DE887553C

DE887553C - Counter tube dose rate meter

Info

Publication number: DE887553C
Application number: DEL10621A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Berthold; Adolf Dr-Ing Habil Trost
Original assignee: Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
Current assignee: Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
Priority date: 1951-11-10
Filing date: 1951-11-10
Publication date: 1953-08-24

Description

Zählrohr-Dosisleistungsmesser Mit Ionisationskammern kann man Dosisleistungen von Röntgen- und Gammastrahlen zwischen IO-6 und etwa 10 ris quantitativ messen. Aber schon für die Messung von Dosisleistungen unter IOq r/s braucht man Luftkammern großen Volumens, um die für eine Registrierung notwendigen Ionisationsströme zu erhalten. Diese Ströme werden gemessen, indem man sie über einen Hochohmwiderstand abfließen läßt und die am Widerstand erzeugte Spannung z. B. an das Gitter einer Elektrometerröhre legt. Je kleiner der Ionisationsstrom ist, desto höher muß der Ableitwiderstand sein; wenn er über etwa Io10 Ohm ansteigt, werden für technische geräte die Isolationsschwierigkeiten zu groß. Druckkammern können die Begrenzung des Meßbereiches um höchstens eine Zehnerpotenz erweitern; sie sind aber unverwendbar, wenn man neben Röntgen- und Gammastrahlen auch Betastrahlen messen will, die ein dünnes Strahleneintrittsfenster voraussetzen.Counter tube dose rate meter Dose rates can be achieved with ionization chambers of x-rays and gamma rays between IO-6 and about 10 ris quantitatively. But air chambers are needed to measure dose rates below IOq r / s large volume in order to generate the ionization currents necessary for registration obtain. These currents are measured by passing them through a high-ohm resistor can flow and the voltage generated at the resistor z. B. to the grid of a Electrometer tube lays. The smaller the ionization current, the higher the Be leakage resistance; if it rises above about Io10 ohms, technical the isolation difficulties get too great. Pressure chambers can be the limitation extend the measuring range by a maximum of a power of ten; but they are unusable, if you want to measure beta rays in addition to X-rays and gamma rays, the one Assume a thin beam entrance window.

Zählrohrgeräte hingegen mit ihrer sehr viel höheren Empfindlichkeit können Dosisleistungen bis herab zur Erdradioaktivität messen. Sie versagen aber bei dem üblichen Betrieb im Auslösebereich, wenn Strahlungsintensitäten über IO- r/s gemessen werden sollen, weil sie ein begrenztes Auflösungsvermögen haben. Counter tube devices, however, with their much higher sensitivity can measure dose rates down to earth radioactivity. But they fail during normal operation in the trigger area, when radiation intensities above IO- r / s should be measured because they have a limited resolution.

Die Aufgaben, die vor allem beim Luftschutz gegen Atomwaffen auftreten, erfordern aber quantitative Anzeigen in besonders großem Meßbereich: Es sollen geringe Erhöhungen der Strahlung über die normale Erdradioaktivität, also über IO9 r/s einerseits und Dosisleistungen bis zu IOZ r/s andererseits meßbar sein. Einen so ausgedehnten Meßbereich über acht Größenordnungen erfaßt nur ein Zählrohr, das sowohl im Proportional- wie auch im Auslösebereich betrieben wird. The tasks that occur primarily in air defense against nuclear weapons, but require quantitative displays in a particularly large measuring range: there should be small Increases in radiation above normal earth radioactivity, i.e. above IO9 r / s on the one hand and dose rates up to IOZ r / s on the other hand be measurable. Such an extensive one Measuring range Only one counter tube covers over eight orders of magnitude is also operated in the trigger area.

Derartige Einrichtungen, bei denen der Zählrohrstrom gemessen wird, indem man den an einem Hochohmwiderstand entstehenden Spannungsabfall zum Steuern eines Verstärkers mit Zeigerinstrument am Verstärkerausgang benutzt, sind bekannt; sie sind aber für Geländemessungen unzweckmäßig, weil hierbei einfache, billige, tragbare und mechanisch unempfindliche Ausfiihrungsformen erwünscht sind, d. h. Batteriegeräte kleinsten Leistung bedarfes, möglichst ohne Verstärker, zusätzliche Heizbatterien und Zeigerinstrumente. diese Forderungen sind erfüllbar, wenn man erfindungsgemäß die Betriebsmöglichkeit des Zählrohres im Proportional- und Auslösebereich kombiniert mit einer Schwellenwertsmessung, bei der eine Anzeige erst dann auftritt, wenn der Spannungsabfall an einem Ableitwiderstand die Zündspannung einer Kippröhre überschreitet. Such devices in which the counter tube current is measured, by using the voltage drop that occurs at a high-ohmic resistor to control an amplifier with a pointer instrument at the amplifier output are known; but they are unsuitable for terrain measurements because they are simple, cheap, portable and mechanically insensitive embodiments are desired, d. H. Battery devices with the lowest power requirements, if possible without an amplifier, additional ones Heating batteries and pointer instruments. these demands can be met if one according to the invention, the possibility of operating the counter tube in the proportional and triggering range combined with a threshold value measurement in which a display only occurs when the voltage drop across a bleeder resistor increases the ignition voltage of a tilt tube exceeds.

Der Verstärker ist ersetzt durch eine unbeheizte Kipprohre; die Schwellenwertüberschreitung, die ein quantitatives Maß für die wirksame Dosisleistung gibt, wird beispielsweise durch einen Kopf hörer angezeigt, so daß ein Zeigerinstrument überflüssig ist. Der Leistungsbedarf ist minimal. Man braucht auch nur einen einzigen Ableitwiderstand, da die Zählrohrempfindlichkeit und damit die Schwellenwerte nunmehr allein durch die Änderung der Zählrohrspannung eingestellt werden können. The amplifier is replaced by an unheated tilting tube; exceeding the threshold value, which gives a quantitative measure of the effective dose rate is, for example indicated by a headphone, so that a pointer instrument is unnecessary. Of the Power requirement is minimal. You only need a single leakage resistor, because the counter tube sensitivity and thus the threshold values are now solely through the change in the counter tube voltage can be set.

Abb. I zeigt das Schaltprinzip: Die Hochspannungsbatterie 1 liefert über das Potentiometer 2 und den Hochohmwiderstand 3 die veränderliche Spannung für das Zählrohr 4. Der- Zählrohrstrom fließt über den Ableitwiderstand 5, zu dem ein Kondensator 6 sowie eine Kippröhre 7 mit dem Telefonhörer 8 parallel geschaltet sind. (Auf den in Abb. I noch eingezeichneten Regelwiderstand g wird später eingegangen.) Übersteigt der an 5 liegende Spannungsabfall die Zündspannung der Kippröhre, so erfolgt ein Knacken im Kopfhörer. Fig. I shows the switching principle: The high-voltage battery 1 delivers The variable voltage via the potentiometer 2 and the high-resistance resistor 3 for the counter tube 4. The counter tube current flows through the bleeder resistor 5, to the a capacitor 6 and a tilt tube 7 connected in parallel with the telephone receiver 8 are. (The rheostat g, which is shown in Fig. I, will be discussed later.) If the voltage drop at 5 exceeds the ignition voltage of the tilt tube, then there is a cracking sound in the headphones.

Das Regeln der Zählrohrspannung kann sowohl mit Stufenpotentiometer wie mit einem kontinuierlich veränderbaren Potentiometer erfolgen, d. h. man kann entweder eine Serie diskreter Schwellenwerte wählen oder mit kontinuierlich arbeitendem Potentiometer jeden beliebigen Zwischenwert einstellen. The regulation of the counter tube voltage can be done with a step potentiometer as done with a continuously variable potentiometer, d. H. one can choose either a series of discrete thresholds or continuously working Set the potentiometer to any intermediate value.

Es bedeutet eine weitere Vereinfachung des Gerätes, wenn man die Stellung des Potentiometers in Einheiten der Dosisleistung eicht. Das Potentiometer ersetzt damit ein Zeigergerät. Da man den gesamten Zählrohrbefeich vom Proportional- bis zum Auslösehereich mit einem einzigen Hochohmpotentiometer ausregeln kann, wobei sich die Empfindlichkeit des Zählrohres um viele Größenordnungen ändert, so können mit ein und demselben Potentiometer viele Größenordnungen erfaßt werden. Praktisch wurde ein Bereich von fünf Größenordnungen (10-6 bis 10-1 r/s) gewählt. Den darunterliegenden Bereich erfaßt man qualitativ durch Ausschalten des Schwellenwertwiderstandes (reine Kondensatoraufladung durch den Zählrohrstrom), wobei der Schaltvorgang mit der Potentiometerdrehung gekoppelt werden kann. It means a further simplification of the device if you have the The position of the potentiometer is calibrated in units of the dose rate. The potentiometer thus replaces a pointer device. Since the entire counter tube area is controlled by the proportional can regulate up to the trigger range with a single high-resistance potentiometer, whereby the sensitivity of the counter tube changes by many orders of magnitude, so can many orders of magnitude can be recorded with one and the same potentiometer. Practically a range of five orders of magnitude (10-6 to 10-1 r / s) was chosen. The one below The range is recorded qualitatively by switching off the threshold value resistor (pure Capacitor charging by the counter tube current), the switching process with the turn of the potentiometer can be coupled.

Es ist zweckmäßig, daß gleiche Winkel änderungen der Potentiometerskala gleiche Empfindlichkeitsänderungen des Zählrohres zur Folge haben. Dies widerspricht zunächst der üblichen Zählrohrcharakteristik, die im Proportionalbereich zuerst lang sam, dann bei der sogenannten Einsatz spannung plötzlich stark und im Auslösebereich wieder langsam ansteigt. Im Übergang zwischen Proportional-und Auslösebereich würden also schon kleine Drehungen am Potentiometerknopf genügen, um sehr große Emp,findlichkeitsveränderungen hervorzurufen. Die Eichwerte für verschiedene Dosisleistungen würden also in diesem Gebiet sehr nahe beieinander liegen, und eine genaue Ablesung der Zwischenwerte wäre unmöglich. Deshalb wird weiterhin vorgeschlagen, die Wi derstandskurve des Potentiometers der Zählrohrcharakteristik anzupassen, derart, daß gleiche Empfindlichkeitsverhältnisse und damit gleiche Strahlungsverhältnisse, z. B. I0z-5 r/s, IO-4 r/s, I013 r/s usw., auch etwa gleichen Drehwinkeln des Potentiometers entsprechen. Der Potentiometerwiderstand ist also nicht linear, sondern unregelmäßig invers zur Zählrohrempfindlichkeit. It is advisable that the same angle changes on the potentiometer scale result in the same changes in sensitivity of the counter tube. This contradicts first of all the usual counter tube characteristics, first in the proportional range slowly, then suddenly strong at the so-called emergency voltage and in the trigger area slowly increasing again. In the transition between proportional and tripping areas would be Small turns of the potentiometer knob are enough to produce very large changes in sensitivity to evoke. The calibration values for different dose rates would therefore be in this Area very close together, and an accurate reading of the intermediate values would be impossible. It is therefore also proposed to use the resistance curve of the Adjust the potentiometer of the counter tube characteristic in such a way that the same sensitivity ratios and thus the same radiation conditions, e.g. B. I0z-5 r / s, IO-4 r / s, I013 r / s etc., also correspond approximately to the same angle of rotation of the potentiometer. The potentiometer resistor is therefore not linear, but irregularly inverse to the counter tube sensitivity.

Benutzt man Zählrohre mit normaler Füllung, deren Charakteristik im Bereich der Einsatzspannung dann steil ist, so läßt sich eine entsprechendle Potentiometercharakteristik nur sehr unvollkommen erreichen und ist schwer reproduzierbar. Deshalb wird ferner vorgeschlagen, Zählrohre mit flacher Charakteristik zu verwenden, bei denen der Übergang vom Proportional- zum Auslösebereich flach verläuft. If you use counting tubes with normal filling, their characteristics is then steep in the range of the threshold voltage, a corresponding The potentiometer characteristic can only be achieved very imperfectly and is difficult to reproduce. It is therefore also proposed to use counter tubes with flat characteristics, where the transition from the proportional to the trigger area is flat.

Eine besonders einfach zu bedienende Anordnung ergibt sich dann, wenn man dieses Potentiometer fest mit dem Zählrohrmantel zusammenbaut, wie Abb. 2 zeigt. In Abb. 2 bedeutet I den Zählrohrmantel, 2 eine mit der Potentiometerachse verbundene, iiber dem Zählrohrmantel drehbare Kappe mit Eichstrichen 3, an denen die zugehörigen Strahlungsleistungswerte in r/s angeschrieben sind. Auf dem Zählrohrmantel befindet sich der zur Ablesung notwendige Markierungspunkt 4. Das Kabel 5 dient zum Anschluß des Zählrohres an das Batteriegerät. A particularly easy-to-use arrangement then results if this potentiometer is firmly assembled with the counter tube casing, as shown in Fig. 2 shows. In Fig. 2 I means the counter tube casing, 2 one with the potentiometer axis connected, rotatable over the counter tube jacket with calibration marks 3, on which the associated radiation power values are written in r / s. On the counter tube jacket the marking point 4 required for reading is located. The cable 5 is used for connecting the counter tube to the battery device.

Da die Zählrohranzeige von der Zählrohrspannung abhängig ist, ergeben sich falsche Anzeigen bei Verschiebungen des vom Potentiometer erfaßten Spannungsbereiches relativ zur Zählrohreinsatzspannung, beispielsweise bei Änderungen der Batteriespannung oder der Einsatzspannung, z. B. durch Temperaturerhöhung. Es empfiehlt sich daher, den am Potentiometer liegenden Spannungsbereich durch einen zwischen Batterie und Potentiometer geschalteten Regelwiderstand g in Abb. 1 verschiebbar zu machen und seine Einstellung relativ zur Einsatz spannung durch die Strahlenwirkung eines.Eichpräparates auf das Zählrohr festzulegen, d. h. vor der eigentlichen Strahlenmessung das Potentiometer auf eine dem Eichpräparat zugeordnete Marke 6 in Abb. 2 einzu- stellen und den Regelwiderstand so zu verändern, daß die Meßeinrichtung gerade auf das Eichpräparat anspricht. Since the counter tube display depends on the counter tube voltage, result incorrect displays occur when the voltage range detected by the potentiometer is shifted relative to the counter tube voltage, for example when the battery voltage changes or the threshold voltage, e.g. B. by increasing the temperature. It is therefore advisable to the voltage range on the potentiometer by one between the battery and Potentiometer switched rheostat g in Fig. 1 to make it displaceable and its attitude relative to the application voltage due to the radiation effect of a calibration specimen to set on the counter tube, d. H. the potentiometer before the actual radiation measurement to a mark 6 assigned to the calibration preparation in Fig. 2 place and to change the rheostat in such a way that the measuring device just points to the calibration preparation appeals to.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for the quantitative measurement of the dose rate of X-rays, gamma rays and beta rays with the help of a counter tube, characterized in that that a display only appears when a certain dose rate is reached and that this threshold value can be set by changing the counter tube voltage in an area that defines the trigger and proportional range of the counter tube characteristic includes.

2. Device according to claim I, characterized in that the counter tube voltage with the help of a step potentiometer or a continuous potentiometer is changed.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that the position of a continuously variable potentiometer and thus the respective valid threshold value is calibrated in units of dose rate (r / s).

4. Device according to claim I, 2 and 3, characterized in that that the resistance curve of a continuously variable potentiometer of the counter tube characteristic is adapted so that the same ratios of the radiation power to be measured approximately correspond to the same angle of rotation of the potentiometer, d. H. that the angle of rotation is approximately is proportional to the logarithm of the intensity.

5. Device according to claim I to 3, characterized in that the counter tube has a flat characteristic in the proportional and trigger range.

6. Device according to claim I, 2, 3 and 4, characterized in that that the voltage range on the potentiometer is indicated by a calibration device is set.