DE866730C - Einrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung von Folien, duennen Platten oder Blechen aus Papier, Kunststoff oder Metall - Google Patents

Description

• Einrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung von Folien1 dünnen Platten oder Blechen aus Papier, Kunststoff oder Metall Es ist bekannt, zum Messen von Folien, dünnen Platten oder Blechen aus Papier, Kunststoff oder Metall künstlich radioaktive Betastrahler in Kombination mit Ionisationskammern zu verwenden um mit Hilfe der Absorption der Betastrahlen im Prüfling dessen Dicke zu messen. Bei der betriebsmäßigen Dickenmessung läuft dabei das Prüfgut zwischen dem Betastrahler und der Ionisationskammer hindurch; der Ionisationsstrom wird in üblicher Weise verstärkt und zur Anzeige gebrac-ht. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, daß der Prüfling im Gegensatz zu mechanischen oder magnetischen Messungen bei der Prüfung nicht berührt wird.
• Abs nachteilig haben sich jedoch die geringe Meßgeschwindigkeit (etwa 3 s Anzeigeträgheit), die Begrenzung des Verfahrens auf verhältnismäßig kleine Dicken und die beschränkte Lebensdauer der Präparate erwiesen.
• Dies hat die folgenden Ursachen: Um hohe Meßgenauigkeiten (praktisch etwa 2% der Gesamtdicke) zu erzielen, benutzt man! weiche, d.h. energiearme Betastrahlen, wie sie von künstlich radioaktiven Strahlern geliefert werden; diese werden aber schon in geringen Schichtdicken völlig absorbiert. Auch bei noch kleineren Dicken ist die Absorption sehr stark; dadurch sind zwar die Absorptionsunterschiefe beim Hindurchtreten durch verschiedene Dicken sehr groß (hohe Meßgenauigkeit!), aber man benötigt starke Strahlenquellen, um halbwegs ausreichende Meßgeschwindigkeit zu erreichen. Dies wieder bedeutet, daß die strahlende Fläche sehr groß wird, weil bei künstlich radioaktiven Betastrahlern nur ein Bruchteil der Trägersubstanz aktiviert werden kann, und weil man mit Rücksicht auf die Eigenabsorption.im Strahler selbst diesen nur in dünner Schicht verwenden kann. Infolgedessen kann die Messung nur integrierend über verhältnismäßig große Flächen (Größenordnung 10 cm2) erfolgen.
• Natürlich radioaktive Betastrahler, wie Radium oder Mesothorium, haben demgegenüber drei Vorzüge: die längere Lebensdauer, die höhere Konzentration und die größere Durchdringungsfähigkeit ihrer energiereichen Betastrahlen. Dies führt trotz kleinem Meßfeld zu starker Strahlenintensität und damit zu höherer Meßgeschwindigkeit sowie zu größerem Meßumfang. Nachteilig ist der geringere Absorptionsunterschied bei solchen Schichtdicken, durch die weiche Betastrahlen noch in genügender Menge hindurchtreten, also die geringere Meßgenauigkeit.
• Erfindungsgemäß werden die Vorzüge natürlicher Betastrahler beibehalten und ihr Nachteil gegenüber weichen Betastrahlen unwirksam gemacht, indem man den verstärkten oder unverstärkten Ionisationsstrom zum überwiegenden Teil durch einen Gegenstrom kompensiert. Dadurch werden kleine prozentuale Intensitätsunterschiede hinter dem Prüfling, wie sie durch kleine Dickenunterschiede hervorgerufen werden, in große Anzeigedifferenzen umgewandelt.
• Versuche haben gezeigt, daß man mit diesen Maßnahmen und unter Verwendung natürlicher Betastrahlen von Radium gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen die Meßfeldgröße um eine bis zwei Größenordnungen heruntersetzen und gleichzeitig die Meßgeschwindigkeit um eine Größenordnung erhöhen kann; man hat außerdem den Vorteil, daß die Strahlenquelle über praktisch beliebig lange Zeit konstant bleibt, und daß der Meßumfang vergrößert wird, entsprechend der größeren Durchdringungsfähigkeit der natürlichen Betastrahlen. Dabei bleibt die Meßgenauigkeit erhalten, ja sie läßt sich bei starker Kompensation über das bisher. Erreichte hinaus erhöhen (1 bis 2% Meßgenauigkeit).
• Derartige Kompensationen sind an sich bekannt, soweit der Gegenstrom (oder die Gegenspannung) aus einer elektrischen SpannuNgsquelle entnommen und durch Widerstände reguliert wird. Demgegenüber ist es im vorliegenden Fall zweckmäßiger, den Gegenstrom aus einer zweiten Ionisationskammer (Kompensationskammer) zu entnehmen, die ebenfalls von einem Präparat aus bestrahlt wird. Denn dadurch fallen alle Einflüsse von Netzspannungsschwankungen, Temperatur und Druck auf das Meßergebnis aus,, weil diese Einflüsse sich auf Meß und Kompensationskammer gleichzeitig auswirken. Vorder Meßkammer befindet sich in diesem Fall der Prüfling mit zu messender Dicke, vor der Kompensationskammer eine Vergleichsfolie von Solldicke.
• Es ist im übrigen gleichgültig, ob die Gegenschaltung der beiden Ionisationsströme vor oder hinter der Verstärkung der Ströme erfolgt.
• Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel: Die vom Präparat 1 ausgehende Strahlung durchsetzt das Prüfgut 2 bzw. den Kontrollkörper 2k von Sollwanddicke und fällt in die Meßkammer (bestehend aus dem Metallzylinder 3, der Innenelektrode 4, dem Isolator 5 und dem Fenster 6) bzw. in die Kompensationskammer (mit den entsprechenden Teilen 3k, 4k, 5k und 6k). Die gegeneinander gepolten Batterien 7 bzw. 7k erzeugen in dien Kammern im Mittel gleich große, gegeneinander laufende Ionisationsströme, so daß am Widerstand 8 nur dann ein Spannungsabfall und damit eine Anzeige am Instrument des Verstärkers 11 auftritt, wenn die Prüfdicke von der Solldicke abweicht.
• Um die Kapazität und damit die Anzeigeträgheit im Meßkreis kleinzuhalten, ist es zweckmäßig, Meß-und Kompensationskammer einschließlich der Vorverstärkung in einer mechanischen Einheit zusammenzuschließen.
• Das Prüfgut ist meist ziemlich breit. Bei Kunststoffen und Papier sind Bänder zwischen 1 und 2 m Breite üblich. In diesen Fällen ist es erforderlich, das Meßgut an mehreren Stellen auf Dicke zu prüfen. Dies würde die Anordnung mehrerer Ionisationskammern und Präparate bedeuten, wozu gegebenenfalls noch eine Kompensationskammer mit einem weiteren Präparat hinzutritt. Zur Vereinfachung einer solchen Anordnung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Meßkammer ein langes Rohr zu verwenden, das mit einem unterbrochenen oder durchgehenden Schlitz und mit einer durchgehenden Zentralelektrode versehen ist. Unter dem Rohr befinden sich mehrere Präparate an den gewälalten Meßstellen, wobei die Präparate abwechselnd und gegebenenfalls periodisch abgedeckt werden, so daß immer nur ein Abschnitt der langen Ionisationskammer bestrahlt wird. Eine solche Anordnung ist viel kapazitätsärmer, läßt also höhere Meßgeschwindigkeiten zu, als wenn man mehrere einzelne Ionisationskammern mit Hilfe von Kabelverbindungen auf ein und denselben Verstärker abwechselnd schaltet.
• Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel: Die von den Präparaten 1a bis 1c bzw. 1k ausgehende Betastrahlung durchsetzt das Prüf- bzw.
• Kontrollgut 2 bzw. 2k und dringt in die Meßkammer bzw. Kompensationskammer, bestehend aus Metallmantel 3 bzw. 3k, Mittelelektrode 4 bzw. 4k, Isolator 5 bzw. 5k, Eintrittsfenster 6 bzw. 6k. Die Spannungsquellen 7 bzw. 7k erzeugen entgegengesetzt gleiche Ströme, wenn Prüf- und Solldicke identisch sind. Der Differenzstrom wird über den Widerstand 8 geleitet, der am Gitter einer Elektrometerröhre 12 liegt. Das Gitter erhält seine Vorspannung über den Widerstand 8 aus der Spannungsquelle 13. Die Anode der Elektrometerröhre wird über den Widerstand 14 an die Spannungsquelle 15 angeschlossen; Änderungen der Spannung an der - Anode werden von dem im Verstärker 11 eingebauten Meßinstrument angezeigt.
• Elektrometerröhre samt Widerstand! 8, beide im abgeschirmten Metallgehäuse 16, sind mit Meßkammer und Kompensationskammer in einer mechanischen Einheit zusammengebaut. Vor den Präparaten 1a bis 1c bewegt sich die mit drei Fenstern versehene Blende 17 und läßt abwechselnd die Strahlung eines der Präparate durch den langen durchlaufenden oder unterbrochenen Schlitz I8 in die Kammer faldenl.
• Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn ein einziges Präparat unter der Ionisationskammer hin und her bewegt wird, wobei die Ionlisationskammer mit einem durchgehenden Schlitz versehen sein muß.
• Man erhält Idann bei durchlaufendem Prüfgut ein zickzackförmiges Abtasten mit wählbarer Abstandsgeschwindigkeit; auch in diesem Fall ist immer nur der über dem jeweiligen Standort des Präparates befindliche Teil der Ionisationskammer wirksam.
• Endlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Eintrittsfenster 6 von Meß- und; gegebenenfalls Kompensationskammer mit einer elektriscihl leitenden dünnen Folie abzuschließen, einmal, um Störungen durch Luftströmungen zu unterdrücken, zum andern und wesentlichen, um das Ionisationsvolumen genau zu definierten und feldfreie, d. h. unwirksame Kammergebiete zu vermeiden.
• Mit derartigen Anordnungen erreicht man mit Präparaten in einer Größenordnung von einigen mC Gammaaktivität einen Meßumfang von etwa 0,01 bis über 3 mm bei Kunststoffen bei einer Anzeigeträgheit von 0,2s und einer Meßgenauigkeit von I bis 20/0.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur kontinuierlichen Messung der Dicke von Folien, dünnen Platten oder Blechen aus Papier, Kunststoff oder Metall mit Hilfe: der Absorption von Betastrahlen im Prüfstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Betastrahlen natürlicher radioaktiver Präparate durch den Prüfstoff hindurch auf eine Ionisationskammer wirken und daß der überwiegende Teil dies verstärkten oder unverstärkten Ionisationsstromes durch einen einer zweiten Ionisationskammer entnommenen Gegenstrom kompensiert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Meßkammer und Vorverstärkung, oder Meßkammer, Kompensationskammer und Verstärkung eine mechanische Einheit bilden,
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer als ein langes, mit durchlaufendem oder unterbrochenem Schlitz für den Strahleneintritt vorgesehenes Rohr aus gebildet ist, unter dem sidh an verschiedenen Stellen strahlende Präparate befinden, die abwechselnd und gegebenenfalls periodisch abgedeckt und geöffnet werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer als langes, mit durchlaufendem Schlitz für den Strahleneintritt versehenes Rdhr ausgebildet ist, unter dem sich ein strahlendes. Präparat mit wählbarer Geschwindigkeit hin und her bewegt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, da' durch gekennzeichnet, daß das Eintrittsfenster der Meßkammer und gegebenenfalls auch der Kompensationskammer mit einer dünnen, elektrisch leitenden Folie abgedeckt ist.

   Angezogene Druckschriften: Zeitschr. »Electronics«, Okt. I949.