DE742363C - Vorrichtung zum Messen der Intensitaet eines Strahles langsamer Neutronen mittels einer Ionisationskammer - Google Patents

Vorrichtung zum Messen der Intensitaet eines Strahles langsamer Neutronen mittels einer Ionisationskammer

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DE742363C
DE742363C DEL102977D DEL0102977D DE742363C DE 742363 C DE742363 C DE 742363C DE L102977 D DEL102977 D DE L102977D DE L0102977 D DEL0102977 D DE L0102977D DE 742363 C DE742363 C DE 742363C
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DE
Germany
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neutrons
intermediate reaction
neutron
substance
ionization chamber
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Application number
DEL102977D
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English (en)
Inventor
Dr Phil Ernst Kuhn
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/12Neutron detector tubes, e.g. BF3 tubes

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  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Messen der Intensität eines Strahles langsamer Neutronen mittels einer Ionisationskammer Die Erfindung betrifft ein Neutronendosimeter, mit dem man die jeweilige Neutronenintensität direkt messen kann. Zum Nachweis der nicht oder nur sehr wenig ionisierenden Neutronen geht man dabei von einer bestimmten Zwischenreaktion ` aus, bei der stark ionisierende Teilchen durch die Neutronen erzeugt werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Reaktion zao + B" = Li7 + schnelles a-Teilchen zu benutzen. Die durch die langsamen Neutronen aus der Borschicht ausgelösten o:-Teilchen erzeugen in dem Gas der Ionisationskammer Ionen, die zum Nachweis der Neutronen benutzt werden. Es ist jedoch mit der bekannten Einrichtung nur schwer möglich, die Intensität eines engbegrenzten, schwachen Neutronenstrahlenbündels zu messen: Die Reaktionsschichten der Kammer sprechen nämlich auf Neutronen eines ganzen Geschwindigkeitsbereiches an. Das Dosimeter spricht daher auch auf Neutronen an, die erheblich.' größere Energie haben als die thermischen: Neutronen, die in überwiegender Zahl bei den üblichen Quellen für langsame Neutronen aufzutreten pflegen. Wenngleich das Dosimeter auf diese schnellen Neutronen nur sehr wenig anspricht, so machen sich diese doch gegenüber der Wirkung eines sehr schmalen Strahlenbündels thermischer Neutronen störend bemerkbar, da die schnellen Neutronen, z. B. an den Wänden des Beobachtungsraumes gestreut, nicht nur durch die Blendenöffnung des Dosimeters, sondern auch von 'allen Seiten in dasselbe eintreten. Um das Dosimeter gegen diese störenden Neutronen abzuschirmen, müßte man es mit sehr dicken Absorptionsschichten umgeben. Es ist aber sehr schwierig, auf diese Weise die störenden Neutronen des gesamten Geschwindigkeitsbereiches, der von dem Dosimeter noch mit merklicher Empfindlichkeit angezeigt wird, von ihm fernzuhalten.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Neutronendosimeter, das besonders zum Ausmessen engbegrenzter Neutronenstrahlenbündel geeignet ist. Bei ihm werden Zwischenreaktionssubstanzen verwendet, die bevorzugt auf Neutronen eines engbegrenzten Geschwindigkeitsbereiches ansprechen. Die Wände des Dosinieters nach der Erfindung sind mit einem Neutronen dieses Geschwindigkeitsbereiches stark absorbierenden Überzug überzogen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Dosimeter nur auf die durch seine Eintrittsöffnung eintretenden Neutronen des engbegrenzten Geschwindigkeitsbereiches anspricht, denn seine Zwischenreaktionssubstanz spricht auf Neutronen anderer Geschwindigheit, wie sie beispielsweise von den Wänden des Beobachtungsraumes gestreut werden, nicht an, und die Neutronen des engbegrenzten Geschwindigkeitsbereiches, die in anderer Dichtung als der Meßrichtung auf das Dosii,ieter treffen, werden durch den erwähnten, eutronen dieses Geschwindigkeitsbereiches stark absorbierenden Überzug von der Einwirkung auf das Dosimeter ausgeschlossen.
  • Wenn es sich um die Aufgabe handelt, die Intensität von Neutronen mit größerer Energie, als sie thermische Neutronen besitzen, zu messen, so ist es in der Regel am zweckmäßigsten, die Zwischenreaktionsschicht und die neutronenabsorbierende Schutzschicht aus dem gleichen Werkstoff herzustellen, da es meist sehr schwierig ist, verschiedene Werkstoffe zu finden, die Neutronen des gleichen Geschwindigkeitsbereiches selektiv absorbieren oder die wenigstens in der Lage sind, die Neutronen desjenigen Geschwindigkeitsbereiches stark z_u # absorbieren, der bei der Anwendung des Werkstoffes als Zwischenreaktionsschicht besonders stark zur Messung gelangt. Die Absorptionsschicht und die Zwischenreaktionsschicht brauchen nicht unbedingt aus identischem Material hergestellt zu sein. Es genügt häufig, daß beide die gleichen neutronenempfindlichen Substanzen in irgendeiner Form enthalten.
  • Da die thermischen Neutronen bei der praktischen Erzeugung langsamer Neutronen in verhältnismäßig großem Umfange neben den Neutronen des jeweils gewünschten Geschwindigkeitsbereiches erzeugt werden, empfiehlt es sich, falls eine Strahlung von Neutronen finit größerer Energie, als sie die thermischen Neutronen besitzen, ausgemessen werden soll, außer der erwähnten Schutzschicht noch eine zusätzliche Schutzschicht zur Absorption der thermischen Neutronen anzubringen oder die erwähnte Schutzschicht mit einer zu diesem Zweck geeigneten Substanz zu mischen.
  • Wenn es sich darum handelt, die Intensität eines räumlich engbegrenzten Strahlenbündels thermischer Neutronen mit Hilfe des Dosimeters zu messen, so ist es am .einfachsten, die Schutzschicht und die Zwischenreaktionsschicht aus dem gleichen Werkstoff herzustellen, der lediglich auf thermische Neutronen reagieren bzw. sie absorbieren muß. Als besonders geeignet hat sich die Verwendung von Gadolinium zu diesem Zweck erwiesen. Dieses Gadolinium absorbiert nämlich thermische Neutronen außerordentlich stark selektiv und sendet dabei eine verhältnismäßig stark ionisierende Strahlung aus.
  • Die Fig. i zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Ein Behälter i besteht zum Schutz gegen Röntgenstrahlen und Gammastrahlen aus der Neutronenquelle aus Eisen, Blei oder einem anderen Schwermetall und ist innen oder außen mit einem Überzug aus einem neutronenabsorbierenden Material e überzogen, und zwar an den Stellen, an denen das auszumessende Neutronenstrahlenbündel nicht eintreten soll. An der einen Seite ist in dem neutronenabsorbierenden Überzug ein Eintrittsfenster 3 vorgesehen. Die durch dieses Fenster eintretenden Neutronenstrahlen q. treffen im Innern der lonisationskaminer auf eine oder mehrere Schichten 5 aus einer Zwischenreaktionssubstanz, die auf Neutronen eines engbegrenzten Geschwindigkeitsbereiches reagiert, z. B. Gadolinium, und auf Neutronen möglichst wenig absorbierende Träger 6 aufgetragen ist. Aus diesen Zwischenreaktionsschichten werden durch die Neutronen geladene Teilchen ausgelöst, die durch das elektrische Feld zwischen der Zwischenreaktionsschicht 5 oder ihrem etwaigen leitenden Träger 6 einerseits und einer Hilfselektrode 7 oder einer anderen Zwischenreaktionssubstanzschicht oder deren Träger andererseits beschleunigt werden. Die Potentialdifferenz zwischen den einzelnen Elektroden bzw. Schichten von Zwischenreaktionssubstanz wird etwa auf 5oo Volt gehalten. Die Elektroden- bzw. Schichtabstände wählt man möglichst von der Größenordnung der Reichweite der Teilchen im Füllgas der Ionisationskammer. Zur weiteren Verringerung der Elektroden- bzw. Schichtabstände bei gleichem Ionisationsstrom kann man die Reichweite der Teilchen im Füllgas herabsetzen, indem man beispielsweise den Druck des Füllgases erhöht oder ein schweres Füllgas verwendet.
  • Die durch die Teilchen gebildeten Ionen werden bei der dargestellten Anordnung durch die mit dem Elektrometer verbundenen Elektroden gesammelt und beispielsweise dem Gitter der Elektronenröhre 8 durch die Öffnung 9 zugeführt. In diesem Teil des Gefäßes i ist auch der hochohmige Gitterableitungswiderstand io untergebracht. Die Zuleitungen zum äußeren Stromkreis, dem Galvanometer, den Anoden- und Heizbatterien sind durch das Rohr i i nach außen geführt. Das Galvanometer zeigt die Neutronenintensität unmittelbar ablesbar an, da der Ausschlag der Neutronenintensität direkt entspricht.
  • Durch die besondere Formgebung des die Zwischenreaktionssubstanz enthaltenden Teiles des Gefäßes i und der Zwischenreaktionssubstanzschichten 5 werden nur Neutronenstrahlen, die etwa die Richtung des Pfeiles q. haben, zur Anzeige gebracht, während Neutronen anderer Richtung durch das neutronenabsorbierende Material e abgefangen werden. Zur Verstärkung der Richtwirkung muß das Rehr 2 entgegen der Richtutig des Pfeiles q. um ein Vielfaches seines Durchmessers verlängert werden, wie in der Figur gestrichelt angedeutet ist. Zur Feststellung des Nullausschlages wird die Eintrittsöffnung, des Rohres 2 mit einer Scheibe oder Kappe i2 aus neutronenabsorbierendem Material vorübergehend verschlossen.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist das Elektrometerrohr in dem zylindrischen, die Zwischenreaktionssubstanzschichten enthaltenden Behälter selbst untergebracht. Die Vorrichtung entspricht im übrigen der nach Fig. i. Es ist jedoch eine Hilfselektrode 7 vorgesehen, die die Gasionen auf die mit der Elektronenröhre verbundenen Elektroden drückt. Zur schärferen Ausblendung des Neutronenstrahls können an den Stellen 3 bzw. 1q. Blenden mit engeren öffnungen vorgesehen werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Messen der Intensität eines Strahles langsamer Neutronen mittels einer Ionisationskammer, bei der Neutronen aus einer Zwischenreaktionssubstanz geladene Teilchen auslösen, die das Gas der Ionisationskammer ionisieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenreaktionssubstanz vorgesehen ist, die auf Neutronen eines engen Geschwindigkeitsbereiches bevorzugt reagiert, und daß die Ionisationskammer zum Schutze gegen Neutronen, deren Bewegungsrichtung mit der Strahlrichtung nicht übereinstimmt, mit einem Überzug versehen ist, der zum mindesten die Neutronen des engen Geschwindigkeitsbereiches stark absorbiert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenreaktionssubstanz und als neutronenabsorbierende Substanz das gleiche Material verwendet wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zwischenreaktionssubstanzschichten, vorzugsweise auf besonderen Trägern in der Meßvorrichtung hintereinander, gegebenenfalls abwechselnd mit Hilfselektroden angeordnet sind. q..
  4. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenreaktionssubstanzschichten als ebene Scheiben quer in einem vorzugsweise zylindrischen Behälter, in dem die Elektrometerröhre, vorzugsweise in einem seitlichen Ansatz, untergebracht ist, angeordnet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit einem rohrförmigen Fortsatz aus neutronenabsorbierendem Material mit einer Eintrittsöffnung für die zu messende Neutronenstrahlung versehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenreaktionssubstanz eine Substanz vorgesehen ist, die nur auf Neutronen mit größerer als thermischer Energie anspricht, und daß der Überzug aus Substanzen besteht, die sowohl diese Neutronen als auch Neutronen thermischer Energie stark absorbieren.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als neutronenempfindliche Substanz Gadolinium voraesehen ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.
DEL102977D 1941-01-15 1941-01-15 Vorrichtung zum Messen der Intensitaet eines Strahles langsamer Neutronen mittels einer Ionisationskammer Expired DE742363C (de)

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