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Ionisationskammor Bisher war es üblich, beim Nachweis und bei der
Dosismessung von Röntgenstrahlen Ionisationskammern zu verwenden, in denen die durchtretende
Röntgenstrahlung Photoelektronen in Luft oder anderen Gasen auslöste und die durch
die Elektronen verursachte Ionisation im Gas zum Nachweis diente bzw. als Maßgröße
verwendet wurde. Diese Geräte haben den Nachteil zu geringer Ionenausbeute, so daß
der Nutzeffekt äußerst gering ist und die heute geforderte Empfindlichkeit nur mit
sehr großen Ionisationskammern und empfindlichen Elektrometern und auch damit kaum
noch erreicht werden kann. Unmöglich ist es mit dieser Methode, eng gebündelte Strahlen
geringer Intensität, wie sie z. B. als unerwünschte und gesundheitsgefährdende Strahlung
aus Strahlenschutzsystemen austreten- können, nachzuweisen. Der Spitzenzähler und
das Zählrohr, die wohl die Empfindlichkeit hätten, solche schwache Strahlung nachzuweisen,
haben bisher für die Praxis der Dosismessung wegen der relativ langen zur Messung
notwendigen Zeit oder der dazu notwendigen Verstärkerapparatur oder wegen der Notwendigkeit
der dauernden Nacheichung der Härtenabhängigkeit und des mit hohen Kosten verbundenen
Aufwandes keine Bedeutung erlangt.
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Dagegen bietet der Gegenstand der Erfindung den Vorteil, daß die nachzuweisende
oder zu messende Röntgenenergie weitgehend in zur Messung gelangende Ionisationsenergie
umgewandelt wird. Die Empfindlichkeit des Gegenstandes der Erfindung wird deshalb
so groß, daß im Gegensatz zu den oben beschriebenen Einrichtungen sehr geringe Dosen
und Dosen kleiner
Strahlenbündel direkt abgelesen werden können.
Beim Gegenstand der Erfindung sind kein Verstärker und kein äußerer Aufwand für
die Aufstellung des Ableseinstrumentes, ferner keine Zeitmessung, Aufladung.usw.
notwendig.
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_ Der Gegenstand der Erfindung (s. Zeichnung), die Ionisationskammer,
besteht aus feinverteilten Stoffen, zweckmäßig Folien oder Drahtgitter, durch die
die einfallende Röntgenstrahlung hindurchtritt. Aus diesen löst die Röntgenstrahlung
Photoelektronen aus, welche die dazwischen befindlichen Gasräume ionisieren. Die
gebildeten Ionen werden durch Zugspannungen, welche an die Folien, wie die Fig.
i zeigt, gelegt werden, der unmittelbaren Messung durch das Instrument J zugeführt.
Ein maximaler Nutzeffekt wird erreicht, wenn der Quotient
maximal ist. Um die Anordnung für harte und weiche Strahlung in gleicher Weise geeignet
zu machen, werden die fünf wellenlängenabhängigen Faktoren, von denen die Ionenausbeute
abhängig ist, d. h. Material, Dicke, Form, Abstand und Reihenfolge der Stoffe geeignet
gewählt. Es wird versucht, den Nutzeffekt noch dadurch zu erhöhen, daß man die Elektronen
mit Geschwindigkeiten, welche für die Ionenausbeute ungünstig sind, z. B. Elektronen,
die nach Durchlaufen des Gasvolumens noch die Gegenfolie treffen und diese evtl.
sogar durchdringen, mit Hilfe von Sekundärelektronenstrahlern vervielfacht. Die
beschriebene Ionisationskammer eignet sich in gleicher Weise für Gamma- und Ultrastrahlung
sowie für energiereiche Korpuskularstrahlung. Bei letzterer Anwendung beruht der
Verstärkungseffekt auf Abbremsung der Korpuskeln und dem Sekundärelektroneneffekt.
Um die Kammer auch für Neutronen geeignet zu machen, werden Stoffe gewählt, welche
bei Bestrahlung mit Neutronen Protonen abgeben.
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Ein Ausführungsbeispiel des Patentgegenstandes zeigt die Fig. i. Die
Röntgenstrahlung R durchstrahlt einen Hohlzylinder, in welchem 15, q. und ioA starke
Goldfolien (F1 bis F") in Abständen von i und 1,5 mm aufgespannt sind. Die ungeradzahligen
Folien 1,3 ... 15 sind mit dem Leiter I leitend verbunden, die geradzahligen
2 ... 14 mit dem Leiter II. Leiter I ist über ein Meßinstrument J mit dem
8o-Volt-Pol einer Batterie verbunden. Der andere Pol der Batterie und Leiter II
sind geerdet. Sobald Röntgenstrahlung in die Kammer fällt, wird die Luft zwischen
den Folien ionisiert, und die Ionen wandern je nach ihrer Ladung zu den Folien des
Leiters I oder des Leiters II. Der Strom gelangt im Instrument J zur Messung.
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Die beschriebene Kammer ist wie folgt hergestellt (Fig. 2) : Es sind
i und i,5 mm starke Polystyrolringe mit zwei Kerben K mit je einer runden Goldfolie
beklebt. Jede Goldfolie hat eine kurze Fahne S über einer der Kerben. Die Ringe
werden so aufeinandergelegt, daß die Fahnen S abwechselnd um 18o° verdreht zu liegen
kommen. Durch die Leitungsdrähte I und II in den Kerben werden die geradzahligen
und die ungeradzahligen Folien jeweils unter sich kurzgeschlossen. Die Polystyrolringe
werden in einem passenden Metallzylinder M durch den einschraubbaren Metallring
L zusammengepreßt (Fig. i). Diese Kammer gibt in dem in der Medizin üblichen Härtegebiet
eine ioofach stärkere Ionisation gegenüber einer gewöhnlichen Luftkammer gleichen
Volumens. Die Kammer hat sich in gleicher Weise zur Messung von ß-Strahlung von
Radium als geeignet erwiesen.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel ist im Prinzip von derselben Bauart
wie das eben beschriebene, doch weicht es wie folgt von diesem ab: Alle 15 Goldfolien
sind mit dem Leiter II verbunden und geerdet. Zwischen j e zwei Folien ist ein mit
dem Leiter I verbundenes weitmaschiges Aluminiumnetz geschaltet. Die Spannung der
Batterie beträgt 2o V. Es sind also 15 Goldfolien und 16 Aluminiumnetze hintereinander
angebracht. Da die Dicke der Polystyrolringe jetzt nur halb so stark gewählt wurde,
ist das Gesamtvolumen des Ionisierungsraumes das gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Diese Kammer gibt einen noch wesentlich höheren Nutzeffekt. Der Grund dafür ist,
daß der Elektronenstrom, der von den Goldfolien ausgeht, in gleicher Richtung wie
der Ionenstrom fließt.
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Um die Ionisationswirkung von Gammastrahlen im Meßvolumen zu verstärken,
wurden 3o;cc starke Bleifolien gewählt.
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Eine in dem für die Medizin in Frage kommenden Härtegebiet (Halbwertschicht
o,2 bis 1,3 mm Cu) härteunabhängige Kammer ist wie folgt zusammengesetzt: 6 Stück
2 ,u Au-Folien, 3 Stück 7,u Au-Folien mit i mm und 2 Stück 1o ,u Pt-Folien
und 6 Stück ioß Pb-Folien mit 1,5 mm gegenseitigem Abstand.
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Als Beispiel für eine nur in einem bestimmten Spektralgebiet wesentlich
empfindliche Kammer sei folgendes angegeben. Eine Kammer für Strahlung mit der Halbwertschicht
0,5 bis o,8 mm Cu ist wie folgt zusammengesetzt: (Vorfilterung mit '/"mm
Al) 5 Stück i ,u Au-Folien, 3 Stück q. ,u Au-Folien in j e i mm Abstand, von Strahleneintritts-
zu Strahlenaustrittsseite gerechnet.
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Die Neutronenkammer gleicht der zuerst beschriebenen Kammer, nur sind
hier an Stelle von Goldfolien io ii starke Aluminiumfolien verwendet, welche mit
Paraffin bestrichen sind.