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.Anordnung zur .Anzeige von ungeschützten Flammen oder radioaktiven
Strahlen Die Meldung von Bränden erfolgt im allgemeinen durch Einrichtungen, welche
auf die durch den Brand selbst hervorgerufene Temperaturerhöhung ansprechen. Diese
Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie das Feuer erst dann melden, wenn es bereits
unter Umständen sehr erheblichen Schaden angerichtet hat. Um diesen Schaden zu begrenzen,
muß man daher bei einer bestimmten zu überwachenden Oberfläche verhältnismäßig zahlreiche
Meldezellen vorsehen.
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Die Ausnutzung des von dem Brandherd selbst ausgesendeten Lichtes
war bisher dadurch beschränkt, daß natürlich die Meldeeinrichtung nicht durch Tageslicht,
künstliches Licht usw. ausgelöst werden darf. Die Erfindung bezweckt, diesem Mangel
abzuhelfen und sehr empfindliche Meldeeinrichtungen zu schaffen, welche sogar durch
das von einem glühenden Brandherd ausgehende Licht betäbigt werden, ohne daß sie
durch normale Beleuchtungsquellen oder durch Tageslicht ausgelöst werden können.
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Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Eigenschaft ungeschützter
Flammen, erhebliche Mengen von weit im Ultraviolettgebiet liegenden Strahlen (z.
B. 2200 bis 3ooo A.E.) auszusenden, welche aus den normalen Beleuchtungsquellen
oder dem Tageslicht infolge Absorption in ihrer Glashülle bzw. in der Erdatmosphäre
.beseitigt sind. Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung spricht
auf
diese Ultrav iolettstrahlung, und zwar ausschließlich auf diese Strahlung an. Sie
ist ferner so ausgebildet, daß der Empfang einer Uitrav iolettstrahlung durch die
Einrichtung durch eine verhältnismäßig hochfrequente Folge von Entladungen angezeigt
wird, die durch irgendwelche bekannte Mittel zur Betätigung des gewünschten Relais
ausgenutzt werden kann.
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Demgemäß besteht die Erfindung in einer Anordnung zur Anzeige von
ungeschützten Flammen oder radioaktiven Strahlen, bei welcher ein für Ultrav iolettstrahlung
oder Strahlen von noch kürzeren Wellen, unter Ausschluß des sichtbaren Strahlungsgebietes,
empfindlich gemachtes Photonenzählrohr in elektrischer Verbindung mit Integrationsmitteln
zur Betätigung eines Anzeigers, z. B. eines Relais cder Strommessers, verwendet
wird.
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Das gemäß der Erfindung ausgebildete Anzeigegerät kann die Eigenschaften
von Entladungen bei verhältnismäßig hohem Gasdruck ausnutzen. Es besteht im wesentlichen
aus einem Zählrohr, welches zum größeren Teil mit Rücksicht auf die Einfachheit
der Herstellung aus Glas bestehen kann, aber ein Fenster aus Quarz besitzt. Es enthält
eine Photokathode, die aus einem wenig elektropositiven Stoff besteht (z. B. einem
Metall aus der Eisengruppe, wie z. B. Nickel, oder einem Metall aus der Platingruppe
oder einer Legierung oder einer chemischen Verbindung, z. B. einem Oxyd dieser Stoffe
usw. ), der sorgfältig von Wasserstoff gereinigt ist, um den photoelektrischen Schwellwert
möglichst weit in das Ultraviolettgebiet zii verschieben und die Einrichtung für
das übliche Kunstlicht oder für Tageslicht unempfindlich zu machen. Im Bedarfsfalle
könnte ferner das Licht durch ein Woodsches Glas gefiltert werden, welches die in
dem Sonnenlicht enthaltenen Strahlen oder die unerwünschten Strahlen, die der zu
schützenden Anlage eigen sind, beseitigt.
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Das Rohr enthält ein Gemisch von Edelgas und Sauerstoff bei einem
Druck von ungefähr 1/io at. 'Es enthält ferner eine Anode für den Durchgang der
Entladungen.
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Man könnte auch eine Einrichtung mit einer @@'asserstoffüllung von
passendem Druck verwenden. In diesem Falle müßte ein geeignetes Filter vorgesehen
werden, um nur die kurzwelligen Strahlen durchzulassen.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen an Hand der Zeichnung
erläutert, ohne daß jedoch die Erfindung auf diese beschränkt wäre.
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Bei einer ersten Ausführung nach Fig. i ist das Rohr zylindrisch ausgebildet,
und es besitzt einen für Ultraviolettstrahlung durchlässigen Mittelteil i. Ferner
enthält es einen Kathodenzylinder 2. von welchem ein Teil durch ein Gitter 3 gebildet
wird. Ein dünner axialer Anodendraht q. wird durch Federn 5 gespannt, die sich in
Schutzröhren 6 befinden. Diese Elektroden bestehen z. B. aus sorgfältig von Wasserstoffspuren
gereinigtem Platin, dessen photoelektrischer Schwellwert von dem sichtbaren Strahlungsbereich
so weit entfernt liegt, daß die Anordnung nur auf das entfernte T Tltraviolettgebiet
der ungeschützten Flammen anspricht. Nickel kann sich ebenfalls für diese Zwecke
eignen.
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Bei einer solchen Anordnung tritt bei dem sehr kurzen Eintreffen eines
jeden Ulträviolettphotons (oder eines Photons von höherer Frequenz) eine Entladung
ein, wenn die Speisequelle des Rohres passend gewählt ist. In der Dunkelheit oder
fei Tageslicht werden in der Anordnung nur wenige Entladungen pro Sekunde ausgelöst,
die z. B. durch kosmische Strahlungen oder durch die radioaktive Umgebung hervorgerufen
werden.
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Wird jedoch das Gerät dem Licht einer ungeschützten Flamme ausgesetzt,
so steigt die Entladungszahl pro Sekunde erheblich an, z. B. bis zu io ooo oder
2o ooo, und diese Erscheinung wird zur Anzeige der Flamme ausgenutzt. Die Empfindlichkeit
der Anordnung ist beträchtlich höher als diejenige einer gewöhnlichen photoelektrischen
Zelle und kann .unmittelbar durch die Schaltung nach Fig. 3 ohne weitere Verstärkung
ausgenutzt werden. Zahlenmäßige Angaben sind bei Beschreibung der Fig.3 angeführt.
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Dieselben Vorteile lassen sich mit einem Rohr erzielen, dessen Form
in Fig. 2 veranschaulicht ist. Bei diesem Rohr ist der durchlässige Quarzkörper
i ein Zylinder mit einem halbkugelförmigen Boden. Der axiale Draht 2 dient dazu,
um auf ,seiner Innenwand durch thermische oder kathodische Verdampfung einen kathodischen
lichtempfindlichen halbdurchlässigen Belag niederzuschlagen. Der elektrische Kontakt
mit diesem Niederschlag wird durch einen Draht hergestellt. welcher an dem Glas
3 mittels eines versilberten oder aus einer wäßrigen Suspension von kolloidalem
Graphit niedergeschlagenen Ringes d. angeklebt ist. Der Draht :2 dient als Anode.
Das Rohr wird mit F_delgas und Sauerstoff unter demselben Druck wie das Rohr nach
Fi:g. i gefüllt.
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Fig.3 zeigt die Verwendung einer dieser Röhren, z. B. in der Ausführungsform
nach Fig. 2. in einer mit einer Pentode ausgebildeten Schaltung. Die Anode d. der
Pentode 5 ist unmittelbar mit der Anode 2 des Anzeigenohres verbunden. Die Schaltung
ist über einen hohn Widerstand io, der z. . q. Megohm haben kann, an eine Quelle
von hoher Spannung (3oo bis iooo V) angeschlossen. Das Steuergitter 6 der Pentode
ist mit der Kathode 3 des Anzeigenohres verbunden.. Die Anordnung ist über .einen
sehr hohen Widerstand i i von io Megohm mit einer Vorspannungsquelle verbunden.
Das Schirmgitter 7 ist auf eine normale -positive Spannung von z. B. ioo V gebracht.
Im Ruhezustand der Einrichtung geht durch die Pentode nur ein sehr schwacher Strom.
\Z'enn das Gerät ein Photon, z. B. von einer kosmischen Strahlung, aufnimmt, tritt
zwischen der auf ein i hohes Potential gebrachten Anode und der Kathode eine Entladung
auf. Die Anodenspannung fällt ab, während gleichzeitig die Spannung an dem Steuergitter
ansteigt, weil in dem Gitterwiderstand eine positive Spannung entwickelt wird. Daraufhin
wird die Pentode von einem
ihrer Verstärkung entsprechenden Stromimpuls
durchflossen, und das Anzeigerohr erlischt. Jedes Photon erzeugt also einen sehr
kurzen Impuls, und ein bei g eingeschalteter Hörer macht einen Stoß wahrnehmbar.
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Die beschriebene Einrichtung wird also bei Dunkelheit oder bei Tageslicht
oder bei normaler künstlicher Beleuchtung eine Folge von unregelmäßigen Stößen,
z. B. 40 pro Sekunde, anzeigen, wenn sie jedoch dem Licht einer ungeschützten Flamme
ausgesetzt ist, wird die Anzahl der Stöße sehr groß, z. B. einige tausend. Der Hörer
macht ein dieser Frequenz entsprechendes. Rauschen wahrnehmbar, und ein bei 9 eingeschalteter
Mikroamperemeter zeigt einen Anstieg des Strommittelviertes an, der von einigen
Mikroampere auf 30 oder 5o Mikroampere übergehen kann. Ein an dieser Stelle angeordnetes
Relais 12 kann durch diesen Strom ausgelöst werden und irgendein System in Tätigkeit
setzen. Eine Vorstellung von der Empfindlichkeit des Gerätes ergibt sich aus der
Tatsache, daß die beschriebenen Vorgänge schon durch eine Streichholzflamme aus
einer Entfernung von einigen Metern hervorgerufen werden.
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Nötigenfalls könnte man noch eine Verstärkung durch übliche Einrichtungen,
wie z. B. durch Thvratronrelais, vornehmen.
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Die beschriebenen Anzeigegeräte können in allen Fällen Anwendung finden,
wo das Auftreten von ungeschützten Flammen gemeldet werden muß, wie z. B. von Zimmerbränden,
automatische Überwachung und Ortsbestimmung von Waldbränden, Überwachung von Minengängen
usw.
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Andererseits benötigt die Anordnung nur eine einfache Stromversorgung.
Die ganze Anordnung bildet einen sehr gedrängten, leicht transportablen Block. Da
das Gerät auch auf Photonen von sehr hoher Energie anspricht, wie z. B. auf Gammastrahlen
oder andere Strahlers, kann es zweckmäßig zur Auffindung von radioaktiven Stoffen
benutzt werden, sei es in Gängen oder Schächten. sei es sogar unter Wasser (bei
Verwendung einer wasserdichten Ausführung). Ferner kann das Gerät in Heilanstalten,
welche Radium verwenden, benutzt werden. Dieser besonders kostspielige Stoff isst
gewöhnlich in Nadeln oder Röhrchen eingeschlossen, die leicht in den Wundverbänden
verlorengehen, wo man schwer nach ihnen suchen kann. Das durch die Erfindung geschaffene
Gerät zeigt sofort eine äußerst kleine Radiu.mmenge an, die sich in einem großen
Haufen von anderen Stoffen befindet.
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Schließlich eignet sich das Gerät auch für quantitative Messungen
an Strahlungsquellen, wobei das in den Anodenkreis eingeschaltete Mikroamperemeter
vorher geeicht wird.