Przedmiotem wynalazku jest jonizacyjna lampa pomiarowa do uzytku jako przyrzad pomiarowy do wykrywania i oznaczania intensywnosci promieniowania np. promie¬ ni X lub promieni gamma albo energii kor- puskularnej w postaci czasteczek nalado¬ wanych, np. czasteczek alfa.W ogólnie przyjetej postaci wykonania lampy Geiger-Miillera, zwanej lampa G—M i sluzacej do wyzej wymienionych celów, katoda w ksztalcie rury jest dluga, przy czym dlugosc jej jest co najmniej równa pieciokrotnej srednicy. Ten podluzny ksztalt nadano lampie G—M w celu zapewnienia katodzie mozliwie- najwiekszej powierzchni dla przyjmowania promieniowania kosmicz¬ nego lub promieniowania substancji radio¬ aktywnych, bowiem lampa G—M jest stoso¬ wana zazwyczaj do wykrywania i mierzenia tych postaci promieniowania. Nie znaleziono jednak dotychczas istotnie zadawalajacego sposobu umocowywania katody w naczyniu szklannym, tworzacym zewnetrzna oslone lampy, a mianowicie w taki sposób, by os katody pokrywala sie scisle z centralnym drutem anody, co jest konieczne, gdyz ina¬ czej istnieje mozliwosc iskrzenia miedzy anoda i najblizszym punktem katody.Jeden ze sposobów umocowywania kato¬ dy polega -na formowaniu w oslonie szklan-i*ejv'dolków, wystajacych dor wnetrza lub wystepów. Na skutek róznych wspólczyn¬ ników rozszerzalnosci metalu katody oraz szkla te czesci szklannej oslony maja ten¬ dencje do pekania w wysokiej temperaturze przy nagrzewaniu, jakiemu poddaje sie lampe w celu wypompowania z niej powie¬ trza. Inny sposób umocowywania katody polega na podtrzymywaniu jej konców dru¬ tami, wtopionymi w szklo. Druty te jednak latwo urywaja sie lub wtopienia szklanne pekaja przy wypalaniu, wskutek czego ka¬ toda staje sie luzna i latwo zmienia pozycje przy drganiu. Osadzenie katody przy pomo¬ cy sprezyn równiez nie jest zadawalajace, poniewaz nie tylko ulegaja zmeczeniu spre¬ zyny naprezone ale trudno tez jest w ten sposób, nawet poczatkowo, umocowac ka¬ tode we wlasciwym polozeniu.Pominawszy wyzej opisane trudnosci u- mocowania elektrod, przyjeta postac lampy G—M nie jest calkowicie zadowalajaca, a to z uwagi na poprawke, jaka nalezy wprowa¬ dzic przy uzyciu lampy, dla „liczby lokal¬ nej" wywolanej promieniowaniem kosmicz¬ nym i obcym promieniowaniem miejsco¬ wym.Wynalazek jest oparty na wykorzystaniu faktu, ze jezeli lampa ma wykrywac i mie¬ rzyc stosunkowo skoncentrowana wiazke promieniowania lub skoncentrowany stru¬ mien czasteczek, wówczas dluga katoda jest calkowicie zbedna, poniewaz tylko ta czesc katody zdolna jest wytwarzac elek¬ trony, na która pada promieniowanie. Wy¬ nalazek opiera sie wiec na zasadzie, ze ka¬ toda powinna byc jak najmniejsza. To znacz¬ nie ulatwia uzycie przyrzadu do zamierzo¬ nych celów gdyz dzieki skróceniu katody „liczby lokalne" staja sie, ogólnie biorac, tak nieznaczne w porównaniu z efektem mierzonym, ze mozna je pominac. Znikaja równiez trudnosci umocowania elektrod.Ponadto, poniewaz przy budowaniu tego ro¬ dzaju lamp pomiarowych mozna stosowac sposoby praktykowane przy budowie lamp radiowych, lampy bedace przedmiotem wy¬ nalazku mozna produkowac w trybie prze¬ myslowym, w odróznieniu od lamp dotych¬ czasowych, produkowanych laboratoryjnie.Jonizacyjna lampa pomiarowa wedlug wynalazku sklada sie z oslony zewnetrznej, zawierajacej jako wypelnienie gaz bierny, trzonu umocowanego w oslonie, krótkiej cylindrycznej katody, podtrzymywanej przez druty na trzonie i zaopatrzonej w przewód, przechodzacy przez trzon na ze¬ wnatrz lampy, oraz z anody, umocowanej równiez drutami na trzonie i równiez zao¬ patrzonej w przewód, przechodzacy przez trzon na zewnatrz lampy, przy czym anoda ta jest umieszczona wewnatrz katody tak, ze os jej pokrywa sie z osia katody.Okreslenie „krótka", uzyte w stosunku do katody, oznacza, ze dlugosc katody za¬ sadniczo nie przekracza jej srednicy, pod¬ czas gdy w zwyklej lampie G—M dlugosc katody równa sie conajmniej pieciokrotnej jej srednicy. Wrazliwosc lampy na promie¬ niowanie kosmiczne i inne promieniowania miejscowe jest w ten sposób znacznie zmniejszone, a budowa lampy w duzej mie¬ rze uproszczona, poniewaz elektrody moz¬ na umocowac na trzonie przed wlozeniem trzonu do oslony. Poniewaz elektrody maja byc krótkie, przeto nie ma tendencji do ob- luzniania sie drutów w trzonie na skutek róznego rozszerzania sie przy nagrzewaniu. * W przypadku, gdy lampa ma byc uzyta do badania latwo absorbowanego promie¬ niowania lub czasteczek, np. czasteczek beta lub alfa, albo fotonów o malej energii, wy¬ stepujacych przy analizie widmowej pro¬ mieniami X, oslona .moze byc zaopatrzona w okienko dla wpuszczania do jej wnetrza promieniowania lub czasteczek, które maja byc wykrywane. Okienko to sporzadza sie najlepiej ze szkla o grubosci scianki banki mydlanej, umieszczonego w oslonie w spo¬ sób podany w patencie brytyjskim Nr 559181. Lampa moze byc stosowana wylacz¬ nie jako komora jonizacyjna, a okienko w oslonie umieszczone tak, ze promieniowanie wchodzace przechodzi przez przestrzen - 2miedzy elektrodami w kierunku osi katody.Korzystnie jest jednak, by okienko bylo u- mieszczone w oslonie naprzeciw trzona, a elektrody byly prostopadle lub w przybli¬ zeniu prostopadle do strumienia promienio¬ wania lub czasteczek wchodzacych przez okienko. W tym przypadku katode zaopa¬ truje sie zazwyczaj w otwór naprzeciw o- kienka do - wpuszczania promieniowania lub czasteczek do przestrzeni miedzy elektro¬ dami- i umozliwienia im uderzania o we¬ wnetrzna powierzchnie katody.- Podczas gdy katoda w postaci pelnego cylindra z otworem naprzeciw, okienka w oslonie jest calkowicie wystarczajaca, to czesc katody, która w danej chwili nie o- trzymuje wiazki promieniowania, przecho¬ dzacej przez otwór, nie spelnia pozyteczne¬ go dzialania poza utrzymywaniem katody i anody na wspólnej osi.W odmianie postaci, wykonania lampy wedlug wynalazku katoda sklada sie przeto tylko z czesci cylindra, oddalonej od oslony i umieszczonej osiowo z anoda, przy czym wielkosc czesci cylindra musi byc wystar¬ czajaca dla przyjecia wpadajacego promie¬ niowania lub czasteczek. Q ile w oslonie znajduje sie okienko, wówczas wklesla po¬ wierzchnia katody jest zwrócona w strone okienka. Ta odmiana lampy ma te zalety, ze bardzo silnie zmniejsza sklonnosc do zbierania promieniowania kosmicznego, wy¬ bitnie zmniejsza powierzchnie katody, któ¬ ra, jakkolwiek starannie przygotowana, mo¬ ze byc powleczona substancja radioaktyw¬ na oraz ulatwia znacznie osadzenie elektrod w trzonie. Poza tym zredukowane sa w niej niepozadane efekty fotoelektryczne, latwiej jest sporzadzic mala powierzchnie katody fizycznie i chemicznie jednolita, a przez u- suniecie niedzialajacej czesci cylindrycznej katody mozna zmniejszyc .odleglosc miedzy scianka oslony (lub okienkiem o ile jest przewidziane) i katoda, a przez to i odleg¬ losc katody od krysztalu, proszku lub innej badanej powierzchni. Ma to wielkie znacze¬ nie w analizie widmowej promieniami X, gdy mierzy sie -.linie lub miejsca o malej in¬ tensywnosci, które sa tym latwiej absorbo¬ wane, im wieksza jest odleglosc miedzy scianka oslony i katoda.Jezeli katoda jest wykonana jako czesc cylindra,-to ogólnie biorac, nie przekracza zasadniczo jego polowy. Tak zbudowana katoda moze byc przymocowana scisle do scianki oslony z anoda, oddalona od scianki lub od okienka w niej na odleglosc mniej¬ sza niz promien krzywizny katody.Dzialanie lampy pomiarowej opisano ni¬ zej.Nieznaczna jonizacja, wywolana wejsciem czasteczki lub fotonu, powoduje potegujacy sie stopniowo proces jonizacji, a przez to znaczne wewnetrze wzmocnienie, które, o ile katoda jest odpowiednio wykonana, wzrasta dalej na skutek emisji czasteczek przez katode. W tym procesie duza ilosc fo¬ tonów ultrafioletowych jest emitowana z pobudzonych atomów gazu i prowadzi do emisji fotoelektronów z katody. Pewna ilosc tych fotoelektronów laczy sie z cza¬ steczkami gazu i tworzy malo ruchliwe jo¬ ny ujemne, które z kolei uwalniaja swe e- lektrony pod wplywem wysokiego napiecia anotly. W ten sposób tworza sie nowe o- srodki wyladowywania i proces moze spo¬ wodowac albo zwiekszenie sie nieczynnego okresu przyrzadu pomiarowego (to jest czasu, w którym przyrzad jest niewrazliwy na czasteczki jonizujace) i przez to obnizyc jego sprawnosc, albo moze spowodowac wyladowania wielokrotne zamiast wylado¬ wan pojedynczych, a przez to doprowadzic do blednych pomiarów.Korzystnie jest przeto stosowac katode nie powodujaca zasadniczo emisji fotoelek- trycznej -w sasiedztwie widzialnej czesci widma. Chociaz katoda, sporzadzona z od¬ powiedniego metalu, np. miedzi, emituje e- lektrony odpowiednio do fotonów o dlugo¬ sci fali promieni X, pozadane jest, zgodnie ze zwykla praktyka budowy lamp pomiaro-, wych, wykonac wewnetrzna powierzchnie katody tak, by byla wrazliwa na obdarzonemala energia fotony o dlugosci fali promieni X, a jednoczesnie by miala niewielka sklon¬ nosc emitowania elektronów odpowiednio do fotonów o dlugosci fali swiatla widzialnego lub ultrafioletowego.Jak wiadomo, mozna to osiagnac przez odpowiedni dobór materialu, z którego zro¬ biona jest katoda, a w przypadku katody metalowej -— przez utworzenie na niej blon- ki powierzchniowej, np. z wodorotlenku lub tlenku, zapobiegajacej przejsciu jakichkol¬ wiek fotoelektronów uwolnionych z metalu lub majacej próg fotoelektryczny znacznie wyzszej czestotliwosci, niz czestotliwosc fo¬ tonów ultrafioletowych, wytworzonych w procesie jonizacji. Ta czulosc jest zupelnie rózna od czulosci stosowanej w komórkach fotoelektrycznych, które musza byc wraz¬ liwe na fotony o dlugosci fali rzedu 2500— o 9500 A, podczas gdy lampy pomiarowe mu¬ sza byc wrazliwe na fotony o dlugosci fali promieni X, to jest nie przekraczajacej o- kolo 10 A.Jako gaz wypelniajacy stosuje sie zasad¬ niczo gaz bierny, np. argon, korzystnie o za¬ wartosci okolo 10°/o suchego powietrza, lub odpowiednia pare wieloatomowa, np. alko¬ hol albo aceton. Gaz ten powoduje ponow¬ ne laczenie sie jonów i szybkie gasniecie lampy. Cisnienie gazu bywa zazwyczaj sto¬ sunkowo wysokie, to jest co najmniej 3 cm slupa rteci.Dwie postacie wykonania lampy pomia¬ rowej wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia perspektywiczny widok pierwszej postaci wykonania lampy, fig. 2 — przekrój piono¬ wy tej lampy, fig. 3 — jej widok z góry, fig. 4 — perspektywiczny widok drugiej postaci wykonania lampy, fig. 5 —- przekrój pionowy, a-fig: 6 — widok z góry drugiej postaci wykonania lampy.Lampa, przedstawiona na fig. 1—3, sklada sie ze szklannej oslony 10, w której umoco¬ wany jest szklanny trzon 11. Oslona i lam¬ pa sa osadzone w zwyklej oprawce lampy radiowej 12, wykonanej z materialu izola¬ cyjnego i pgsiadajacej zwykle nózki wtycz¬ kowe 13. Faktj ze lampa jest umocowana w zwyklej oprawce, daje powazna korzysc .w praktyce, gdyz przy wymianie wadliwej lampy nowa lampa moze byc z latwoscia osadzona w zwyklym gniazdku aparatu, którego czescia jest lampa.W oslonie 10 jest cienkie okienko szklan- ne 14, umocowane przez przetopienie szkla okienka do brzegów otworu w oslonie. Ko¬ rzystnie jest, gdy grubosc okienka równa sie w'przyblizeniu grubosci scianek ban¬ ki mydlanej. Na trzonie 11 osadzone sa dwie elektrody. Cylindryczna kato¬ da miedziana 15 posiada na wewnetrznej stronie warstwe tlenku lub wodorotlenku, która zmniejsza jej sklonnosci do emitowa¬ nia elektronów wskutek dzialania fotonów, odpowiadajacych dlugosciom zblizonym do dlugosci fal swiatla widzialnego, a jedno¬ czesnie umozliwia jej emitowanie elektro¬ nów, spowodowane fotonami o dlugosci fal promieni X. Katoda ta jest umocowana przy pomocy pary drucików 16, 17, które tak, jak i druciki 19, 20, podtrzymujace anode, sa wykonane z metalu lub stopu o wspól¬ czynniku rozszerzalnosci zasadniczo rów¬ nym wspólczynnikowi rozszerzalnosci szkla, z którego wykonany jest trzon, i np. w przy¬ padku twardego szkla moga byc z wolfra¬ mu. Drucik 17 przechodzi przez trzon do jednej z wtyczek 13. Anoda 18 z drutu wolframowego jest umocowana osiowo z katoda przy pomocy pary drucików 19, 20.Drucik 20 przechodzi przez trzon do innej wtyczki 13. Górne czesci drucików 19, 20 przechodza przez rurkowaty wystep górny 21 trzonu i sa przylutowane do konców a- nody 18, utrzymujac ja osiowo w katodzie 15. Druciki lt), 17 sa przylutowane górny¬ mi koncami do niklowego lub molibdeno¬ wego paska 22, który obejmuje dolna czesc katody i jest do niej przylutowany. Nalezy zaznaczyc, ze wewnetrzna irednica szkla¬ nych wystepów rurkowych 21 jest wieksza niz srednica drucików 19, 20, tak iz dooko*- la drucika powstaje przestrzen 24 i wzrastadzieki temu droga miedzy drucikami 19, 20 i katoda 15, co ogranicza -do minimum sklonnosc do iskrzenia miedzy drucikami 19, 20 i katoda.Katoda ma otwór 23 w czesci górnej na¬ przeciw okienka 14 dla umozliwienia pro¬ mieniowaniu lub czasteczkom, przechodza¬ cym przez okienko, osiagniecia bezposre¬ dnio przestrzeni miedzy elektrodami i ude¬ rzenia o wewnetrzna powierzchnie kato¬ dy. Okienko 14 i otwór 23 moga byc uko¬ sne w stosunku do anody 18, tak by wcho- dzace promieniowanie nie uderzalo bezpoT srednio o anode, lecz nie jest to rzecza za¬ sadnicza.Elektrody osadza sie na trzonie przed wprowadzeniem do oslony. Nastepnie trzon przymocowuje sie do oslony, w której wy¬ twarza sie próznie, wypelnia gazem bier¬ nym, zamyka i osadza w oprawce. Nalezy jednak nadmienic, ze elektrody przed osa¬ dzeniem trzonu w oslonie uwalnia sie mo¬ zliwie najstaranniej od zanieczyszczen sub¬ stancja radioaktywna. Jako gaz bierny sto¬ suje sie mieszanine argonu i okolo 10°/o su¬ chego powietrza o cisnieniu np. od 3 do 9 cm slupa rteci, zaleznie od zadanej charak¬ terystyki lampy.Lampa, przedstawiona na fig. 4 — 6, jest zasadniczo podobna do lampy wedlug fig. 1 — 3. Glówna róznica jest ta, ze katoda 115 posiada zasadniczo ksztalt polowy cy¬ lindra z wklesla strona, zwrócona w strone okienka 14, co umozliwia umocowanie ano¬ dy 18 blizej okienka, tak iz odleglosc ano¬ dy 18 od okienka 14 jest mniejsza od pro¬ mienia krzywizny katody. Okienko 14 na fig. 4 — 6 jest okragle, a nie eliptyczne, jak na fig. 1 — 3. Ponadto jest ono wypukle w strone wnetrza, a nie plaskie jak poprze¬ dnie, co pozwala jeszcze bardziej zmniej¬ szyc odleglosc miedzy okienkiem i anoda.Na fig. 4 — 6 drucik podtrzymujacy 20 jest doprowadzeniem anody 18, PL