r) gegenüber
-2 Volt (an -d) gleich 48.Volt.
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Die Summe der Kapazitätsverhältniswerte ist 4, und es ergibt sich
nach Schließen von Schalter s an q eine Spannungsveränderung 1x48 von = 12 Volt
und an r eine Verände-4 3x48 rung von = 36 Volt. Die neue Span-4 nung an d ist dann
-14 Volt; zwischen den Belegungen von r besteht jetzt 286 Volt Spannungsdifferenz,
da die -Summe gleich - 300. für ist. Es war behauptet, daß nach Absenken von Potentiometerabgriff
I auf -252 Volt, der. Spannung an r + Arbeitsspannung, das Gitter wieder auf dem
Wert der Arbeitsspannung ankommt, so daß dann die Ablesung vorgenommen werden muß.
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Potentiometerabgriff. l hat sich dafür über einen Spannungsunterschied
von -48 Volt bewegt und damit über r mit dem Kapazitätsverhältuiswert i auf das
Gitter d eine. Ladung von - 48 Volt übertragen. Dies ist der gleiche Ladungswert,
der beim Schließen von s von r auf d in umgekehrter Richtung übertragen wurde. Diese
beiden Vorgänge heben sich also in ihrer Wirkung auf ef auf, so daß dort wieder
die Arbeitsspannung in Erscheinung tritt. Dieser Ausgleich ist für jedes beliebige
Verhältnis der beiden Kapazitäten zueinander wirksam, so daß keiner der Kapazitätswerte
bekannt sein oder berücksichtigt werden muß.
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Das Verhältnis zwischen der Kapazität r und der von q kann sehr groß
sein; die Messung erfolgt auch noch richtig, wenn -die Kapazität yon r sehr klein
ist gegenüber dem Werte von q. -Es wird dann lediglich die Kurve der Spannungsveränderung
von d sehr flach gegenüber der Steilheit der Spannungsveränderungskurve am Potentiometer.
Die Meßgenauigkeit ist dann dadurch gegeben, mit welcher Genauigkeit das Erreichen
der Arbeitsspannung an d mit dem Verstärker zur Anzeige gebracht wird.
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In jedem Falle ist es notwendig, daß die Anfangsspannung größer ist
als die Spannung am Meßkondensator. Das Gitter der Röhre e darf niemals,auf eine
positive Spannung kommen gegen die Kathode von. e, weil dann durch den Gitterstrom
sofort ein Teil der Ladung verlorengehen würde. Das.Meßergebnis würde unrichtig
klein.
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Es sind Verfahren zur Messung kleiner Spannungen bekannt, bei denen
der Gitterspannung eine veränderliche Gegenspannung einer Hilfsspannungsquelle entgegengeschaltet
ist. Diesen Anordnungen fehlen aber die Eigenschaften, auch bei kleinen zu messenden
Kapazitäten eine einfache, genaue und kapazitätsunabhängige Spannungsbestimmung
möglich zu machen. Dies läßt sich jedoch durch die hier beschriebene Reihenfolge
von bestimmten Schalthandlungen erreichen.
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Auch für den Fall, daß die innere Belegung des zu messenden Kondensators
auf einem negativen Potential steht gegen die äußere Belegung, muß dafür'gesorgt
werden, daß das negative Potential des Gitters d der Rölire e bis - auf die Arbeitsspannung
vermindert werden kann. Man muß den Meßvorgang in diesem Falle etwas anders gestalten,
wie an -Hand von Abb. 4 dargestellt sei. Der Potentiometerabzweig I steht in -diesem
Falle zunächst am unteren Ende des Potentiometers a, wo das gleiche Potential herrscht
wie an der Kathode der Röhre e. Das Potentiometer -hat aber dieses Mal an seinem
äußeren Ende eine positive Spannung von z. B. +.300 Volt. Das C;itter d kommt also
zunächst wieder durch die negative Ladung der inneren Belegung auf eine zu hohe
negative Spannung. Es wird nun der Potentio---meterabzweig 1 langsam aufwärts bewegt,
so lange, bis das negative Potential von d auf die Arbeitsspannung vermindert ist.
Die Verhältnisse des Elektrizitätstransportes über den zu messenden Kondensator
sind die gleichen wie in dem oben beschriebenen Beispiel der umgekehrten Ladung.
Bei umgekehrter Ladung muß aber das Potentiometer die umgekehrte Spannung haben,
und die Bewegungsrichtung des Potentiometers muß ebenfalls umgekehrt sein.
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In einigen Fällen käme. in Betracht, den zu messenden Kondensator
einfach umgekehrt an die Meßanordnung anzuschließen, aber dies wird ohne zu große
Fehler nur möglich sein, wenn beide Belegungen des zu messenden Kondensators. gegen
äußere Felder genügend gut abgeschirmt sind. Das Ablesen des Meßwertes geschieht
in gleicher Weise durch einen gewöhnlichen- Spannungsmesser, der an den Potentiometerabzweig
I angeschlossen wird. Es muß aber in diesem Fall die Arbeitsspannung zu der Instrumentanzeige
hinzugezählt werden, wenn man nicht durch .den Anschluß des Meßinstrumentes an die
Arbeitsspannung deren Wert auf die Instrumentanzeige miteinwirken läßt.
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Bei Durchführung der Messung muß das Potentiometer so lange bewegt
werden, - bis das-Erreichen des Meßwertes durch den für die Arbeitsspannung bekannten
Anodenstrom in der ersten Verstärkerröhre e angezeigt wird. Bei Mehrröhrenverstärkung
mit Gleiche stromkopplung wird ein Steigen des Anodenstromes
in
der ersten Röhre ein Absinken des Anodenstromes in der zweiten Röhre bewirken, und
in der dritten Röhre wird wiederum der Anodenstrom ansteigen. Nach Erreichen einer
genügend großen Verstärkung kann man ein Signal auslösen, indem eine Glimmlampe
aufleuchtet, ein magnetisches Schauzeichen sichtbar wird oder eine Klingel anschlägt.
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Die Messung kann sehr viel sicherer und genauer gestaltet werden,
wenn man zur Bewegung des Potentiometers einen motorischen Antrieb verwendet. Die
motorische Potentiometerverstellung ist bei Einrichtungen mit Gegenschaltung einer
Hilfsspannung im Gitterkreis einer Röhre an sich bekannt. Der Antriebsmotor wird
durch ein Relais, das vom Verstärker gespeist wird, bei der vorliegenden Anordnung
in dem Augenblick abgestoppt, in dem der Meßwert erreicht ist.
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Auf einfache Weise kann man dazu den Anker des Antriebsmotors kurzschließen.
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Ein zwangsweises Anhalten der Potentiometerbewegung nach Erreichen
des Meßwertes kann auf einfache Weise auch bei Handbewegung des Potentiometers durchgeführt
werden. Es ist dann nur notwendig, daß man bei Erreichen des Meßwertes durch die
Ausgangsleistung des Verstärkers eine Arretierung der Handbetätigung bewirkt z.
B. durch magnetisches Einrücken einer Klinke in einen Zahnkranz.
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Es sei nochmals wiederholt, daß der Meßvorgang mehrere Schaltvorgänge
voraussetzt, die in bestimmter Reihenfolge nacheinander vorgenommen werden müssen.
Es muß zunächst das Gitter auf die Arbeitsspannung aufgeladen werden. Dann muß das
Gitter wieder abgetrennt werden, und darauf muß Kontakt hergestellt werden zwischen
dem Gitter und der inneren Belegung des Meßobjektes. Erst dann darf die Potentiometerbewegung
einsetzen. Diese darf nur fortgegesetzt werden bis zum Erreichen des Meßwertes.
Wenn die Potentiometerbewegung über den Meßwert hinausgeht, würde das Gitter der
ersten Röhre auf positive Gitterspannung kommen. Der dann eintretende Gitterstrom
würde einen Teil der Kondensatorladung abfließen lassen. Nach Anhalten der Potentiometerbewegung
muß das Meßinstrument. abgelesen werden, und erst nach Ablesen des Meßinstruments
darf das Potentiometer weiter oder zurück in die Ausgangsstellung bewegt werden.
Nach Schluß der Messung kann man die ganze Meßanordnung dazu benutzen, den Kondensator
wieder auf eine bestimmte Ladung aufzuladen, iridem man zwischen die innere und
äußere Belegung die gewünschte Ladespannung bringt. Dazu kann man das Potentiometer
wieder auf die höchste negative Spannung stellen und die innere Belegung des aufzuladenden
Kondensators durch Schließen des Schalters o mit der Gitterspannung p in Verbindung
bringen.
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Alle diese Schalterbewegungen kann man in ihrer Reihenfolge zwangsläufig
festlegen, indem die einzelnen Schaltbewegungen nacheinander durch eine Nockenscheibe
ausgeführt werden. Wenn man eine Handbetätigung vorsieht, kann man einen Teil dieser
Nockenscheibenumdrehung für die Schaltbewegungen benutzen, den restlichen Teil für
die Verdrehung des Potentiometers. Auch bei motorischem Antrieb ist eine solche
Verbindung zwischen Schalter und Potentiometerbewegung durchführbar.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Meßverfahrens gegenüber der bisher
gebräuchlichen Messung mit dem Elektrometer liegen in folgenden Tatsachen: Das Elektrometer
ist ein höchst empfindliches Instrument, weil die außerordentlich dünnen Elektrometersaiten
durch Schaltungsfehler oder mechanische Stöße leicht zerstört werden können.
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Die Ablesung des Elektrometers muß vermittels Fernrohres geschehen,
weil die Ausschläge der Elektrometersaite für eine unmittelbare Ablesung zu klein
sind. Demgegenüber hat das beschriebene Meßverfahren den Vorteil, daß der Spannungswert
an einem üblichen Drehspulinstrument abgelesen werden kann, dessen unmittelbare
und genaue Ablesung keine Schwierigkeiten bereitet und dessen Eichung und Meßgenauigkeit
über Jahre hinaus konstant bleibt. Bei der bisherigen Messung mit Elektrometern
mußte man, wie eingangs bereits erwähnt, nicht nur die Kapazität des Meßkondensators
sehr genau kennen, sondern ebenfalls die Kapazität des Elektrometers. Aus dem vom
Elektrometer angezeigten Meßwert kann erst nach Umrechnung auf das Kapazitätsverhältnis
der tatsächliche Spannungswert ermittelt werden.
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Im praktischen Betrieb tritt auch bei der Elektrometermessung noch
eine andere Erschwerung auf. Wenn die Kapazität des Meßkondensators klein ist gegenüber
der Elektrometerkapazität, z. B. 1/4, und der Meßkondensator auf 300 Volt aufgeladen
werden soll, würde bei Bestimmung dieser Ladung sich am Elektrometer ein Spannungswert
von 60 Volt, also 111, einstellen. Man muß also das Elektrometer auf eine Empfindlichkeit
dieser Größenordnung bringen.
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Es ist dann nicht möglich, bei gleicher Empfindlichkeit des Elektrometers
die Spannung zu messen, mit der der Kondensator aufgeladen werden soll, weil das
Elektrometer dann dazu eine geringere Empfindlichkeit haben müßte. Man muß zur Bestimmung
der Aufladespannung also ein anderes Meßinstrument
benutzen. Demgegenüber
ist es aber möglich, bei dem beschriebenen Meßverfahren mit dem gleichen Spannungsmesser
im gleichen Empfindlichkeitsbereich die Aufladespannung zu überwachen und die Spannung
des Meßkondensators festzustellen, nachdem dieser irgendwelchen zu messenden Einwirkungen
ausgesetzt ist.
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Ein Vergleich der Meßgenauigkeit bei beiden Verfahren ergibt folgendes:
Durch den immerhin nicht unendlich großen Isolationswiderstand des Gitters und aus
anderen Gründen können bei sehr kleinen Kapazitäten des Meßkondensators Ungenauigkeiten
auftreten. Solche Möglichkeiten liegen aber auch bei der Messung mit Elektrometern
vor. Es ist z. B. schwierig, den Einfluß, der Ladungsübertragung zu berücksichtigen,
die erfolgt durch die Bewegung der Elektrometersaiten von ihrer Nullstellung auf.
den Meßwert. Es verändert sich dadurch während des Meßvorganges die Eigenkapazität
des Elektrometers, und dies bedingt wiederum Umrechnungen und teilweise auch Fehler
des Meßergebnisses.
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Auf Grund dieser Vorteile des beschriebenen Meßverfahrens mit Verstärkerröhren
liegt die praktische Ver-wendung überall da, wo man bisher kleine Ladungen mit einem
Elektrometer gemessen hat. Zur genauen Bestimmung eines Bestrahlungsquantums von
Röntgen- oder Radiumstrahlen, sogar von Ultrastrahlung, kann man die während einer
bestimmten Bestrahlungszeit eingetretene Entladung eines Kondensators messen, die
durch die Ionisation des Kondensatordielektrikums eintritt. Diese Art Strahlungsdosimetrie
hat eine Reihe von Vorteilen. Die Meßkondensatoren können sehr- geringe Ausdehnung
haben, sie brauchten während der Bestrahlung, in der sie ihre Ladung verlieren,
nicht mit irgendeiner Apparatur verbunden sein, sondern können unmittelbar an den
Ort gebracht werden, an dem man die Bestrahlungsdosis messen will. Die Messung des
Ladungsverlaufes kann sich bei genügend guter Isolation über sehr lange Zeiträume
erstrecken, so daß auch sehr schwache, aber lange wirkende Bestrahlungsdosen summierend
ebenso genau gemessen werden können wie kurzzeitige starke Strahlungsdosen. Bei
diesem Meßverfahren muß man also den Meßkondensator vorher auf eine bekannte Spannung
aufladen, dann der Bestrahlung aussetzen und daraufhin die auf dem Kondensator verbliebene
Ladung ermitteln. Die Kapazität solcher Meßkondensatoren liegt oft unterhalb von
1 cm, so daß sie nur schwer genau ermittelt werden kann. Das hier gezeigte Meßverfahren
ermöglicht uns die Feststellung der' restlichen Ladung auf sehr genaue Weise, ohne
daß wir die Kapazität des Kondensators genau zu kennen brauchen und ohne die Notwendigkeit
zu irgendwelchen Umrechnungen. Das Meßverfahren hat also Betriebsvoraussetzungen,
welche insbesondere in der ärztlichen Praxis ohne Schwierigkeiten erfüllt werden
können. thDer diese summierende Messung hinaus ist es aber auch geeignet, die Strahlungsdosis
in jedem einzelnen Moment unmittelbar anzuzeigen. Gemäß Abb. 4 muß die Apparatur
dazu etwas abgeändert werden. Der Meßkondensator muß in diesem Falle in leitender
Verbindung mit der Meßanordnung bleiben, er wird wiederum zu Beginn auf eine bekannte
Spannung aufgeladen und bleibt jetzt während der ganzen Messung in Verbindung mit
dem Gitter der Verstärkerröhre. Die mit dem Gitter verbundene Belegung möge etwa
eine an dem Abgriff I vorhandene positive Spannung haben. Es fließt also ein gewisser
Anodenstrom in der ersten Röhre schon zu Beginn der Messung und nach ausreichender
Verstärkung ebenfalls in der Endröhre des Verstärkers. Dieser Anodenstrom wirkt
auf die Potentiometerbewegung über ein Relais so ein, daß das Potentiometer verstellt
wird, sobald der Ano.denstrom ansteigt. Wenn also der Meßkondensator bestrahlt wird,
sinkt die Kondensatorladung, die Qitterspannung an d wird weiter positiv, der Anodenstrom
der Endröhre steigt und bewirkt eine Potentiometerbewegung, bis das Gitter d wieder
die alte Vorspannung erreicht hat. Je stärker die Bestrahlung ist, um so größer
ist der Ladungsverlust und um so schneller muß das Potentiometer abwärts bewegt
werden. Die Geschwindigkeit der Potentiometerbewegung könnte man mit einem Tachometer
ablesen, wenn man durch bekannte Einrichtungen für eine kontinuierliche Steuerung
des Potentiometerantriebes durch den Verstärkerstrom sorgt. Man könnte auch, wie
dies in der Abbildung dargestellt ist, die Entladestrom. stärke eines Kondensators
t mit einem empfindlichen Meßinstrument v messen. Je schneller die Potentiometerbewegung
ist, um so größer ist die Entladestromstärke des Kondensators. Durch verschiedene
Empfindlichkeit des Instruments v kann man diesem Meßverfahren einen weiten Meßbereich
geben. Es ist dabei zweckmäßig, den Kondensator t über einen großen Widerstand w
-zu entladen, damit die Zeitkonstante T, -die sich aus der Kapazität des Kondensators
t und dem Widerstandswert von w ergibt, die etwaigen Unstetigkeiten der Potentiometerbewegung
für das Meßinstrument v möglichst gut ausgleicht. Mit einer solchen Einrichtung
kann man auch vor Beginn der Bestrahlung eine bestimmte Strahlendosis einstellen,
indem
man nach Erreichen einer bestimmten Entladung des Meßkondensators mit einer entsprechenden
Stellung des Potentiometerabzweiges I die Bestrahlungseinwirkungrabbricht. An Stelle
des Kondensators t könnte man auch einen Transformator einschalten und den Strom
in einer Sekundärwicklung zur Anzeige benutzen, Wollte man bisher mit Verstärkerröhren
den Ionisationsstrom einer Meßkammer messen, so stellte die Erfassung dieser sehr
kleinen Ströme so große Voraussetzungen an die Konstanz der Meßvorrichtung, daß
man nur im Laboratorium solche Messungen ausführen konnte. Als Betriebsvoraussetzung
für das hier angegebene Meßverfahren ist es nur notwendig, daß die erste Verstärkerröhre
einen verschwindend kleinen Gifterstrom hat.
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Kleine zeitliche Veränderungen innerhalb der ersten Verstärkerröhre
beeinflussen das Meßergebnis nur ganz unwesentlich, so daß die Meßanordnung fast
unmittelbar nach Einschalten betriebsbereit ist.
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PATNTANSPRÜCI: I. Verfahren zur Messung statischer Ladungen von kleinen
Kapazitäten, insbesondere solchen, die durch Röntgen-, Radium- oder ähnliche Strahlen
erzeugt oder abgeleitet werden, vermittels Hochvakuumverstärkerröhren, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gitter der Röhre mit Hilfe einer negativen Spannung zunächst auf eine gegebene,
durch einen bestimmten Anodenstrom festgelegte Arbeitsspannung gebracht wird, bei
der noch kein Gitterstrom fließt, daß sodann das Gitter von dieser Spannung abgeschaltet
und der zu messende Kondensator nunmehr zwischen das Gitter und eine zusätzliche
höhere negative veränderbare Spannung geschaltet wird und daß alsdann die veränderbare
Spannung so weit gesenkt wird, bis das Gitter wieder die gegebene Arbeitsspannung
annimmt, so daß die Größe der jetzt eingestellten Gegenspannung ein Maß für die
Kondensatorladung ist.