DE940847C

DE940847C - Device for the detection and measurement of X-ray, gamma and neutron beams

Info

Publication number: DE940847C
Application number: DEH13591D
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Hess
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-03-29
Filing date: 1941-03-29
Publication date: 1956-03-29

Description

Einrichtung zum Nachweis und zur Messung von Röntgen-, Gamma- und Neutronenstrahlen Die Einrichtung nach der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung besteht erstens aus einer großen Anzahl von dünnen hintereinanderliegenden Schichten, die alle bei Bestrahlung äußere Photoelektronen abgeben. Ein großer Elektronenstrom wird erreicht, wenn die Schichten, zweckmäßig dünne Folien oder Gitter, aus einem Material mit großem äußerem Photoeffekt für das betreffende Frequenzgebiet bestehen, wenn ferner die Dicke der Folien so gewählt wird, daß in dem gewünschten Spektralgebiet der Quotient: Anzahl der äußeren Photoelektronen/ absorbierte Röntgenenergie möglichst groß wird, und wenn schließlich eine sehr große Zahl von Folien verwendet wird.Device for the detection and measurement of X-ray, gamma and Neutron beams The device according to the invention characterized in the claims firstly consists of a large number of thin, one behind the other, layers, all of which emit external photoelectrons when exposed to radiation. A great stream of electrons is achieved when the layers, suitably thin foils or grids, from one Consist of material with a large external photoelectric effect for the frequency range in question, if furthermore the thickness of the foils is chosen so that in the desired spectral region the quotient: number of external photoelectrons / absorbed x-ray energy if possible becomes large, and finally when a very large number of foils are used.

Zweitens besteht die Einrichtung aus einer großen Anzahl von dünnen hintereinanderliegenden Schichten, zweckmäßig wieder Folien oder Gitter, mit geringem äußerem Photoeffekt, die so ange- bracht sind, daß die -Stoffe mit großer Elektronenabgabe mit den Stoffen mit geringer Elektronenabgabe abwechseln. Es entsteht auf diese Weise ein resultierender Elektronenstrom von den Folien mit großem zu denen mit kleinem Photoeffekt. Second, the device consists of a large number of thin layers lying one behind the other, expediently again foils or grids, with little external photo effect, which is so are brought that the substances with alternate large electron release with substances with low electron release. In this way, a resulting stream of electrons is also generated from the foils large to those with small photo effect.

Jede Folie ist von der Nachbarfolie durch Vakuum oder einen anderen für Photoelektronen gut durchlässigen Isolator getrennt. Each foil is separated from the neighboring foil by vacuum or another Separated insulator that is well permeable to photoelectrons.

Die- Folien der beiden Stoffgruppen werden zweckmäßig jeweils unter sich leitend verbunden, so daß die ganze Anordnung einen kondensatorähnlichen Aufbau hat. Die beiden Plattensätze werden mit einem elektrischen Strommesser verbunden. The films of the two groups of substances are expediently each under conductively connected, so that the whole arrangement has a capacitor-like structure Has. The two sets of plates are connected to an electric ammeter.

Die Strahlenenergie einer Röntgenstrahlung von I r beträgt bei einer I50-kV-Strahlung I04 Wattsec. Eine Strahlung von der Größe der Toleranzdosis, also 0,3 r pro Woche, liefert bei entsprechender Umrechnung immer noch pro Sekunde eine Energie von Io-9 Wattsec. Diese verhältnismäßig großen Energien versucht die obige Einrichtung zum Betrieb eines elektrischen Meßinstrumentes zu verwenden. Der Weg zur elektrischen Anzeige führt über den äußeren Photoeffekt oder besser den Unterschied des äußeren Photoeffektes verschiedener Materialien. Der Gesamtladungstransport und die Gesamtleistung der äußeren Photoelektronen einer Oberfläche ist relativ gering. Bei durchdringender Strahlung besteht aber die Möglichkeit, einen durchstrahlten Körper in eine sehr große Anzahl von Schichten zu zerlegen und so einen großen Teil der Strahlenenergie in photoelektrische Energie umzusetzen. Die mittlere Energie der einzelnen Photoelektronen ist entsprechend der hohen Frequenz der Röntgen- und Gammastrahlen groß im Vergleich zu Photoelektronen optischen Lichts. Die große Energie erlaubt.es, die Elektronen gegen ein verhältnismäßig großes Gegenfeld anlaufen zu lassen, mit ihnen dünne Stoffschichten (z. B. Isolierschichten) zu durchdringen und die Elektronen eventuell noch zur Bildung von Sekundärelektronen beim Auftreffen auf Materie zu benutzen. The radiation energy of an X-ray radiation of I r is at one I50 kV radiation I04 wattsec. A radiation of the size of the tolerance dose, that is 0.3 r per week, still delivers one per second when converted accordingly Energy from Io-9 Wattsec. The above attempts these relatively large energies To use device for operating an electrical measuring instrument. The way the electrical display leads to the external photo effect or, better, the difference the external photo effect of different materials. The total cargo transport and the total power of the external photoelectrons of a surface is relative small amount. In the case of penetrating radiation, however, there is the possibility of penetrating radiation To decompose body into a very large number of layers and such a large part to convert the radiation energy into photoelectric energy. The mean energy of the individual photoelectrons is corresponding to the high frequency of the X-ray and Gamma rays large compared to photoelectrons of optical light. The great energy It allows the electrons to run up against a relatively large opposing field allow them to penetrate thin layers of material (e.g. insulating layers) and the electrons possibly to the formation of secondary electrons on impact to use matter.

In Fig. I und 2 ist die Einrichtung nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch wiedergegeben. Sie besteht danach aus vierzig Goldfolien I von einigen u Stärke, die durch eine ebenso große Anzahl dünner-Aluminiumfolien2, auf denen sie aufliegen, voneinander getrennt sind. Die Aluminiumfolien sind mit einer hauchdünnen Aluminiumoxydschicht 3 überzogen, die einerseits eine genügend gute Widerstandsschicht darstellt, andererseits aber schon von Elektronen kleiner Geschwindigkeit durchdrungen wird. Um Kurzschlüsse infolge Beschädigung der Aluminiumoxydschicht zu vermeiden, wird diese noch mit einem sehr dünnen Paraffinanstrich versehen. In Figs. I and 2, the device according to the invention is in one embodiment shown schematically. It then consists of forty gold foils I from some u strength provided by an equally large number of thinner-aluminum foils2 on which they rest on, are separated from each other. The aluminum foils are extremely thin Aluminum oxide layer 3 coated, on the one hand a sufficiently good resistance layer represents, but on the other hand already penetrated by electrons of low speed will. To avoid short circuits due to damage to the aluminum oxide layer, this is provided with a very thin paraffin coating.

Fig. I ist die Aufsichtskizze in Richtung der einfallenden Strahlung. Die oxydierten Al-Folien sind etwas größer als ihre Gegenfolien, um eventuelle Kurzschlüsse an den Rändern der Oxydfläche zu vermeiden. Der in Fig. I eingezeichnete Pfeil gibt die Blickrichtung für die Fig. 2 an. In Fig. 2 sind die Schichten übertrieben dick und ferner nur fünf statt der sehr großen Anzahl von Folien gezeichnet. Fig. I is the plan view sketch in the direction of the incident radiation. The oxidized Al foils are slightly larger than their counter foils to avoid possible short circuits to be avoided at the edges of the oxide surface. The arrow drawn in FIG the direction of view for FIG. In Figure 2 the layers are exaggeratedly thick and also only five instead of the very large number of slides drawn.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel waren zwanzig Gold- und zwanzig Aluminiumfolien in geringem Abstand im Vakuum angebracht. In another embodiment, twenty was gold and twenty Aluminum foils attached in a vacuum at a small distance.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel waren zur Anpasung des nachweisbaren Photoeffektes an die Anzeige der Luftionisationskammer, also zur Erzielung von Härteunabhängigkeit, den Aluminiumfolien Goldfolien verschiedener Stärke und außerdem Folien anderer Materialien mit großem Photoeffekt in folgender Reihenfolge gegenübergestellt: Sechs Stück 2-,u-Au-Folien, vier Stück 7-,(z-Aufolien, vier Stück 7-,u-Pb-Folien und sechs Stück Io-,-Pb-Folien. Die Al-Folien wurden von der gleichen Stärke wie die vorangehende +-Folie gewählt. In a further embodiment, the detectable Photo effect on the display of the air ionization chamber, i.e. to achieve independence from hardness, the aluminum foils, gold foils of various thicknesses and also foils of others Materials with a large photo effect contrasted in the following order: Six Pieces of 2-, u-Au foils, four pieces of 7-, (z-Aufolien, four pieces of 7-, u-Pb foils and six Pieces of Io, Pb foils. The Al foils were of the same thickness as the previous one + -Slide selected.

Durch geeignete Wahl von Folien verschiedener Dicke, verschiedenen Materials und verschiedener Anordnungsfolge in der Durchstrahlungsrichtung läßt sich statt Härteunabhängigkeit auch selektive Empfindlichkeit erzielen, d. h. also ein besonders starker resultierender Elektronenstrom bei Einstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereiches, etwa nur sehr weicher oder sehr harter Strahlung, z. B. Gammastrahlung. By suitable choice of foils of different thicknesses, different Material and different order in the direction of irradiation leaves Achieve selective sensitivity instead of being independent of hardness, d. H. so a particularly strong resulting electron current when irradiating a certain one Wavelength range, such as only very soft or very hard radiation, e.g. B. Gamma radiation.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung beruht die Wirksamkeit auf der Voraussetzung, daß Stoffe mit großen Unterschieden im äußeren Photoeffekt verwendet werden. Dadurch unterscheidet sie sich von der zum Nachweis und zur Messung von Röntgenstrahlen ebenfalls schon angewandten Sperrschichtphotozelle, bei der ein solcher Unterschied der Elektroden nicht notwendig isr. Wesentlich für die Sperrschichtphotozelle ist die Sperrschicht, deren Sperreffekt in ihrer Struktur bzw. ihren Strukturunterschieden begründet liegt. Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist eine solche Sperrschicht nicht vorhanden; die beiden Elektroden müssen nur durch einen für Elektronen gut durchlässigen Isolator getrennt sein. In the device according to the invention, the effectiveness is based on the prerequisite that substances with large differences in the external photo effect are used will. This is how it differs from that used to detect and measure X-rays also already used barrier photocell, in which a such a difference in electrodes is not necessary. Essential for the barrier photocell is the barrier layer, the barrier effect of which is in its structure or structure differences is well founded. In the device according to the invention there is such a barrier layer unavailable; the two electrodes only have to go through one for electrons good permeable insulator.

Um die Einrichtung auch zum Nachweis schneller Neutronen benutzen zu können, werden an Stelle der Alumimumoxydschicht stark wasserstoffhaltige Folien, z. B. übliche Kunststoffolien, und an Stelle der Aluminiumfolie Aluminiumgitter verwendet. To use the facility also for the detection of fast neutrons to be able to use, instead of the aluminum oxide layer, foils containing a high amount of hydrogen, z. B. conventional plastic films, and instead of aluminum foil, aluminum grids used.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for the detection and measurement of X-rays and gamma rays, characterized in that electrodes (foils, grids or the like), expediently those of small thickness, made of materials with different exterior Photoelectric effect through vacuum or an insulator that is well permeable to photoelectrons are arranged separated from each other in such a way that the beams alternately through Electrodes with large and small photoelectric effects pass through and the difference in Electron yields between the electrodes with larger and those with smaller ones Photo effect is used for the measurement.

2. Device according to claim I, characterized in that the electrodes and insulators are made of such material and so on dimensioned and are arranged to have wavelength independence.

3. Device according to claim I, characterized in that electrodes and insulators are made of such material and are dimensioned so that in one there is increased sensitivity in a certain spectral region.

4. Modification of a device according to claim I for evidence and for measuring neutron beams, characterized by the use of electrodes, which emit proton beams when irradiated with neutrons, and from counter electrodes, which have a smaller or no proton effect.

References: French Patent No. 778 58 839919; U.S. Patent No. 2,190,200.