DE9305955U1

DE9305955U1 - Anordnung mit einem Zählrohr

Info

Publication number: DE9305955U1
Application number: DE9305955U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2003-04-21

Description

Siemens Aktiengesellschaft

Anordnung mit einem Zählrohr
5

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Zählrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Röntgenanalyse werden als Detektoren sogenannte Durchflußzählrohre eingesetzt, die während der Messungen von einem Zählergas durchströmt sind. Die von Photonen ausgelösten Zählrohrimpulse werden verstärkt und im allgemeinen einem Impulshöhendiskriminator zugeführt, der die Impulse, deren Amplituden in einem durch die Energie der zu messenden Photonen vorgegebenen Bereich liegen, für die Weiterverarbeitung aussortiert. Die Impulshöhe ist unter anderem abhängig vom Druck des Gases im Zählrohr. Auch wenn das Zählrohrgas über einen Druckminderer und einen Durchflußregler dem Zählrohr zugeführt und vom Zählrohrauslaß über eine Drossel an die Außenluft abgegeben wird, bewirken Schwankungen des Luftdrucks Änderungen des Drucks im Zählrohr. Mechanische Druckregler können zwar den Druck am Gasaustritt des Zählrohres unabhängig vom Atmosphärendruck konstant halten, sie benötigen jedoch als Hilfsgröße Preßluft, sind teuer und müssen auf den Atmosphärendruck am Aufstellungsort des Analysengerätes von Hand eingestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für ein Zählrohr der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, mit der Druckänderungen im Zählrohr mit einfachen Mitteln kompensiert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

02 01

93 B h * 1 O

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Weiterbildungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.
5

Ein Vorratsgefäß 1 enthält unter Druck Zählrohrgas, das über einen Druckminderer 2 und einen Durchflußmesser oder -regler 3 durch einen Gaseinlaß in ein Durchflußzählrohr strömt. Dem Gasauslaß des Zählrohres 4 ist eine Drossel, im Beispiel ein Nadelventil 5, nachgeschaltet, nach dem das Zählrohrgas als Abluft in die Umgebung abgegeben wird. Die für den Betrieb des Zählrohres 4 erforderliche Spannung liefert ein Zählrohrspannungserzeuger 6. Die infolge von ionisierenden Photonen entstehenden Zählrohrimpulse werden von einem Verstärker 7 einem Diskriminator 8 zugeführt, der die Impulse, die in einem bestimmten Amplitudenbereich liegen, aussortiert und zur Weiterverarbeitung an eine Auswerteeinheit schaltet.

Im allgemeinen ist in der Röntgenanalyse die empfangene Strahlung monochromatisch, sei es wie in der Diffraktometrie, daß die Reflexion monochromatischer Röntgenstrahlung gemessen wird, sei es wie in der Spektrometrie, daß die von der Probe abgegebene Strahlung mittels eines Analysatorkristalls in monochromatische Strahlung zerlegt wird. Der Diskriminator hat in diesen Fällen lediglich die Aufgabe, die Impulse von Untergrund- und Streustrahlung zu unterdrücken oder eine simultane Messung mehrerer Wellenlängen zu ermöglichen. Es ist aber auch möglich, daß der Diskriminator unmittelbar als Analysator eines Spektrometers dient, wozu der gesamte Amplitudenbereich unterteilt wird und festgestellt wird, wieviel Impulse in jeden Bereich fallen. Die Impulshöhe ist nicht nur abhängig von der Energie der in das Zählrohr einfallenden Photonen, sondern auch vom Druck des Zählrohrgases. Eine solche Druckänderung kann z. B. dadurch auftreten, daß sich der Atmosphärendruck ändert und sich diese Druckänderung über

02 02

93 &THgr;.. 4 4 1 O

die Drossel 5 in das Zählrohr 4 fortsetzt. Um derartige Druckänderungen zu vermeiden, ist am Gasauslaß des Zählrohrs 4 ein piezoresistiver Drucksensor 9 angebracht, dessen Ausgangssignal einem Meßumformer 10 zugeführt ist. Statt dessen kann auch ein Drucksensor 9¹ am Gaseinlaß angebracht sein. Piezoresistive Drucksensoren sind wegen ihres einfachen Aufbaues bei ausreichender Genauigkeit für den vorliegenden Anwendungsfall besonders geeignet. Drucksensor 9, 9¹ und Meßumformer 10 bilden zweckmäßig mit einem Ausgangsverstärker eine monolithisch integrierte Einheit, die eine ausreichend hohe Spannung liefert, die unmittelbar in einem Mikrocomputer 12 mit einem Analog-Digital-Umsetzer verarbeitet werden kann. Dort wird das Ausgangssignal des Umformers 10 von einer Regelschaltung 11 mit einem Sollwert U_s verglichen, mit dessen Ausgangssignal das Nadelventil 5 im Sinne einer Konstanthaltung des Druckes am Gasauslaß und damit im Zählrohr 4 verstellt wird. Anstelle des Nadelventils kann auch ein anderes steuerbares Ventil, z. B. ein piezoelektrisch betätigtes Ventil, eingesetzt werden.

Es wurde erkannt, daß die physikalischen Eigenschaften von Zählrohren, wie Totzeit, Quantenausbeute, vom Druck des Zählrohrgases abhängig sind. Es ist daher möglich, durch Einstellen verschiedener Sollwerte U₅ den Druck im Zählrohr 4 und damit dessen physikalische Eigenschaft, z. B. die Totzeit, zu verändern, so daß die Anordnung an unterschiedliche Meßaufgaben (Impulsrate, Energie der Strahlung) angepaßt werden kann. Diese Einstellung unterschiedlicher Totzeiten ist unabhängig von dem Ausführungsbeispiel und kann mit jeder Anordnung erreicht werden, mit der die Drücke im Zählrohr auf unterschiedliche Werte eingestellt werden können.

Anstatt den Druck im Zählrohr zu regeln, können Druckschwankungen auch dadurch kompensiert werden, daß die Zählrohrspannung in Abhängigkeit der Druckschwankungen

02 03

93 &thgr;

so verändert wird, daß die Impulsamplitude unverändert bleibt. Eine solche Schaltung hat den Vorteil, daß nur elektrische Größen verändert werden und kein mechanisches Stellglied, wie das Nadelventil 5, verstellt werden muß. Anstelle des Nadelventils 5 genügt in einem solchen Falle eine nicht steuerbare Drossel. Entsprechend kann auch der Verstärkungsgrad des Verstärkers 7 in Abhängigkeit des Druckes eingestellt werden, so daß dem Diskriminator 8 Impulse zugeführt werden, deren Höhe ausreichend unabhängig vom Druck ist. Schließlich ist es auch möglich, das oder die Fenster des Diskriminators 8 in Abhängigkeit des Druckes so zu verstellen, daß Impulse von Photonen gleicher Energie immer in dasselbe Diskriminatorfenster fallen. Unter der Voraussetzung, daß die Druckschwankungen im wesentlichen durch Schwankungen des äußeren Luftdrucks verursacht sind, kann der piezoresistive Drucksensor auch in der Abluftleitung von der Drossel 5 oder in der Außenluft angebracht sein. Der Regelverstärker 11 ist Bestandteil eines Mikrocomputers 12. In den Fällen, in denen zur Kompensation der Druckänderungen der Zählrohrspannungserzeuger 6, der Verstärker 7 oder der Diskriminator 8 angesteuert werden, ist der Regelverstärker 11 nicht erforderlich; jedoch wird man im Mikrocomputer 12 Kennlinien hinterlegen, die angeben, wie die verschiedenen Stellglieder in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Umformers 10 anzusteuern sind, damit die Druckänderungen kompensiert werden.

02 04

Claims

93 &dgr; ^i O Schutzansprüche

1. Anordnung mit einem Durchflußzählrohr

- mit einem Gasein- und einem Gasauslaß,

- mit einem Zählrohrspannungserzeuger (6), der die für den Betrieb des Zählrohrs (4) notwendige Spannung liefert, und

- mit einem Zählrohrverstärker (7), der die am Zählrohr (4) auftretenden, durch ionisierende Photonen ausgelösten Impulse verstärkt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß im Bereich des Zählrohres (4) ein piezoresistiver Drucksensor (9, 9') angebracht ist, dessen den Druck im Zählrohr (4) angebendes Ausgangssignal oder ein davon abgeleitetes Signal als Stellsignal einer steuerbaren, dem Gasauslaß des Zählrohres (4) nachgeschalteten Drossel (5), dem Zählrohrspannungserzeuger (6) oder dem Zählrohrverstärker (7) im Sinne einer Kompensation von Druckänderungen im Zählrohr (4) zugeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Drucksensor (9) ein Regelverstärker (11) nachgeschaltet ist, dem ferner ein Sollwert (U_s) zugeführt ist und dessen Ausgangssignal als Stellglied der steuerbaren Drossel (5) zugeführt ist.

3. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der gewünschten physikalischen Eigenschaft des Zählrohres (4) unterschiedliche Sollwerte einstellbar sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß entsprechend der gewünschten Totzeit des Zählrohres (4) unterschiedliche Sollwerte einstellbar sind.

03 01

93 6

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Drossel (5) ein Nadelventil oder ein von einem Zweipunktregler betätigtes Ventil, z. B. ein piezoelektrisch betätigtes Ventil, ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daS an den Zählrohrverstärker (7) ein Impulshohendiskriminator (8) angeschlossen ist, dessen Diskriminatorfenster mit dem Ausgangssignal des Drucksensors (9, 9') eingestellt ist bzw. sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- sensor (9) am Gasauslaß des Zählrohres (4) angebracht ist,

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (9¹) am Gaseinlaß des Zählrohres (4) angebracht ist.

03 02