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Einrichtung zum Messen von ionisierender Strahlung
Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen von ionisierender Strahlung, wie
Röntgen- und Garnma-Strahlung, unter Verwendung einer Ionisationskammer und eines
Elektrometers.
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Die neue Einrichtung besteht im wesentlichen darin, daß in der Zuleitung
zur Ionisationskammer ein Kondensator und ein Widerstand derart in Reihe geschaltet
sind, daß der Ionisationsstrom, gleichzeitig wie er den Kondensator auflädt, den
Widerstand durchfließt, so daß die Momentandosis durch Anlegen des Elektrometers
an die Klemmen des Widerstandes meßbar ist und die Integraldosis durch Einschaltung
des Elektrometers zur Messung der Spannung an dem auf geladenen Kondensator ablesbar
ist.
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Zur Verdeutlichung des Erßndungsgegenstandes wird auf die Zeichnung
hingewiesen.
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Fig. I ist das Schaltschema einer bekannten Einrichtung; Fig. 2 und
3 zeigen zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Beim Messen von Röntgen- oder Gamma-Strahlung und anderer ionisierender
Strahlung verwendet man gewöhnlich eine Ionisationskammer in Verbindung mit einem
hochohmigen Spannungsmeßlgerät (meist Elektrometer mit mechanisch beweglichem System
oder Röhrenelektrometer). Fig. I zeigt eine solche an sich bekannte Einrichtung.
Der Strom durch die Kammer 5 fließt durch die Leitung 7 und durch einen hochohmigen
Widerstand I von der Größenordnung IO9-IOtt Ohm, und der Spannungsabfall wird mittels
eines Meßgerätes 6 genannter Art gemessen. Der Ausschlag des Meßgerätes ist ein
Maß des Ionisationsstromes und mithin der auf die
Kammer je Sekunde
auftreffenden Strahlung in rls.
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Der Ionisationsstrom kann auch benutzt werden, um einen vorher ungeladenen,
gut isolierten Kondensator 2 aufzuladen. Die Spannung an den Klemmen des Kondensators
ist dann ein Maß der durch die Kammer hindurchgeflossene Elektrizitätsmenge und
mithin ,der Gesamtstrahlungsdosis in r nach Beginn der Messung. Einrichtungen sind
auch bekannt, bei denen man mittels eines Umschalters 4 wahlweise einen Widerstand
oder einen Kondensator einschalten kann, um entweder die Anzahl von rls oder die
über eine bestimmte Zeit integrierte Gesamtdosis in r zu messen. Durch Einbau mehrerer
ungleich großer Widerstände und mehrerer ungleich großer Kondensatoren sowie eines
hochisolierten Mehrwegumschalters erhält man schlie8liich eine Einrichtung mit mehreren
verschiedenen Meßbereichen sowohl für die Anzahl von r/s als auch für Idie Dosis
in r.
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Öfters liegt aber Ider Bedarf vor, mit derselben Einrichtung während
derselben Bestrahlung teils die während des Bestrahlungsvorganges gegebenenfalls
schwankende Anzahl von rls, teils auch die über die ganze Bestrahlung integrierte
Dosis in r und gegebenenfalls Zwischenwerte dieser Dosis zu geeigneten Zeitpunkten
während der Bestrtahlung messen zu können. Zu ,diesem Zweck war man bisher gezwungen,
zwei verschiedene Geräte zu verwenden, was mit erhöhten Kosten verbunden war. Zuweilen
läßt sich eine solche Messung nicht durchführen, weil örtliche Verhältnisse die
gleichzeitige Anordnung von zwei Kammern mit Anschlußkabeln verhindern oder weil
die Strahlungsdosen zu verschieden auf die beiden nicht zusammenfallenden Kammern
auftreffen.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht derartige Messungen bzw.
vermeidet die obengenannten Schuwierigkeiten.
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Bei der Einrichtung nach Fig. 2 liegen ein Widerstand II und ein
Kondensator I2 in Reihe in der Leitung von der Ionisationskammer t5. Zwischen den
Klemmen des Kondensators 12 entsteht dabei eine Spannung proportional der Dosis,
welche die Kammer 15 in einem bestimmten Augenblick nach dem Beginn der Bestrahlung
empfangen hat, während die Spannung an den Klemmen des. Widerstandes I'I die Anzahl
von rls in jedem Augenblick anzeigt.
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Voraussetzung ist, daß die beiden Spannungen im Verhältnis zur Ladespannung
Ider Ionisationskammer 15 so klein bleiben, daß das Aufrechterhalten von voller
Sättigungsspannung nicht zu befürchten ist. Die Erfüllung dieser Bedingung bereitet
keine Schwierigkeiten bei den in der Praxis vorkommenden Strahlungsverhältnissen.
Verschiedene Meßbereiche können wie bei den jetzt vorkommenden Geräten durch wahlweise
Einschaltung verschiedener Widerstände und Kondensatoren erzielt werden.
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Gewöhnlich dürfte die Schaltung in der Weise verwendet werden, daß
das Elektrometer I6 während der Bestrahlung durch den Umschalter 14 parallel zum
Widerstand 11 geschaltet ist, dessen eine Klemme geerdet ist, während der Kondensator
12 zwischen der anderen Klemme sdes Widerstandes I I und der Innenelektrode I7 der
Kammer liegt. Das Elektrometer i6 gibt dabei rls an. Mit aufhörender Bestrahlung
hört auch der Strom durch den Wilderstand 11 I auf, und der Ausschlag des Elektrometers
geht auf Null zurück. Wird dabei die nicht geerdete Elektrometerklemme mittels des
Umschalters 14 an die mit der Kammer 15 verbundene Klemme des Kondensators 12 angelegt,
so liest man die Spannung am Kondensator und mithin die Integraidosis ab.
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Dabei wird vorausgesetzt, daß der Kondensator vor der Messung durch
Betätigung eines Kurzschlußkontaktes I3 auf Null eingestellt wurde.
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Die Ablesung von Zwischenwerten der Dosis ist möglich, indem man
die beiden Klemmen des Elektrometers I6 vom Widerstand II auf den Kondensator I2
und zurück schaltet. Abgesehen davon, daß' es nicht immer möglich ist, die beiden
Klemmen des Elektrometers mit hoher Isolation gegen Erde anzuordnen, hat dies den
Nachteil, daß die Ladung des Kondensators I2 bei jeder derartigen Umschaltung mit
dem Elektrometer 16 geteilt wird, sowie daß ein gewisser Teil abgeführt wird jedesmal,
wenn das Elektrometer I6 auf den Widerstand aI zurückgeschaltet wird. Nur wenn man
so große Dosen mißt, daß der Kondensator sehr groß im Verhältnis zur Kapazität des
Elektrometers und ades Schaltorgans gewählt werden konnte, ist der hierdurch bedingte
Fehler unbedeutend. Ist eine Ablesung von Dosiszwischenwerten notwendig, können
jedoch diese Fehler, wenn auch auf Kosten der Einfachheit der Ablesemethede, wie
folgt vermieden werden (vgl. Fig. 3). Das Elektrometer 26 wird parallel zu dem Kondensatnr
22 und dem damit in Reihe liegenden Widerstand 21 geschaltet, d. h. mit der einen
Klemme an die geerdete Klemme des Widerstandes und mit der anderen Klemme an diejenige
Klemme des Kondensators 22 angelegt, die mit der Kammer 215 verbunden ist. In dieser
Lage gibt das Instrument 26 in jedem Augenblick die .Summe von r/s und Integraldosis
in r an. Zur gewünschten Zeit während der Bestrahlung wird der Widerstand 21 mittels
des Umschalters 28 kurzgeschlossen, so daß man den r-Wert für sich abliest.
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Wird dieser Wert von der ersten Ablesung abgezogen, so erhält man
offenbar rls. Der Vorgang kann, ohne auf die Ladung des Kondensators 22 einzuwirken,
während derselben Bestrahlung beliebig oft wiederholt werden. Falls die Anzahl von
ris schnell und unregelmäßig schwankt, kann man jedoch nach dieser Methode keine
sichere Messungen ausführen.