DE969539C

DE969539C - Schaltung zum Messen von Strahlungsintensitaeten mittels eines Geiger-Mueller-Zaehlers

Info

Publication number: DE969539C
Application number: DEN7647A
Authority: DE
Inventors: Pieter Johannes Kraayeveld
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1952-08-30
Filing date: 1953-08-27
Publication date: 1958-06-12
Also published as: NL77865C; FR1082484A; CH319752A; US2838679A; GB729017A

Description

Schaltung zum Messen von Strahlungsintensitäten mittels eines Geiger-Müller-Zählers Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Messen von Strahlungsintenstiäten mittels eines Geiger-Müller-Zählers als Indikator, der mit einem Löschwiderstand in Reihe geschaltet ist, wobei. ein Instrument zur Anzeige des durch den Geiger-Müller-Zähler fließenden mittleren Stromes vorgesehen ist.
Die Erfindung bezweckt, eine Schaltung zu schaffen, mittels sich in einfacher Weise größere Strahlungsintensitäten messen lassen.
Durch geeignete Wahl der Abmessungen des Zählrohrs, dler Zusammensetzung des verwendeten Füllgases und. der Anordnung der Elektroden ist ein größerer Ladungstransport je Impuls in der Röhre verwirklichbar. Hierdurch ist eine direkte Messung, d. h. eine Messung ohne zwischengeschaltete Verstärker, möglich. Es hat sich ferner als möglich erwiesen, das sogenannte Plateau der Röhre, d. h. deun abhängigkeitsbereich in der Bezichhung zwischen der Impulszuhl je Zeiteintet und der an die Röhre angelegten Spannung bei gleichbleibender Strahlungsintensität, sehr breit zu Wählenm, so daß z.B. die Impulszahl je Zeiteinheit über einen Spannungsbereich von 1000 Volt von der an die Röhre angelegten Spannung unabhän.-gig ist.
Die Erfindung benutzt diesen Umstand zur Schaffung einer einfachen Schaltunhg zum Messen von Strahlungsintensitäten mittels eines Geiger-Müller-Zählers, die sich dazu eignet, innerhalb sehr weiter Grenzen der in der Röhre auftretenden Stromimpulszahlen je Zeiteinheit verwendet zu werden und auch bei größeren Impulszahlen je Zeiteniheit eine brauchbare Ablesung des Strommessers ermöglicht.
Gemäß der Erfindung sind bei einer Schaltung zum Messen von Strahlungsintensitäten mittels eines Geiger-Müller-Zählers als Indikator, der in Reihe mit einem löschwiderstand Geschaltet ist, wobei ein Instrument zur Anzeige des durch den Geiger-Müller-Zähler fließenden Mittelstromes vorgesehen ist, ein zweiter widerstand und eim Abflachkondensator vorhanden, die derart geschaltet und bemessen sind, daß die Spannung an den Klemmen des Geiger Müller Zählers bei Zunahme der Strahlungsintensität so stark abnimmt, daß die Beziehung zwischen der vom Instrument kontinuierlich angezeigten mittleren Stromstärke und der Impulszahl etwa logari, thmisch ist.
Zu diesem Zweck kann der zweite Widerstand in Reihe mit der Reihenschaltung des Geiger-Müller-Zähers und der Löschwiderstandes geschaltet und der Kondersatior parallel zur letztgenannten Reihenschaltung angebracht sein.
Auch kann in Reihe mit der Reihenschaltung des Geiger-Müller-Zählers und des Löschwiderstandes die Paralleslchalteung des zweiten Widerstandes und des Kondensators angebracht sein.
In beiden Fällen entsteht an den Klemmen des Geiger-Müller-Zählers eine Spannung, die bei Zunahme der Strahlungsintenstität abnimmt. Dar Labungstransport in der Röhre je Impuls nimmt daher ebenfalls ab, und an Stelle einer linearen Beziehung zwischen der vom Instrument angezeigten mittleren Stromstärke und der Impulszahl ergibt sich eine viel geringere Zunahme der Stromstärke bei Zunahme der Imp[ulszahl.
Eine Verbesserung der Skaleneintelung des Instrumentes kann noch erreicht werden durch Verwindenung nehrere Geiger-Müller-Zähler mit verschiedenen Emfindilicheier, die je mit einem Löschwiderstand versehen sind, wobei im übrigen die Schaltung jedes Zählers auf die oben beschriebene Weise eingerichtet ist. Hierbei wird aber eine einziger gemeinzamer Strommesser zum Messen der Summe Sämtlicher Entladungsströme verwendet Die Erfindung wird nachstehend' an' Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Inl den Fig. I und 2 sind Ausführungsbeispiele von Schaltungen nach der Erfindung dargestellt; Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeilspiel mit mehreren Geiger-Müller-Zählern mit verschiedenen Empfindlichkeiten; Fig. 4 zeigt eine Kurve zur Erläuterung der Wirkung.
Bei der Schalteund nach Fig. 1 ist der Geiger-Müller-Zähler 3 in Reihe mit dem Strommesser 4 geschaltet und über die Widerstände 1 und 2 an ein gleichstromnetz möglichst konstanter Spannung angeschlossen. Der Widerstand 2 ist der übliche Löschwiderstand. Die Spannung des Netzes kanal von der Größenordnung von IOOO Volt sein.
Der Löschwiderstand dient zum Löschen der Rähre nach dem Auftreten eines Stromiimdulses.
Zwischen dem gemeinsamen Punkt der Widerstände I und 2 und der mit der Kathode des Geiger-Müller-Zählers verbundene Klemme der Speiseduelle ein Kondensator 5. Durch diesn Kondensator wird bewirkt, daß, wenn das Strommeßinstrument 4 z. B. eine mit dem Strom lineare Skalentilung besitzt, eine Skalenteilung für die Impulszahl erhalten wird, die etwa einer logarithmischen Abhängigkeit entspricht, was ein günstiger Umstand bei der Messung größerer Strahlungsintensitäten ist. Dieses Verhalten läßt sich auf folgende Weise erklären.
Wenn man die als konstant angenommene Spannung der Speisequelle mit E0 und die Spanngung des Kondensaotrs mit E1 bezeichnet, so ist die Spannung E. nahezu gleich der konstanten Spannung Eoa falls die je Zeiteinheit auftretende Impulszahl klein ist. Die Spannung am Zähler 3 ist dann im allgemeinen auch gleich Et. Im Augenblick der Entladung nimmt die Spannung am Zähler aber bis auf Es, also die Anlaß- oder Löschspannung ab. Die Spannung E; des Kondensators ist bei gleichbleibender Strahlungsintensität praktisch konstant.
Wenn die Impulszahl je Zeiteinheit klein ist, so ist der Ladungstransport je Impuls groß. Wenn die Impuls zahl. je Zeiteinheit größer wird, nähert sich E1 schließlich der Löschspannung Es der Röhre, wobei der Ladungstransport je Impuls sehr klein wird. Die Spannung E1 stellt sich derart ein. daß der durch die Zählröhre abgeführete Strom von dem über den Widerstand I zugeführten Strom ausgeglichen wird.
Es kann bherechnet werden, daß der Strom durch den Widerstand I wie folgt beschrieben werden kann: I=##### nk R i nk Wenn angenommen wird: E0-Es R so ist zink Io itnk Hierbei ist R der Wert des Widerstandes I, n die Impulszahl je Sekunde und k ein von dem Widerstand R und den Eigenschaften der Röhre abhängiger Wert.
Die Kurve A stellt den Strom als Funktion von nk in logarithmischen maßstab diar. Sie hat bis zu einem bestimmten, nicht schr hohen Wert von nk einen ungefähr linearen Verlauf.
In Fig. 2 sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsiffern angedeutet. Hierbeiist die parallelschaltung des Wiederstandes 1 und des Kondenstors 5 in Reihe mit der Geiger-Müller-Röhre geschaltet. Das Meßinstrument 4 ist dabei vorzugsweise im Zweig des Widerstandes I eingeschaltet.
Auch in diesem Falle kann ungefähr eine für den unteren Teil der Skala logarithmische Abhiängigkeit erzielt werden.
Eine Verbesserung dieser Anzeige ergibt sich durch Verwendung mehrerer Zählrohre, die alle etwa die gleiche Löschspannung haben, aber deren Werte k verschieden sind. Diese Röhren sind auf ähnliche Weise geschaltet wie die Röhre 3 in Fig. I, jedoch für sämtliche Röhren ist nur ein einziger Strommesser vorgesehen. Eine solche Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist z.B. möglich, den Wert k der zweiten Röhre 6 glleich einem Zehntel des Wertes k der Röhre 3 und den Wert k der dritten Röhre 7 wieder gleich einem Zehntel des Wertes k der Röhre 6 zu wählen. Für den durch den Messer 4 fließenden mittleren Strom erhalten wird dann den Ausdruck: Dieser Strom wird durch die Kurve B in Fig. 4 graphisch dargestellt. Diese Kurve ist mit hin@. reichender Annäherung linear bis zu einem viel höheren Wert von nk als die Kurve A. Das Plateau der Röhre muß verhältnismäßig lang sein, da sonst die Spannung, die an die Röhre gelegt werden kann, nicht hoch genug wäre. Wie sich aus der Formel ergibt, muß zur Erhaltung einer angemessenen Stromstärke der Unterschied zwischen der Speisespannung und der Löschspannung hoch sein.
Vorzugsweise wird ein Halogenzähler verwendet, dessen Plateau zwischen z. B. 300 und 1000 Volt eine Steigung von etwa 1% je 100 Volt aufweist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung zum Messen on Strahlungsmtensitäten mittels eines Geiger-Müller-Zählers als Indikator, der in Reihe mit einem löschwiderstnd (2) geschaltet ist. wobei ein Instrument zur Anzeige des durch den Geiger-Müller-Zähler fließenden Mittelstromes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (1) und ein Abflachkondensator (5) vorhanden sind, die derart geschaltet und bemessen sind, daß die Spannung an den Klemmen des Geiger-Müller-Zählers (3) bei Zunahme der Strahlungsintensität so stark abnimmt, daß die Beziehung zwischen der vom Instrument kontinuierlich angezeigten mittleren Stromstärke und der Impulsazahl etwa logarithmisch ist.
2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (I) in Reihe mit dem Geiger-Müller-Zähler (3) und dem ersten Widerstand (2) geschaltet ist und dß der Kondensator (5) parallel zu fer Reihenschaltung der letztgenannten Teile angebracht ist (Fig. I).
3. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Geiger-Müller-Zähler (3) und dem löschwiderstand (2) die parallelschaltung des zweiten Wiederstandes (I) und des Kondensators (5) angebracht ist (Fig. 2).
4. Shaltung zum Messen von Strahlungsintensitäten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltungen mit Geiger-Müller-Zählern mit verschiedenen, Empfindlichkeiten in Parallelschatltung vorgesehen sind und für sämtliche Zähler ein gemeinsamer Strommesser angebracht ist (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 679 637; deutsche Patentanmeldungen G 5421 VIIIc/21g, P 636 I VIII/c/21g; französische Patentschrift Nr. 966 278; USA.-Patentschift ZNr. 2 549 058 Curran uand craggs, » Counting Tubes «, 1949, S. I39; »Umschau«, I952, Heft 5, S. 141; »Nucleonics«, 1950, Heft 6, S. 59.