FI69719B - Jonisationskammare - Google Patents

Description

Γβ1 M1. KUULUTUSjULKAISU Q

B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 6 971 9 C /45) patentti syG-notty

' ’ Patent r.e.Ilolat 10 G3 108G

(51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 G 08 B 17/10 SUOMI—FINLAND (21) Patenttihakemus — Patenunsfikning 773399 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 11.11.77 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 11.11.77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 02.06.78

Patentti- ia rekisterihallitus ...... ...

' (44) Nantäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — 29 1 1 8 9

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad * J

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 01.12.76

Sveitsi-Schweiz(CH) 15144/76 (71) Cerberus AG, 8708 Männedorf, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Wolfgang Schubert, Bubikon, Bernhard Durrer, Stäfa,

Svei ts i-Schwei z(CH) (ib) Berggren Oy Ab (5b) Ionisaatiokammio - Jonisätionskammare Tämä keksintö koskee ionisaatiokammiota, jossa on kaksi elektrodia ja radioaktiivisen säteilyn lähde elektrodien välitilan ionisoimi-seksi ja joka on tarkoitettu käytettäväksi erityisesti ionisaatio-savunilmaisimessa.

Tunnetuissa ionisaatio-savunilmaisimissa käytetään useimmiten kahta sarjaan kytkettyä ionisaatiokammiota, joilla on erilaiset savun-herkkyydet. Esimerkiksi voi toinen kammioista, jota useimmiten nimitetään mitta-ionisaatiokammioksi, olla muodostettu pitkälti ilmaa luoksepäästäväksi, kun taas toinen kammio, jota yleisesti nimitetään vertailu-ionisaatiokammioksi, on pitkälti suojattu ilman luoksepää-syä vastaan tai tehty suljetuksi ulkoilmalta. Tällaisissa ionisaatio-savunilmaisimissa käytetään hyväksi tosiasiaa, että elektrodien välillä kulkeva ionivirtaus pienenee raskaiden hiukkasten, esim. savun tai tuliaerosolin tunkeutuessa kammioon johtuen radioaktiivisen lähteen muodostamien ilmaionien kasaantumisesta näille hiukkasille ja kammion vastus nousee tämän johdosta. Koska savu ei vaikuta lainkaan tai tuskin vaikuttaa vertailu-ionisaatiokammioon, pysyy 2 6971 9 tämän ionivirta lähes vakiona, erityisesti kun sitä käytetään kylläs-tystilassa. Jännitehäviö mitta-ionisaatiokammiossa nousee sen vuoksi savun tunkeutuessa kammioon ja kammioon liitetty arvostelukytkentä antaa hälytyssignaalin, kun tämä jännitehäviö ylittää ennalta määrätyn kynnysarvon.

Käytännössä on usein tarpeen muuttaa tällaisen ionisaatiosavunilmai-simen kynnysarvoa ja herkkyyttä, jotta nämä voitaisiin sovittaa ympäristöolosuhteisiin. Tämä voi tapahtua toiselta puolen sähköisesti muuttamalla arvostelukytkentää, toiselta puolen kuitenkin myös muuttamalla jomman kumman ionisaatiokammion ionivirtaa tai vastusta. Jo ennestään tunnetaan erilaisia ionisaatio-savunilmaisimia, joissa joko mitta-ionisaatiokammion tai vertailu-ionisaatiokammion ioni-virtaa tai vastusta muutetaan muuttamalla elektrodien väliä. Edullista on suorittaa tämä muutos vertailu-ionisaatiokammiossa, koska tässä tapauksessa ei vaikuteta mitta-ionisaatiokammion geometrisiin suhteisiin ja täten sen savunherkkyyteen.

Tällaisissa ennestään tunnetuissa ionisaatiokammioissa tapahtuu elektrodien etäisyydenmuutos kuitenkin etupäässä ruuvilla, johon lautasenmuotoinen, aseteltava elektrodi on kiinnitetty. Tällaiset konstruktiot ovat kuitenkin osoittautuneet mekaanisesti epästabiileiksi erityisesti ravisteluiden ja sysäysten vaikutuksen alaisina. Lisäksi on tällaisella etäisyydenmuutoksella saavutettava ionivirta-muutos pienempi kuin mitä teoreettisesti olisi mahdollista, so. sen vaikutus ei ole missään nimessä optimaalinen. Toisena epäkohtana on, että tällaisilla ennestään tunnetuilla asettelumekanismeilla on huomattava tilantarve ionisaatiokammion ulkopuolella ja sen vuoksi, esimerkiksi käytettäessä ionisaatio-savunilmaisimessa, tämän raken-nekorkeus voi suurentua ei-toivottavassa määrin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja saada aikaan ionisaatiokammio, jossa ionivirta tai vastus voidaan varmasti ja optimaalisella tehokkuudella asetella ilman vaaraa, että tapahtuu itsenäistä asettelua ajan kuluessa ravisteluiden ja sysäysten johdosta, minkä ohella tilantarve pienenee ja stabiliteetti ja käyttövarmuus nousevat.

Keksinnölle on tunnusomaista, että toinen elektrodi on sivusuunnassa siirrettävä toiseen elektrodiin nähden, jolloin siirrolla voidaan 3 69719 saada aikaan eri elektrodien erilaisen geometrisen muodon alueet radioaktiivisen lähteen ionisointialueella.

Keksintöä selitetään seuraavassa oheisissa piirustuksissa kuvattuihin suoritusesimerkkeihin liittyen.

Kuviot la - Id esittävät ensimmäistä suoritusmuotoa leikkauksena ja eri projektioissa.

Kuviot 2a - 2c esittävät muutettua suoritusesimerkkiä analogisesti kuvion 1 kanssa kuvattuna.

Kuvio 3 esittää muutettua elektrodilautasta.

Kuvio 4 esittää suoritusmuotoa, jossa on kelkkamaisesti siirrettävä elektrodi.

Kuvio 5 esittää suoritusmuotoa, jossa on hylsynmuotoinen elektrodi.

Kuvioissa la - le leikkauksena, päältä katsottuna ja perspektiivi-kuvana esitetyssä ionisaatiokammiossa on asennuslevyyn 1 kiinnitetty sylinterimäinen kammio 2. Asennuslevyn keskustan lävitse kulkee kara 13, johon on kiinnitetty lautasenmuotoinen elektrodi 3. Keskustan ulkopuolelle on tälle elektrodille 3 asennettu radioaktiivinen preparaatti 4. Jotta saavutettaisiin se, että säteilyä lähtee ensi sijassa pystysuoraan elektrodilta 3, voi säteilylähde olla järjestetty upotetuksi elektrodiin 3 tai sivulle lähteestä 4 suuntautuva säteily on esitetty lähdettä ympäröivällä korokkeella. Kotelon 2 pohjaan on sijoitettu sisäosasta 5 ja ulko-osasta 6 kokoonruuvattu lautanen. Ulko-osa 6 on varustettu raoilla tai rei'illä 10, joihin voidaan tarttua ruuvimeisselillä tai erikoistyökalulla, niin että koko lautasta 5, 6 voidaan kiertää sen keskiakselin ympäri.

Sisäosan 5 sisäsivulle on muodostettu useampia syvennyksiä 7, 8, joilla on eri poikkileikkaukset ja/tai eri syvyydet. Kiertämällä lautasta 5, 6 keskiakselin ympäri voidaan eri syvennykset 7, 8 kääntää radioaktiivisen lähteen 4 ionisaatioalueen alle. Tällöin syntyy kussakin asennossa ionisaatiokammio eri geometrisella muodolla ja siten myös erilaisella ionivirralla ja vastuksella. Lautasen 5 eri syvennysten lisäksi voi myös tasainen osa 9 lautasen sisäsivulla toimia tehokkaana lisäelektrodialueena ionisaatiokammion muodostamiseksi, jolloin siis tässä asennossa elektrodiväli ja siten ionisaa-tiokammion vastus on pienin. Lautasen 5 lukitsemiseksi tarkalleen määritettyihin asentoihin, joissa juuri eri syvennykset tai elektro- 6971 9 dialueet sijaitsevat vastapäätä lähdettä 4, on lautasen 5 reuna varustettu joukolla syvennysten lukumäärää vastaavia uria 11, joissa koteloon 2 kiinnitetty jousi 12 voi levätä. Tällä tavoin on saatu varma ja tarkkaan määritelty asettelumahdollisuus ionisaatiokammion vastukselle. Kolmen eri asennon sijasta voidaan käyttää myös vain kahta asentoa taikka suurempaa asentojen lukua taikka myös portaatonta asettelua. Kuten kuvio Id esittää, voidaan teholliset elektro-dialueet 7, 8, 9 syvennysten sijasta myös tehdä lautasina, jotka eri korkeilla varsilla 30 on kiinnitetty kiertolevyyn 5.

Kuvioiden 2a - 2c esittämä esimerkki eroaa edellä kuvatusta konstruktiosta kierrettävän lautasen 5 rakenteen suhteen. Useampien sylinterimäisten syvennysten sijasta on tämä lautanen varustettu sektorinmuotoisilla leikkauksilla 14, 15 ja 16, jotka jälleen kiertämällä ulkolautasta 6 tämän keskiakselin ympäri voidaan kääntää lähteen 4 ionisaatioalueeseen. Tällainen rakenne on erityisesti saavutettavan vastusmuutoksen suhteen osoittautunut erikoisen tehokkaaksi, koska tässä käytetään hyväksi suurempi osa radioaktiivisen lähteen 4 lähettämästä säteilystä. Eri sektoreiden leikkaussyvyydet ja kulmat eivät tällöin tarvitse olla samat, vaan ne voidaan valita haluttuja herkkyysportaita vastaavasti. Myös tässä on sisälautasen 5 reunan urilla 11 saatu aikaan varma, portaittainen vastus- ja herkkyys-asettelu .

Tämän sijasta voidaan kuviossa 3 esitetyn esimerkin mukaisesti muodostaa lautasen 5 sisäsivu myös siten, että sen korkeus ja siten etäisyys vastaelektrodista on jatkuvasti muuttuva, so. sillä on spiraalipinnan 27 muoto. Tällaisella lautasella 5 varustetun ionisaatiokammion elektrodiväliä tai vastusta voidaan siis jatkuvasti asetella kammion takapuolelta. Asettelu voidaan tällöin lukea merkinnöistä ulkolautasen 6 takasivulta ja kotelon pohjasta.

Edellä kuvattua laatua oleva ionisaatiokammio sopii erityisesti käytettäväksi ionisaatio-savunilmaisimessa. Tällöin on vertailuioni-saatiokammio useimmiten sijoitettu ilmaisimen takapuolelle asennus-levylle 1. Koska asettelulaite 10 sijaitsee kammion pohjalla, voidaan siten tällaisen ionisaatio-savunilmaisimen vertailu-ionisaatio-kammiota yksinkertaisella tavalla takaa asetella ruuvimeisselillä tai erikoistyökalulla ja ilmaisimen herkkyys voidaan asetella haluttuun arvoon. Toiselta puolen olisi ajateltavissa myös käyttö ionisaa- 5 69719 tio-savunilmaisimen mitta-ionisaatiokammiona, jolloin kotelon 2 tulisi olla ilmaa läpäisevä ja herkkyyttä voitaisiin analogisella tavalla asetella etupuolelta..Epäkohtana on tällöin kuitenkin se, että samalla tulee asetelluksi kammion geometria ja fysikaaliset olosuhteet kammiossa. Tästä syystä on edullista varustaa tunnettuun tapaan sarjaan mittakammion kanssa kytketty vertailu-ionisaatiokam-mio kuvatulla asettelulaitteella.

Tulkoon mainituksi, että asettelulaite kierrettävän lautasen sijasta, jonka sisäsivulle on sijoitettu eri elektrodivälejä vastaavat vyöhykkeet, voidaan toteuttaa myös muulla tavoin. Esimerkiksi voidaan, kuten kuvio 4 esittää, eri kammioalueet 20, 21, 22 sijoittaa kelkan 19 avulla siirrettävälle osalle 18, jolloin eri alueet lineaarisella siirrolla saatetaan vastaelektrodin 3 alle vast, radioaktiivisen lähteen 4 ionisaatioalueeseen, jota lähteen 4 ympärille sijoitettu rengasmainen lista 17 rajoittaa.

On mahdollista, kuten on esitetty kuviossa 5, sijoittaminen myös sylinterivaipalle 26, jolla on vaakasuora, likimain vastaelektrodin 3 tai radioaktiivisen lähteen 4 kautta kulkeva kiertoakseli, jolloin eri elektrodialueet 20, 21 ja 22 elektrodia 25 sylinterivaipalla 26 kiertämällä käännetään radioaktiivisen lähteen alle.

Kaikille näille esimerkeille on yhteistä, että liikkuvan elektrodin siirto tapahtuu sivusuuntaan suhteessa toiseen elektrodiin eikä suuntaan kohti toista elektrodia, kuten ennestään tunnetuissa konstruktioissa. Tällöin voi tämä sivuttainen liike tapahtua esimerkiksi kiertolautasen avulla, jolloin lautasen kiertoakseli on sivussa radioaktiivisesta lähteestä 4 tai vastaelektrodista 3, lineaariseen suuntaan liikkuvan kelkan avulla tai sylinterin avulla, jonka kiertoakseli likimain kulkee läpi radioaktiivisen lähteen tai vasta-elektrodin kautta ja jonka vaippa sisältää elektrodialueet. Kaikissa tapauksissa voidaan täten saavuttaa varma ja tarkka asettelu optimaalisen tehokkaasti.

Tulkoon vielä mainituksi, että elektrodin 5 sijasta, jolla on alueittain erilainen geometrinen muoto, myös toinen elektrodi 3 voidaan muodostaa liikkuvaksi, koska on kysymys vain molempien elektrodien 3 ja 5 keskinäisestä suhteellisesta liikkeestä sivusuuntaan. Esimerkiksi voi molemmissa ensimmäisissä suoritusesimer-

Claims (14)

1. Erityisesti ionisaatio-savunilmaisimessa käytettävä ionisaatio-kammio, jossa on kaksi elektrodia (3, 5) ja radioaktiivinen lähde (4) elektrodien välisen tilan ionisoimiseksi, tunnettu siitä, että toinen elektrodeista on sivusuuntaan siirrettävissä toiseen elektrodiin (3) nähden, jolloin siirrolla aikaansaadaan erilainen geometrinen muoto (7, 8, 9, 14, 15, 16) radioaktiivisen lähteen (4) ionisointivyöhykkeeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ionisaatiokaramio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon (7, 8, 9) omaavat alueet on muodostettu eri mittaisilla ja/tai syvyisillä rei'illä siirrettävässä elektrodissa (5).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet on muodostettu eri korkuisina porrasmaisina syvennyksinä (14, 15, 16).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että siirrettävällä elektrodilla (5) on jatkuvasti muuttuva paksuus. 7 6971 9

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että siirrettävässä elektrodissa (5) olevat erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet on sijoitettu kierrettä-'· välle lautaselle (5), jonka kiertoakseli sijaitsee radioaktiivisen lähteen (4) tai toisen elektrodin (3) alueen ulkopuolella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet ovat sylin-terimäisiä, ympyränmuotoisen tai elliptisen poikkileikkauksen omaa-via syvennyksiä (7, 8) kierrettävässä lautasessa (5).

6 69719 keissä elektrodi 5 olla sijoitettu kiinteästi taikka muodostaa osan kotelosta 2 ja toinen elektrodi 3 yhdessä lähteen 4 kanssa voi olla akselin 13 ympäri kierrettävä. Toiselta puolen voi radioaktiivinen lähde 4 olla sijoitettu myös johonkin muuhun kohtaan kuin elektrodille 3, esim. kotelon 2 sisäseinälle. Tärkeätä on vain, että käännettäessä eri elektrodialueisiin mahdollisuuksien mukaan vain tämä alue tulee ionisaatioalueeseen. Tätä varten on tarkoituksenmukaista, että joko valitaan radioaktiivisen lähteen 4 isotooppi siten, että ionisointialue ilman muuta rajoittuu vain yhteen elektrodialueista taikka sopivilla suojuksilla pidetään säteily pois muilta elektrodialueilta. On myös mahdollista sijoittaa radioaktiivinen lähde tavalliseen tapaan keskeisesti ioni-saatiokammioon, so. kuvioiden 1 tai 2 kotelon 2 symmetria-akselille ja sitä varten järjestää kierrettävä lautanen epäsymmetrisesti, niin että sen kiertoakseli sijaitsee lähteen tai kammion symmetria-akselin ulkopuolella.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet ovat eri korkuisia ympyräsektoreita (14, 15, 16) kierrettävän lautasen (5) yläpinnalla.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet muodostuvat kierrettävän lautasen (5) spiraalinmuotoisesti muodostetun yläpinnan osista.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että kierrettävän lautasen (5) reunalle ja ioni-saa tiokammiota ympäröivään koteloon (2) on järjestetty välineet (11, 12) kierrettävän lautasen (5) lepopisteitä varten määrättyihin asentoihin.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet on sijoitettu lineaariseen suuntaan siirrettävälle kelkalle.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että erilaisen geometrisen muodon omaavat alueet on sijoitettu sylinterin vaippapinnalle, jonka kiertoakseli likimain kulkee läpi radioaktiivisen lähteen (4) tai toisen elektrodin (3).

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että se on sijoitettu ionisaatio-savunilmai-simen asennuslevylle (1). 8 6971 9

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että se on siten sijoitettu ionisaatio-sa-vunilmaisimeen, että elektrodin siirtämistä varten olevaa laitetta voidaan käyttää ionisaatio-savunilmaisimen ulkopuolelta.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen ionisaatiokammio, tunnettu siitä, että tämä ionisaatiokammio on vertailu-ioni-saatiokammiona ionisaatio-savunilmaisimessa. 6971 9 9