EP0968519B1 - Ionisationskammer für radiometrische messeinrichtungen - Google Patents

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EP0968519B1
EP0968519B1 EP98925415A EP98925415A EP0968519B1 EP 0968519 B1 EP0968519 B1 EP 0968519B1 EP 98925415 A EP98925415 A EP 98925415A EP 98925415 A EP98925415 A EP 98925415A EP 0968519 B1 EP0968519 B1 EP 0968519B1
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EP
European Patent Office
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ionization chamber
fact
chamber according
measuring
casing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98925415A
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English (en)
French (fr)
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EP0968519A2 (de
Inventor
Siegfried Laube
Franz-Josef Urban
Steffen Hildebrandt
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Vacutec Messtechnik GmbH
Original Assignee
Vacutec Messtechnik GmbH
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Application filed by Vacutec Messtechnik GmbH filed Critical Vacutec Messtechnik GmbH
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/02—Ionisation chambers

Definitions

  • the invention relates to an ionization chamber for radiometric Measuring devices, in particular for traversing Surface mass measuring systems, consisting of a housing in which there is filling gas with at least one radiation entry window and a number of collecting electrodes in the housing with isolated electrical connections, an electrical between the housing and the collecting electrodes There is a potential difference (voltage).
  • ionization chambers In industrial plants for the radiometric measurement of Material webs are used in their production or processing Usually ionization chambers are used as detectors.
  • the ionization chambers consist of one housing, one Collecting electrode and a filling gas. That through a radiation entrance window incoming radiation creates in the filling gas free charge carriers (ions and electrons).
  • One between Electrode and housing applied voltage creates in the chamber an electric field that the charge carriers follow.
  • the way resulting current between electrode and housing (in ⁇ A - to pA range) is measured and, for example, in voltage signals converted.
  • the measurement signal is highly isolated from that Housing from the inside of the chamber via a gas-tight bushing with a connection to a signal line to the outside guided.
  • JP 62073548 A PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol.011, no.271 of 03.09.87
  • each is isolated here Signal lines in the area of the insulator bushing individually from one surround your own guard ring.
  • the guard ring thus prevents the occurrence disturbing residual currents, so that the basic current of an ionization chamber without radiation at their working voltage (mostly some hundred volts) minimum, i.e. typically less than 0.1 pA is.
  • the radiometric measuring system in a production or Machining facility consists of a source of ionizing Radiation, the detector, i.e. the ionization chamber and the Material under test.
  • the degree of interaction between the radiation and the Measured material e.g. absorption, backscattering, fluorescence
  • the radiation source system and detector can in most cases across the web be moved.
  • the cross-profile spatial resolution can be refined become.
  • the spatial resolution of a cross-profile measurement with the usual axially symmetrical ionization chambers is naturally limited by the chamber diameter.
  • the resolvable structure is specified in the technical literature with twice the detector extension.
  • a finer spatial resolution must be achieved with detectors of less extent in the transverse direction to the material web. These can be arranged so that a cross-section can be measured with a higher resolution than with a corresponding single detector.
  • Atomic number of the substrate is only slightly different from the atomic number the layer to be applied (e.g. zinc on steel). In this case, the known beta backscattering method is unsuitable.
  • a possible X-ray fluorescence radiation of the two-component Systems provides information about the thickness of the applied Layer. The energy of the fluorescent radiation is element-specific; their intensity is different from that examined Amount of material and thus dependent on the layer thickness. selective Filters absorb through the K-edge effect e.g. strongly the X-rays emanating from the layer and transmit largely the radiation emanating from the substrate. Two detector sections with different filters can then about calibrations for measuring a component of the two-component Systems can be used.
  • the detector sections can be in a multi-chamber like be described. In principle, you can use the two-component System in certain cases n-1 components an n-component system with a chamber with n measuring sections be determined.
  • H ⁇ er is a chamber in two sections subdivided, whose signals are subtracted from each other in an analog manner be an output signal as a measure of the desired measurand to get what was state of the art at the time.
  • a converted one corresponds to the current state of the art (low-resistance) chamber section output signal, the a corresponding further processing on a computer and processor basis can be supplied.
  • DE 195 45 340 A1 an ionization chamber for radiometric was already Measuring devices, in particular for traversing surface mass measuring systems proposed that as generic for the described below Invention is to be referred to.
  • DE 195 45 340 consists of a housing containing a purge gas and a number of collecting electrodes and that with at least one radiation entrance window is provided.
  • the collecting electrodes are insulated with provided external electrical connections.
  • the interior of the ionization chamber is divided into a plurality of adjacent measuring sections, in each of which a collecting electrode is arranged, with between the Housing and the collecting electrodes an electrical potential difference consists.
  • DE 195 45 340 A1 was published on June 12, 1997 and thus after the priority date (03/21/97) of the present international application published.
  • This task underlying the invention is in an ionization chamber of the type mentioned solved that the interior of the housing in a plurality of adjacent and mutually delimited measuring sections with the is divided into respective collecting electrodes that the collecting electrodes are connected to electrical connections which through the isolator of a gas-tight multiple bushing are led through to the outside and that the insulator with one electrically surrounding the electrical connections conductive area that is both opposite the housing, as well as the connections arranged electrically isolated is, however, in the de-energized state at electrode potential lies.
  • This solution according to the invention makes it possible to measure the mass per unit area enables that compared to using conventional Ionization chambers, for example, have a finer spatial resolution or an energy selection from the starting point Radiation reached.
  • Guard ring formed in the form of a metal ring, the same time surrounds several collecting electrode connections.
  • the between the housing and the protective ring insulator can be part of an insulating tube, one of which has metal contact with the Housing is connected gastight. With the opposite Metal contact of the insulating tube can be performed multiple times be connected gastight.
  • the protective ring can also be used as Surface electrode are formed on at least one Side of the insulator surrounds the connectors.
  • the measuring sections are carried out Partitions delimited from each other, which go directly to the radiation entry windows belonging to the corresponding section are sufficient to influence the measuring sections, for example by drifting load carriers.
  • the collecting electrodes cannot, as is usually the case in conventional ones Single chambers, mechanically held by the signal lines themselves become. Instead, they are isolated on a support applied and fixed within the chamber, the on Guard ring potential is and in turn isolated from Chamber housing is arranged, which ensures the protection ring principle leads.
  • the electrodes can vary depending on the requirement be shaped. So the electrodes can be stretched out Foil or foil strips consist, or from several stretched Wires exist.
  • the ionization chamber has a rectangular or square cross section on, with the measuring sections next to each other or two or arranged in several rows, flush or offset are.
  • the ionization chamber has one round cross section.
  • the measuring sections in the ionization chamber radially next to each other can be arranged, in principle it is also possible is, the measuring sections in the ionization chamber concentric to arrange each other.
  • each measuring section of the ionization chamber Filter is assigned.
  • Figure 2 shows the structure of an ionization chamber 1 with measuring sections 2 inside the housing 3, each independent form measuring units. Each section 2 is included separated from its neighboring sections by partitions 4. The Partitions 4 ensure that oblique radiation is minimized through the chamber volume into the neighboring section, the is achieved in that the partitions 4 immediately extend to the radiation entrance window 5, which forms the upper end of the housing 3.
  • the ionization chamber 1 can be, for example, a rectangular one Have cross section, the measuring sections 2 also two or can be arranged offset from one another in several rows (Fig. 2a).
  • An electrode 6 is arranged within each measuring section 2, which is adapted to the design of the measuring section 2. Your Shape bears the demand for the lowest possible Gas displacement, the largest possible electrical Field, avoiding gas reinforcements and one if possible low microphony bill. Therefore, the thickness and the The mass of the electrode components is kept small, however Minimum radii not undercut.
  • the electrode 6 either consists of a holding body 7 the tensioned wires 8 are arranged, the holding body 7 freestanding via an insulating body 21 on a support 9 is arranged (Fig. 2, 4). As shown in Fig. 3, the electrode 6 also takes the form of a wire electrode 10 have several wires joined together.
  • the carrier 9 lies on guard ring potential.
  • filling gases are preferred high density (e.g. xenon) used to get the highest possible Radiation absorption near the radiation entrance window 5 of the To reach ionization chamber 1.
  • high density e.g. xenon
  • a multiple feedthrough with protective ring is used.
  • This multiple implementation consists of an insulating tube 11, on which a metal ring 12, which serves as a protective ring, an insulator 13 is attached (Fig. 5). Through the isolator 13 are connections 14 in the form of metal pins, which over Signal lines 15 are connected to the electrodes 6.
  • connections 14 in the form of metal pins, which over Signal lines 15 are connected to the electrodes 6.
  • the signals are not shown Current-voltage converters supplied, their output signal is processed further by the respective measuring system.
  • Fig. 6 shows such a multiple implementation with several Connections 14 in an insulator 17 made of a highly insulating Material. On both sides of the surface of the insulator 17 Rings in the form of surface electrodes 18 around the connections 14 applied, whose potential acts as a protective ring. about one of the connections 14 becomes the protective ring potential led inside. With this arrangement, only Surface currents on the insulation material between the Prevents housing and the collecting electrodes.
  • An ionization chamber 1 with several sections 2 as above can also be used to detect X-rays are used in such a way that individual measuring sections 2 exposed to differently filtered radiation become. This takes place in that between the material to be measured 19 and the individual measuring sections 2 filters 20 are arranged. Receives the radiation emanating from a radiation source 22 through their characteristic energy spectrum in front of the filter 20 the absorption or fluorescence behavior of the sample 19.
  • Filter 20 can be composed of several components Material (e.g. paper with fillers, metal alloys) be measured.
  • FIG. 8 shows an ionization chamber with a reinforced radiation entrance window 5, on the outside a wire 16 extends, for example, by a Welded connection is attached.

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme, bestehend aus einem Gehäuse, in dem sich Füllgas befindet, mit wenigstens einem Strahlungseintrittsfenster und einer Anzahl von Sammelelektroden im Gehäuse mit isoliert nach außen geführten elektrischen Anschlüssen, wobei zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden eine elektrische Potentialdifferenz (Spannung) besteht.
In industriellen Anlagen zur radiometrischen Vermessung von Materialbahnen werden bei deren Produktion oder Bearbeitung üblicherweise Ionisationskammern als Detektoren eingesetzt. Die Ionisationskammern bestehen aus einem Gehäuse, einer Sammelelektrode und einem Füllgas. Die durch ein Strahlungseintrittsfenster eintretende Strahlung erzeugt im Füllgas freie Ladungsträger (Ionen und Elektronen). Eine zwischen Elektrode und Gehäuse angelegte Spannung erzeugt in der Kammer ein elektrisches Feld, dem die Ladungsträger folgen. Der so entstehende Strom zwischen Elektrode und Gehäuse (im µA - bis pA - Bereich) wird gemessen und beispielsweise in Spannungssignale umgewandelt. Das Meßsignal wird hochisoliert gegen das Gehäuse aus dem Inneren der Kammer über eine gasdichte Durchführung mit einem Anschluß an eine Signalleitung nach außen geführt. Um den Anschluß ist in die Isolationsschicht der Durchführung eine Ringelektrode eingebracht, die als Schutzring wirkt. Dieser Schutzring verhindert, daß die Spannung zwischen dem Gehäuse und der Elektrode direkt über eine durchgehende Isolationsstrecke abfällt, wie in Fig. 1 als Stand der Technik bei einer axialsymmetrischen Ionisationskammer dargestellt ist. Eine, diesen Stand der Technik charakterisierende Lösung ist ebenfalls aus JP 62073548 A (PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol.011, no.271 v. 03.09.87) ersichtlich: Zur Vermeidung von Induktionen ist hier jede der isolierten Signalleitungen im Bereich der Isolator-Durchführung einzeln von einem eigenen Schutzring umgeben. Der Schutzring verhindert somit das Auftreten störender Restströme, so daß der Grundstrom einer Ionisationskammer ohne Strahlung bei ihrer Arbeitsspannung (meist einige hundert Volt) minimal, d.h. typischerweise kleiner als 0,1 pA ist.
Das radiometrische Meßsystem in einer Produktions- oder Bearbeitungsanlage besteht aus einer Quelle ionisierender Strahlung, dem Detektor, d.h. der lonisationskammer und dem Meßgut. Der Wechselwirkungsgrad zwischen der Strahlung und dem Meßgut (z.B. Absorption, Rückstreuung, Fluoreszenz) ist ein Maß für die Menge des zu bestimmenden Materials, meist angegeben als Flächenmasse oder Dicke. Das System aus Strahlenquelle und Detektor kann in den meisten Fällen quer zur Materialbahn bewegt werden.
Mit dein Übergang von einem Einzeldetektor hin zu einem Detektor mit mehreren unabhängigen Meßstellen eröffnen sich der Flächenmasse-Meßtechnik neue Möglichkeiten zur Lösung bisher unbewältigter Meßaufgaben. Die so entstehenden zusätzlichen Informationen bieten eine Basis für eine effektivere und genauere Kontrolle von Produktionsprozessen.
Auf der einen Seite kann die Querprofil-Ortsauflösung verfeinert werden.
Die Ortsauflösung einer Querprofil-Messung mit den gängigen axialsymmetrischen Ionisationskammern ist naturgemäß durch den Kammerdurchmesser begrenzt. So wird in der Fachliteratur die auflösbare Struktur mit der zweifachen Detektorausdehnung angegeben. Eine feinere Ortsauflösung muß mit Detektoren geringerer Ausdehnung in Querrichtung zur Materialbahn erzielt werden. Diese können so angeordnet werden, daß ein Querprofil-Ausschnitt mit einer höheren Auflösung als bei einem entsprechenden Einzeldetektor gemessen werden kann.
Bekannt ist die Verwendung eines Arrays aus Halbleiterdetektoren (Silizium-pin-Dioden), die im Strom-Modus betrieben werden. Hierbei zeigt sich jedoch die starke Anfälligkeit der Halbleiterdetektoren gegen Temperaturänderungen, wie sie in industriellen Produktionsanlagen ständig auftreten. Dadurch werden die Meßsignale verfälscht.
Auf der anderen Seite kann das Energiespektrum als Folge der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit dem Meßgut genutzt werden.
Bei bestimmten Beschichtungsverfahren unterscheidet sich die Ordnungszahl des Substrats nur geringfügig von der Ordnungszahl der aufzubringenden Schicht (z.B. Zink auf Stahl). In diesem Fall ist das bekannte Beta-Rückstreuverfahren ungeeignet. Eine etwaige Röntgenfluoreszenzstrahlung des zweikomponentigen Systems gibt aber Aufschluß über die Dicke der aufgebrachten Schicht. Die Energie der Fluoreszenzstrahlung ist elementspezifisch; ihre Intensität ist von der untersuchten Materialmenge und damit von der Schichtdicke abhängig. Selektive Filter absorbieren durch den K-Kanten-Effekt z.B. stark die von der Schicht ausgehende Röntgenstrahlung und transmittieren weitgehend die vom Substrat ausgehende Strahlung. Zwei Detektorabschnitte mit verschiedenen Filtern können dann über Kalibrierungen zur Messung einer Komponente des zweikomponentigen Systems benutzt werden.
Die Detektorabschnitte können in einer Mehrfachkammer wie beschrieben angeordnet sein. Prinzipiell können über das zweikomponentige System hinaus in bestimmten Fällen n-1 Komponenten eines n-Komponenten-Systems mit einer Kammer mit n Meßabschnitten bestimmt werden.
Dieser Stand der Technik ist im Wesentlichen mit US-Patent 3,514,602 veröffentlicht . Hïer ist eine Kammer in zwei Abschnitte unterteilt, deren Signale analog voneinander subtrahiert werden, um ein Ausgangssignal als Maß für die gewünschte Meßgröße zu erhalten, was dem damaligen Stand der Technik entsprach. Dem heutigen Stand der Technik entspricht ein umgewandeltes (niederohmiges) Kammerabschnitts-Ausgangssignal, das einer entsprechenden Weiterverarbeitung auf Rechner- und Prozessorbasis zugeführt werden kann.
Mit DE 195 45 340 A1, wurde bereits eine Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme vorgeschlagen, die als gattungsbildend für die nachfolgend beschriebene Erfindung zu bezeichnen ist. Die Ionisationskammer gem. DE 195 45 340 besteht aus einen Gehäuse, in dem sich ein Püllgas und eine Anzahl von Sammelelektroden befinden und das mit wenigstens einem Strahlungseintrittsfenster versehen ist. Die Sammelelektroden sind mit isoliert nach außen geführten elektrischen Anschlüssen versehen. Der Innenraum der Ionisationskammer ist in eine Mehrzahl benachbarter Meßabschnitte unterteilt, in denen jeweils eine Sammelelektrode angeordnet ist, wobei zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden eine elektrische Potentialdifferenz besteht. DE 195 45 340 A1 wurde am 12.06.97 und damit nach dem Prioritätsdatum (21.03.97) der vorliegenden Internationalen Anmeldung veröffentlicht.
Diese beispielhaft angeführten Meßprobleme führten daher zu der Aufgabe, eine Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme zu entwickeln, die eine hinreichende Empfindlichkeit besitzt und dabei die bei Ionisationskammern üblichen guten Werte hinsichtlich Vakuumdichtigkeit, Grundstrom und Temperaturabhängigkeit liefert.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einer Ionisationskammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Innenraum des Gehäuses in eine Mehrzahl benachbarter und gegenseitig abgegrenzter Meßabschnitte mit den jeweiligen Sammelelektroden unterteilt ist, daß die Sammelelektroden mit elektrischen Anschlüssen verbunden sind, die durch den Isolator einer gasdichten Mehrfach-Durchführung hindurch nach außen geführt sind und daß der Isolator mit einem die elektrischen Anschlüsse gemeinsam umgebenden elektrisch leitfähigen Bereich versehen ist, der sowohl gegenüber dem Gehäuse, als auch den Anschlüssen elektrisch isoliert angeordnet ist, jedoch im stromlosen Zustand auf Elektrodenpotential liegt.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird eine Flächenmassemessung ermöglicht, die gegenüber der Verwendung konventioneller Ionisationskammern beispielsweise eine feinere Ortsauflösung oder auch eine Energieselektion der vom Meßort ausgehenden Strahlung erreicht.
Weitere Fortbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bevorzugt ist dabei der die Anschlüsse umgebende Bereich als Schutzring in Form eines Metallringes ausgebildet, der gleichzeitig mehrere Sammelektroden-Anschlüsse umgibt. Der zwischen dem Gehäuse und dem Schutzring befindliche Isolator kann Teil eines Isolierrohres sein, dessen einer Metallkontakt mit dem Gehäuse gasdicht verbunden ist. Mit dem gegenüberliegenden Metallkontakt des Isolierrohres kann eine Mehrfach-Durchführung gasdicht verbunden werden.
In einer Variante der Erfindung kann der Schutzring auch als Flächenelektrode ausgebildet werden, die auf wenigstens einer Seite des Isolators die Anschlüsse umgibt. Bevorzugt ist die Flächenelektrode jedoch sowohl auf der Gehäuseinnenseite, als auch auf der Gehäuseaußenseite angeordnet. Beide Flächenelektroden sind elektrisch miteinander und gemeinsam mit einem Kontaktstift verbunden und befinden sich somit auf Schutzringpotential.
In Fortführung der Erfindung werden die Meßabschnitte durch Trennwände voneinander abgegrenzt, die bis unmittelbar an das zum entsprechenden Abschnitt gehörende Strahlungseintrittsfenster reichen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Meßabschnitte, etwa durch Drift von Ladungsträgern, auszuschließen.
Die Sammelelektroden können nicht, wie meist in herkömmlichen Einzelkammern, mechanisch von den Signalleitungen selbst gehalten werden. Sie werden stattdessen isoliert auf einem Träger innerhalb der Kammer aufgebracht und fixiert, der auf Schutzringpotential liegt und wiederum isoliert gegenüber dem Kammergehäuse angeordnet ist, was zur Wahrung des Schutzringprinzips führt.
Die Elektroden können je nach Anforderung unterschiedlich geformt sein. So können die Elektroden aus einer gespannten Folie oder Foliestreifen bestehen, oder aus mehreren gespannten Drähten bestehen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ionisationskammer einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf, wobei die Meßabschnitte nebeneinander oder zweioder mehrreihig bündig oder versetzt zueinander angeordnet sind.
In einer weiteren Variante weist die Ionisationskammer einen runden Querschnitt auf. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Meßabschnitte in der Ionisationskammer radial nebeneinander angeordnet werden, wobei es prinzipiell auch möglich ist, die Meßabschnitte in der Ionisationskammer konzentrisch zueinander anzuordnen.
Weiterhin ist es möglich, oberhalb des Strahlungseintrittsfensters Filter für Röntgenstrahlung anzuordnen, wobei zweckmäßigerweise jedem Meßabschnitt der Ionisationskammer ein Filter zugeordnet ist.
Weisen die Filter aufeinander abgestimmte unterschiedliche Filtereigenschaften auf, so werden die einzelnen Meßabschnitte unterschiedlich gefilterter Strahlung ausgesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Strahlungseintrittsfenster bei mehrreihig versetzt zueinander angeordneten Meßabschnitten teilweise derart abgedeckt, daß die nahtlose unzweideutige Messung eines Querprofilausschnittes ermöglicht wird.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 2
den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ionisationskammer mit Elektroden in Form gespannter Drähte;
Fig. 2a
eine zweireihige versetzte Anordnung von Meßabschnitten;
Fig. 3
eine Elektrode in Antennenform;
Fig. 4
eine Vorderansicht einer Elektrode nach Fig. 1;
Fig. 5
eine Mehrfachdurchführung für die Anschlüsse der Elektroden mit einem auf einem Isolierrohr angeordneten Isolator und einem Metallring;
Fig. 6 a, b
eine Mehrfachdurchführung mit einer Flächenelektrode als Schutzring;
Fig. 7
eine Ionisationskammer zum Nachweis von Röntgenstrahlung und mehreren Filtern; und
Fig. 8
eine Ionisationskammer mit einem verstärkten Strahlungseintrittsfenster.
Bild 2 zeigt den Aufbau einer Ionisationskammer 1 mit Meßabschnitten 2 im Innern des Gehäuses 3, die jeweils unabhängige meßtechnische Einheiten bilden. Jeder Abschnitt 2 ist dabei durch Trennwände 4 von seinen Nachbarabschnitten getrennt. Die Trennwände 4 sorgen für eine Minimierung von Schrägeinstrahlungen durch das Kammervolumen in den Nachbarabschnitt, die dadurch erreicht wird, daß sich die Trennwände 4 unmittelbar bis an das Strahlungseintrittsfenster 5 erstrecken, welches den oberen Abschluß des Gehäuses 3 bildet.
Die Ionisationskammer 1 kann beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Meßabschnitte 2 auch zweioder mehrreihig versetzt zueinander angeordnet sein können (Fig. 2a).
Innerhalb jedes Meßabschnittes 2 ist eine Elektrode 6 angeordnet, die der Bauform des Meßabschnittes 2 angepaßt ist. Ihre Gestalt trägt der Forderung nach einer möglichst geringen Gasverdrängung, einem möglichst raumgreifenden elektrischen Feld, der Vermeidung von Gasverstärkungen und einer möglichst geringen Mikrophonie Rechnung. Daher wird die Dicke und die Masse der Elektrodenbauteile klein gehalten, jedoch werden Mindestradien nicht unterschritten.
Die Elektrode 6 besteht entweder aus einem Haltekörper 7, an dem gespannte Drähte 8 angeordnet sind, wobei der Haltekörper 7 über einen Isolierkörper 21 auf einem Träger 9 freistehend angeordnet ist (Fig. 2, 4). Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Elektrode 6 auch die Form einer Drahtelektrode 10 aus mehreren aneinandergefügten Drähten aufweisen. Der Träger 9 liegt auf Schutzringpotential.
Bei kleinen Kammerabschnitten werden bevorzugt Füllgase mit hoher Dichte (z.B. Xenon) verwendet, um eine möglichst hohe Strahlungsabsorption nahe dem Strahlungseintrittsfenster 5 der Ionisationskammer 1 zu erreichen.
Um die Signale aller Elektroden 6 parallel nach außen zu führen, wird eine Mehrfach-Durchführung mit Schutzring verwendet. Diese Mehrfach-Durchführung besteht aus einem Isolierrohr 11, auf dem über einen Metallring 12, der als Schutzring dient, ein Isolator 13 befestigt ist (Fig. 5). Durch den Isolator 13 sind Anschlüsse 14 in Form von Metallpins geführt, die über Signalleitungen 15 mit den Elektroden 6 verbunden sind. Auf diese Weise entsteht eine Mehrfach-Durchführung mit einem allen Signalleitungen 15 bzw. Anschlüssen 14 gemeinsamen Schutzring, wobei die Kosten pro herausgeführtem Signal gegenüber herkömmlichen dreifach konzentrischen Durchführungen deutlich reduziert sind. Die Signale werden nicht dargestellten Strom-Spannungs-Wandlern zugeführt, deren Ausgangssignal vom jeweiligen Meßsystem weiterverarbeitet wird.
Begrenzt man das Schutzringprinzip nur auf Oberflächenströme, so kann eine noch einfachere Konfiguration als oben beschrieben, realisiert werden.
Fig. 6 zeigt eine solche Mehrfach-Durchführung mit mehreren Anschlüssen 14 in einem Isolator 17 aus einem hochisolierenden Material. Auf der Oberfläche des Isolators 17 werden beidseitig Ringe in Form von Flächenelektroden 18 um die Anschlüsse 14 aufgebracht, deren Potential als Schutzring wirkt. Über einen der Anschlüsse 14 wird das Schutzringpotential nach innen geführt. Mit dieser Anordnung werden ausschließlich Oberflächenströme auf dem Isolationsmaterial zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden verhindert.
Eine Ionisationskammer 1 mit mehreren Abschnitten 2 wie vorstehend beschrieben, kann auch insbesondere zum Nachweis von Röntgenstrahlung derart genutzt werden, daß einzelne Meßabschnitte 2 unterschiedlich gefilterter Strahlung ausgesetzt werden. Das erfolgt dadurch, daß zwischen dem Meßgut 19 und den einzelnen Meßabschnitten 2 Filter 20 angeordnet werden. Die von einer Strahlungsquelle 22 ausgehende Strahlung erhält ihr charakteristisches Energiespektrum vor dem Filter 20 durch das Absorptions- oder das Fluoreszenzverhalten des Meßgutes 19. Durch geeignete Auswahl entsprechender unterschiedlicher Filter 20 kann ein aus mehreren Bestandteilen zusammengesetztes Material (z.B. Papier mit Füllstoffen, Metallegierungen) vermessen werden.
Fig. 8 zeigt schließlich noch eine Ionisationskammer mit einem verstärkten Strahlungseintrittsfenster 5, auf dessen Außenseite ein Draht 16 erstreckt, der beispielsweise durch eine Schweißverbindung befestigt ist.
Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen Bezugszeichenliste
1
Ionisationskammer
2
Meßabschnitt
3
Gehäuse
4
Trennwand
5
Strahlungseintrittsfenster
6
Sammelelektrode
7
Haltekörper
8
Draht
9
Träger
10
Drahtelektrode
11
Isolierrohr
12
Metallring
13
Isolator
14
Anschluß
15
Signalleitung
16
Draht
17
Isolator
18
Flächenelektrode
19
Meßgut
20
Filter
21
Isolierkörper
22
Strahlungsquelle

Claims (22)

  1. Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme, bestehend aus einem Gehäuse (3), in dem sich ein ionisierbares Füllgas befindet, mit wenigstens einem Strahlungseintrittsfenster (5) und einer Anzahl von gegenüber dem Gehäuse (3) eine elektrische Potentialdifferenz aufweisenden Sammelelektroden (6) mit isoliert nach außen geführten Anschlüssen (14), wobei der Innenraum des Gehäuses (3) in eine Mehrzahl benachbarter und gegenseitig abgegrenzter Meßabschnitte (2), die jeweils eine Sammelelektrode (6) enthalten, unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektroden (6) mit elektrischen Anschlüssen (14) verbunden sind, die durch den Isolator (13; 17) einer gasdichten Mehrfach-Durchführung hindurch nach außen geführt sind und daß der Isolator (13; 17) mit einem die elektrischen Anschlüsse (14) gemeinsam umgebenden elektrisch leitfähigen Bereich versehen ist, der zur Ausbildung eines Schutzrings sowohl gegenüber dem Gehäuse (3), als auch den Anschlüssen (14) elektrisch isoliert angeordnet ist, jedoch im stromlosen Zustand auf dem Potential der Sammelelektroden (6) liegt.
  2. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring mit einem der Anschlüsse (14) elektrisch verbunden ist.
  3. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring als Metallring (12) ausgebildet ist, der den Isolator (13) umgibt und die Anschlüsse (14) einschließt.
  4. Ionisationskammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (13) mit dem Metallring (12) auf einem Isolierrohr (11) angeordnet ist, das mit dem Gehäuse (3) gasdicht verbunden ist.
  5. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring als Flächenelektrode (18) ausgebildet ist, die auf wenigstens einer Seite des Isolators (17) die Anschlüsse (14) umgibt.
  6. Ionisationskammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der Gehäuseinnenseite, als auch auf der Gehäuseaußenseite eine Flächenelektrode (18) angeordnet ist, die elektrisch miteinander verbunden sind.
  7. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßabschnitte (2) durch Trennwände (4) voneinander abgegrenzt sind, die bis unmittelbar an das zugehörige Strahlungseintrittsfenster (5) reichen.
  8. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (3) gegenüber dem Strahlungseintrittsfenster (5) ein sich über alle Abschnitte erstreckender Träger (9) angeordnet ist, der gegenüber dem Gehäuse (3) elektrisch isoliert ageordnet ist.
  9. Ionisationskammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) das gleiche Potential aufweist, wie der Schutzring.
  10. Ionisationskammer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) an Haltekörpern (7) angeordnet sind, die über Isolierkörper (21) auf dem Träger (9) befestigt sind.
  11. Ionisationskammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) wenigstens einen gespannten Draht (8) aufweisen, der am Haltekörper (7) befestigt ist.
  12. Ionisationskammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drähte (8) parallel zueinander und senkrecht zur Strahlungseintrittsrichtung angeordnet sind.
  13. Ionisationskammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) aus einer gespannten Folie oder Foliestreifen bestehen.
  14. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (1) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist und daß die Meßabschnitte (2) nebeneinander oder mehrreihig versetzt zueinander angeordnet sind.
  15. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (1) einen runden Querschnitt aufweist.
  16. Ionisationskammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßabschnitte (2) in der Ionisationskammer (1) radial nebeneinander angeordnet sind.
  17. Ionisationskammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßabschnitte (2) in der Ionisationskammer (1) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  18. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Strahlungseintrittsfensters (5) Filter (20) für Röntgenstrahlung angeordnet sind.
  19. Ionisationskammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Meßabschnitt (2) der Ionisationskammer (1) ein Filter (20) zugeordnet ist.
  20. Ionisationskammer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (20) unterschiedliche, aufeinander abgestimmte Filtereigenschaften aufweisen.
  21. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich über die Außenseite des Strahlungseintrittsfensters (5) mindestens ein auf dieser befestigter Draht (16) oder eine Rippe erstreckt.
  22. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungseintrittsfenster (5) bei mehrreihig versetzt zueinander angeordneten Meßabschnitten (2) teilweise derart abgedeckt sind, daß die Messung eines Querprofilausschnittes nahtlos und unzweideutig erfolgt.
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