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Einrichtung zur Betätigung von Meß- oder Regelgeräten in Abhängigkeit
von einer hohen Gleichspannung
Es sind EInrichtungen bzw. Verfahren bekanntgesorden,
welche dazu dienen, Meßgeräte oder auch Steuer-und Regelgeräte in Abhängigkeit von
der Größe einer hohen Gleichspannung zu betätigen. Die bekannten Einrichtungen beruhen
vielfach auf der Thomsonschen Waage. Im Wesen dieser Waage liegt es, daß es nicht
möglich ist, die Spannung ohne irgendwelche Einstellarbeiten zu bestimmen. Des ist
füe eine betriebsmäßige Messung oder gar Regelung der Spannung bzw. Regelung anderer
Betriebsgrößen in Abhängigkeit von der Spannung von großem Nachteil.
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Gemäß der Erfindung wird an die Klemmen der Gleichspannung, gegebenenfalls
unter Vorschaltung eines Widerstandes, eine Röntgenröhre angeschlossen. In den Strahlebnereich
dieser Röhre wird eine von der Strahlungsintensität abhängige Meßkammer geschaltet,
welche das Meßgerät oder ein Steuer-oder Regelgerät betätigt. Die Erfindung geht
davon aus, daß (die Intensität der von einer Röntgenröhre erzeugten Strahlung eine
Funktion der die Röhre speisenden Gleich spannung list, wenn alle sonstigen für
die Strahlungsintensität maßgebenden Faktoren, wie Röhrenstrom bzw. Heizstrom, Abstand
von der Meßkammer, Filter usw., konstant gehalten werden.
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Dieser eindeutige Zusammenhang zwischen Spannung und Intensität der
Strahlung wird der Messung oder Regelung zugrunde gelegt. Ein Vorteil der
Erfindung
liegt darin, daß zur betriebsmäßigen Messung von hohen Gleichspannungen und zur
Betätigung von Steuer- odre Regelgeräten in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser
Messung Anodrdnungen verwendet werden können, wie sie zu anderen Zwecken auf dem
Gebiet der Röntgentechnik zur messung der Intensität der Strahlung einer Röntgenröhre
bereits entwickelt worden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel Ider Erfindung ist in Fig.1 dargestellt.
An die Klemmen 1 und 2 einer hohen Gleichspannung von beispielsweise 100 000 Volt
ist eine Röntgenröhre 3 angeschlossen, der ein Ohmscher Widerstand 4 vorgeschaltet
ist.
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Die Heizung für die Kathode der Röhre liefert ein Heiztransformator
5. Zur Messung der Intensität der Röntgenstrahlung dient eine an sich bekannte Meßkammer
6, der eine Belnde 7 vorgeschaltet ist.
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Zwischen dem Meßinstrument 8 und der Meßkammer 6 liegt eine Meßeinrichtung
9, welche die von der Röntgenstrahlung abhängigen Änderungsvorgänge in der Meßkammer
in Spannungs- bzw.
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Stromängdrungen zur Betätigung des Meßgerätes umwandelt.
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Je nach der Größe der zu messenden Spannung kan ndie Röntgenröhre
3 auch unmittelbaar d. h. ohne Vorschaltung des Ohmschen Widerstandes, an die Klemmen
der Gleichspannung angeschlossen werdne. Die Kathode der Röhre wird dabei an den
Minuspol der Leitung gelegt Ist dieser Pl geerdet, dann kann der Heiztransformator
ohne Hochspannungsisolation ansgeführt sein. Die Vorschaltung eines Ohmschen Widerstandes
hat den Vorteil, daß die Röhre für eine kleinere als die zu messende Spannung ausgelegt
werden kann. Man kann dann mit einer einzigen Röhrentype für die Messung auskommen,
indem die Meßanordnung durch verschiedene Vorwiderstände dne verschiedenen Spannungen
angepaßt wird.
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Wenn keine der Gleicshtromklemmen geerdet ist, wird der Vorwiderstand
zweckmäßig aufgeteilt und derart vor und hinter die Röntgenröhre gelegt, daß die
Kathode der Röhre etwa Erdpotential erhält.
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Das hat den Vortiel, daß auch in diesem Fall die Hochspannungsisolation
des Heiztransformators überflüssig wird.
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EIn besonderer VOrteil der in Fig.1 dargestellten meßanordnung nach
der Erfindung besteht darin, daß der Hochspannungsteil der Gleichstromanlage elektrisch
von dem eigentlichen Meßkries vollkommen getrennt ist Die einzige Verbindung dieser
beiden Teile besteht in den Röntgenstrahlen zwischen der Röhre und der Meßkammer.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestettl,
welche sich insbesondere für die Betätigung von steuer- oder Regelgeräten in Abhängigkeit
von der hohen Gleichspannung eignet.
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Mit 3 ist wiederum die an die Gleichspannung angeschlossene Röntgenröhre
bezeichnet. Als Meßkammer dient eine Strahlungszelle 10, in die durch ein Fenster
11 aus ALuminiumfolie die Röntgenstrahlen eintreten könne. Im Innern der evakuierten
Zelle befinden sich eine Metallplatte 12 und eine ringförmige Hilfselektrode I3.
Zwischen die Platte I2 und die Ringelektrode ist die Reihenschaltung aus einer Gleichstromquelle
14 und einem Widerstand 15 geschaltet. Der Widerstand 15 wiegt im Gitterkries einer
Verstärkerröhre 16, deren Ausgangskreis an irgendein an sich bekanntes Steuer-oder
Regelgerät angeschlossen, ilst.
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Die Wirkung dieser Meßeinrichtung beruht darauf, daß beim Auftreffen
der Röntgenstrahlen auf die Metallplatte 12 der Strahlungszelle ELektronen emittiert
werden. Die in der Nähe der Metallplatte langeordnete ringförmige Hilfselektrode
dient zur Steuerung und zum Teil zum Auffangen des emittierten Elektronenstromes.
Durch sie wird erreicht, daß alle austretenden Elektronen erfaßt werden. Der Elektronenstrom
wird über den hhochohmigen Widerstand 15 geleitet, an dem dadurch ein Spannungsabfall
entsteht, der dem Gitter der Verstärkerröhre I6 zugeführt wird. Bei Änderungen der
Intensität der Röntgenstrahlung ändert sich der den Widerstand 15 durchfließende
Elektronenstrom und dementsprechend bei gegebener Anodenspannung der in der Verstärkerröhre
16 fließende Strom. Wird die von der Gleichstromquelle 14 gelieferte Saugspannung
geändert, so können verschiedene Empfindlichkeiten der Anordnung eingestellt werden.
Der Strom, der der Verstärkerröhre I6 entnommen wird, kann unmittelbar oder nach
nochmlaiger verstäkrung dem Steuerkreis eines gittergesteuerten Gleichrichters zugeführt
werden.
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Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn in Ausgestaltung
der Erfindung die Strahlungszele mit der Verstärkerröhre zu einer Einheit vereingit
wird. Diese Anordnung ist in Fig.3 dargestellt. Im Innern der Röhre 17 liegt eine
metallplatte 18, auf die durch das Fenster 19 die Röntgenstrahlen auftreffen. Zwischen
dem Fenster 19 und der Metalphlatte 18 liget ebenso wie in der ANordnung nach Fig.2
eine Ringelektrode 20. In der gleichen Röhre I7 befindet sich das Elektrodensystem
der Verstärkerröhre, welches aus einem Heizfaden 21, dem Steuergitter 22 und der
Anode 23 besteht.
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Es sei noch erwähnt, daß bei den Strahlungszellen der Fig. 2 und
3 verschiedene Beziehungen zwischen der Gleichspannung und dem ELektronenstrom dadurch
erhalten werden könne, daß in den Strahlengang ein Filter aus geeignetem Material,
beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Eisen, geschaltet wird. Gegebenenfalls kann
auch das Material des Fensters der Zelle gleichzeitig zur Filterung benutzt werden.
Dias Fenster kann auch aus mehreren Schichten bestehen+, wobei zweckmäßig auf der
Innenseite der Zelle ein leichtatomiges Material, wie Aluminium, verwendet wird.