DE695601C - Verfahren zur Messung statischer Ladungen oder Ladungsaenderungen von kleinen Kapazitaeten vermittels Hochvakuumverstaerkerroehren - Google Patents

Verfahren zur Messung statischer Ladungen oder Ladungsaenderungen von kleinen Kapazitaeten vermittels Hochvakuumverstaerkerroehren

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DE695601C
DE695601C DE1935T0045074 DET0045074D DE695601C DE 695601 C DE695601 C DE 695601C DE 1935T0045074 DE1935T0045074 DE 1935T0045074 DE T0045074 D DET0045074 D DE T0045074D DE 695601 C DE695601 C DE 695601C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist deswegen vorteilhafter, die Reihen-.;folge der Schaltmittel etwas anders anzuvordnen, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Auf einfache Weise kann man dazu den Anker des Antriebsmotors kurzschließen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kleine zeitliche Veränderungen innerhalb der ersten Verstärkerröhre beeinflussen das Meßergebnis nur ganz unwesentlich, so daß die Meßanordnung fast unmittelbar nach Einschalten betriebsbereit ist.
  • 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.

Claims (1)

  1. 2. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der Arbeitsspannung durch den Anodenstroin der Verstärkerröhre oder durch den Anodenstrom weiterer an die erste Verstärkerröhre angeschlossener Verstärkerröhren ein Signal ausgelöst wird.
    3. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der Arbeitsspannung durch den Verstärker die Potentiometerbewegung zwangsläufig unterbrochen wird.
    4. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer einen motorischen Antrieb erhält, der kontinuierlich durch die Ausgangsleistung des Verstärkers in seiner Bewegungsgeschwindigkeit beeinflußt wird.
    5. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, -daß die Reihenfolge der genannten Schaltvorgänge und die Bewegung des Potentiometers durch Nockenschalter zwangsweise gesteuert wird.
    6. Meßanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Drehung des Betätigungsorgans für die Schaltvorgänge und ein anderer Teil für die Bewegung des Potentiometers benutzt wird.
    7. Verfahren zur Feststellung von Ladungsänderungen auf kleinen Rapazitäten, insbesondere Ermittlung der Intensität von Röntgen-, Radium- oder ähnlichen Strahlen mit einer Meßanordnung nach Anspruch 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf eine bestimmte Spannung aufgeladener und während der Messung bestrahlter Meßkondensator mit der Verstärkerröhre in Verbindung bleibt, so daß die Anderung der Gittervorspannung ein Maß für die Geschwindigkeit des der Bestrahlungsstärke proportionalen Ladungsverlustes bildet.
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