PL47120B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest usu¬ niecie wad znanych ukladów z komora joniza¬ cyjna lub licznikiem Geigera-Mullera lub tez z komora jonizacyjna ze wzmocnieniem gateo- wym i liniowymi wskazaniami, majaca sciany ze sztucznego tworzywa, aby móc wykorzystac w pelni zalety wynikajace ze wzmocnienia gazowego. Wedlug wynalazku osiaga sie to w ten sposób, ze wykladnicza «aleznosc miedzy napieciem a wzmocnie¬ niem gazowym istniejaca w komorze joni¬ zacyjnej pracujacej w swym zakresie propor¬ cjonalnym, wykorzystuje sie do logarytmicz¬ nych lub prawie logarytmicznych wskazan war¬ tosci promieniowania, przy czym stosuje sie szeregowe polaczenae zupelnie szczelnej komo¬ ry wypelnionej gazem o temperaturze wrzenia lezacej ponizej temperatury roboczej, oraz zróH- la napiecia i opornosci lub kondensatora, a spa¬ dek napiecia na tym ostatnim czlonie, powodu¬ je wychylenie elektrostatycznego woltomierza wlaczonego równolegle do odbiornika promie¬ niowania, przy czym woltomierz wykazuje wskazania zalezne od wartosci promieniowa¬ nia, wedlug funtacji logarytmicznej. Nowa ko¬ mora jonizacyjna ze wzmocnieniem gazowym ma duzy zakres pomiaru, mocy dawki, np. od 0,1 mr /godz. do 1100 r./ godz., przy czym po¬ miaru dokonuje sie jednym przyrzadem bez potrzeby wymieniania lub przelaczania róz¬ nych odbiorników promieniowania, co dotych¬ czas bylo konieczne. 7. zastosowania jednego tylko przyrzadu wy¬ nika automatycznie niezmienna zaleznosc od cncigii i kierunku dla wszystkich zakresów pomiarowych.Ponadto zastosowana tu komora mierzaca prad jonizacji ma wzgledem przyrzadów pra¬ cujacych impulsowo, te zalete, ze w wypadku przeciazenia unika sie znanego niebezpieczen¬ stw!! iprzesterowania, a przyrzad; bez niebez¬ pieczenstwa falszywego wskazania, moze byc uzyty do analizowania przepuszczajacych oslon pr^ed promieniowaniem, oraz do wskazan pro¬ mieniowania pulsujacego (aparaty rentgenows¬ kie w ukladzie pólfalowym, przyspieszacze cza¬ steczek itd.).Przy srednich mocach dawki (od 0,1 do 1 r/godz.), które nie daja sie mierzyc zwyklymi licznikami jonizacyjnymi, a wymagaja zastoso¬ wania komór jonizacyjnych o duzej pojemnos¬ ci i ciezarze, w przypadku zastosowania komo¬ ry ze wzmocnieniem gazowym mozna pozostac przy bardzo malych wymiarach.Koniecznosc stosowania w zwyklych komo¬ rach jonizacyjnych bardzo czulych wielostop¬ niowych wzmacniaczy eletetrometrycznych, któ¬ re podwyzszaja koszt i ciezar, nie istnieje w komorze ze wzmocnieniem gazowym, gdyz ta ostatnia pracuje przy uzyciu maksymalnych napiec wejsciowych az do wartosci powyzej 10GVi wobec czego mozna stosowac przyrzady wskazujace, nie wymagajace wzmocnienia, np.* woltomierze elektrostatyczne.Zmniejsza sie równiez wskutek tego zapo* trzebowamie mocy przez odbiornik dawek pro* - 2 -mieniowa-nia ze zródla energij elektrycznej, np. wzgledem chlorowcowego licznika jonizacyjne¬ go o wiecej niz cztery rzedy wartosci. Szcze- gólne znaczenie ma to dla urzadzenia zasilane¬ go z baterii oraz wykonanego jako aparatura przenosna.Na skutek malego wymiaru i pojemnosci ko¬ mory o wzmocnieniu gazowym, przy najwiek¬ szej czulosci na promieniowanie wystepuje ma¬ la stala czasu nastawienia wskazan. Irana za¬ leta jest to, ze dawka i moc dawki moga byc mierzone w oparciu o definicje miedzynarodo¬ wej jecinostju „r". Poniewaz wzmocnienie gazo¬ we jest proporcjonalne do jonizacji pierwotnej, mozna wiec latwiej mierzyc w oddzielny spo¬ sób rózne rodzaje promieniowania o bardzo róznej jonizacji pierwotnej, pomimo jednoczes¬ nego ich wystepowania, jesli tylko uczyni sie komore (pomiarowa czula na dany rodzaj pro¬ mieniowania (np. okna dla czastek alfa, a dla wykrywania neutronów napelnienie trójfluor- kiem boru BFS).Komora wedlug wynalazku jest wykonana ze szkla lub metalu wedlug wymagan wysokiej prózni. Jest ona zupelnie szczelna, a jej wew¬ netrzne powierzchnie sa pozbawione gazów przez v/v pajariie tak, ze zdolnosc magazynowa¬ nia jest praktycznie nieograniczona. Gaz wy¬ pelniajacy komore nie zawiera zadnej sklado¬ wej, której punkt wrzenia lezalby wyzej niz najnizsza temperatura robocza.W polaczeniu z katoda o niewielkim po¬ wierzchniowym pochlanianiu gazów, mozna osiagnac niski wspólczynnik temperaturowy wzmocnienia gazowego.Sciana komory pod wzgledem materialu, gru¬ bosci jest tak uksztaltowana, jak tego wyma¬ gaja rodzaje promieniowania, które maja byc wykrywane. Znane tego rodzaju srodki polega¬ ja, np. przy pomiarze promieni Rentgena, na stosowaniu cienkich scianek o grubosci okolo 0,1 mm, wykonanych z tworzywa o „z" mozli¬ wie dorównywujacym pod wzgledem wartosci powietrzu, nie zawierajacego wcale lub prawie wcale domieszek o wysokiej liczbie porzadko¬ wej „z".Do wykrywania promieniowania alfa lub be¬ ta srodki takie polegaja na zastosowaniu od¬ powiednich okien, które stosownie do potrze¬ by moga byc zamykane przez przeslony. W ce¬ lu wykrycia neutronów sciana komory moze byc równiez wykonana w znany sposób lub mozna zastosowac odpowiedni gaz wypelniaja¬ cy- Srczegóina cecha komory wedkig wynalazku jest uklad pierscienia ochronnego pozwalajacy na odprowadzenie ewentualnych pradów izola¬ cji, o ile uklad albo konstrukcja przyrzadu czyni to koniecznym.W specjalnym wykonaniu komora wedlug wynalazku ma sciane wykonana ze szkla o mo¬ zliwie duzej przewodnosci elektrycznej, przy; czym jej powierzchnia wewnetrzna sluzy wte¬ dy jednoczesnie jako katoda. W celu odpro¬ wadzania pradu sluzy tu powloka o dobrej przewodnosci elektrycznej, dzieki której wy¬ konanie komory jest ulatwione. Komora ze wzmocnieniem gazowym wedlug wynalazku, o wykladniczej zaleznosci wzmocnienia gazowe¬ go od napiecia oraz z wykorzystaniem tej za¬ leznosci do logarytmicznych lub prawie loga¬ rytmicznych wskazan wartosci promieniowania, przedstawia soba urzadzenie zupelnie nowego rodzaju, które w okreslonym zakresie zastoso¬ wan ma specjalne zalety.W przypadku komór ze wzmocnieniem gazo¬ wym róznica napiec powstajaca w duzym za¬ kresie przy zmianie wartosci promieniowania, lezy o jeden lub dwa rzedy wartosci wyze] niz przy normalnych komorach jonizacyjnych w tej grupie czulosci. Z tych wlasnosci urzadzenia wynika, ze (wykonane na tej zasadzie, pomimo duzej czulosci na promieniowanie moze byc wy¬ posazone równiez w odporne na wstrzasy wol¬ tomierze mechaiiiczno-elektrostatyczne o malej czulosci napieciowej, które w przeciwienstwie do Wzmacniajacych ukladów lampowych, nie wymagaja do wskazan zadnej energii napedo¬ wej i nadaja sie przez to szczególnie do pra¬ cy niezaleznej od zasilania sieciowego.Na rysunku fig. 1 przedstawia logarytmiczna zaleznosc wspólczynnika wzmocnienia gazowe¬ go od napiecia dla promieniowania o róznych natezeniach, fig. 3 — komore o wzmocnieniu gazowym do pomiaru mocy dajwlki w znanym ukladzie, fig. 4 — znany uklad zasadniczy do liniowego pomiaru mocy dawki z szeregowym wlaczeniem detektora * opornosci roboczej, fig. 5 — uklad wedlug wynalazku do pomiaru mo¬ cy dawki, z detektorem i woltomierzem wlaczo¬ nym równolegle, fig. 6 — znany uklad do po¬ miaru dawki z szeregowym polaczeniem detek¬ tora i pojemnosci stanowiacych czlon calkuja¬ cy, fig. 7 — uklad wedlug wynalazku do po¬ miaru dawki, z równolegle wlaczonym detek¬ torem i woltomierzem oraz z szeregowo wla¬ czona pojemnoscia calkujaca zamiast opornosci roboczej stosowanej przy pomiarze mocy daw- - 3 -ki nizacyjna z. kondensatorem jako czlonem mag- nezujacym. napiecie, bedacym jednoczesnie czlo- nem calkujacym^ która* to komora sluzy do po¬ miaru dawki, przy czym ladowanie i pomiar sa dokonywane przez dolaczane uklady, fig. 9 — ten sam znany uklad do pomiaru dawki z oddzielna aparatura ladujaca, jednak¬ ze z pelnym, wychyleniem woltomierza wedlug wynalazku, przy polozeniu „0" i z po¬ jemnosciowa redukcja napiecia, fig. 10 — za¬ leznosc we*dlug wynalazku napiecia na wolto¬ mierzu od dawki albo od dawki z ukladu we¬ dlug fig. 5 i 7, fig. 11 — zaleznosc wedlug wy¬ nalazku napiecia na woltomierzu od dawki al¬ bo mocy dawki odpowiednio do fig. 4, 6 i 9 o znanym ukladzie, fig. 12 — miernik dawki z ko¬ mora wedlug wynalazku a fig. 13 — urzadze¬ nie ostrzegajace przed promieniowaniem po¬ wodujace uruchomienie sygnalu ostrzegawcze^ go.Komory wedlug wynalazku bez trudu moga byc zastosowane we wszystkich znanych ukla¬ dach, poczawszy od zwyklej komory jonizacyj¬ nej. Zasadnicza róznica polega na tym, ze mu^ sza tu byc postawione okreslone warunki od¬ nosnie stabilnosci napiecia komory ze wzgle¬ du na charakterystyke komory o wzmocnieniu gazowym.Na fig. 1 jest przedstawiona dokladniej za¬ leznosc wzmocnienia gazowego od napiecia ro¬ boczego, podczas gdy na fig. 2 jest przedsta¬ wiona zaleznosc wspólczynnika wzmocnienia od napiecia, dla promieniowania o róznym na¬ tezeniu, przez równolegle przesuniecia charak- tei ystyk.Znane urzadzenie z gazowa komora wzmac¬ niajaca do pomiaru mocy dawki promieniowa¬ nia rentgenowskiego i gamma, jest zbudowane wedlug zasady przedstawionej na fig. 3. Zród¬ lo napiecia 1, komora 2 i opornik wysokoomo- wy 3 sa polaczone szeregowo. Pozostale czesci — lampy 5, oporniki katodowe 4 i przyrzad wskazujacy 6 stanowia woltomierz lampowy o wysokiej opornosci wejsciowej, który mierzy na oporniku 3 spadek napiecia proporcjonalny do mocy dawki.Napiecie pracy komory nastawione tu jest kazdorazowo w sposób staly dla danego wspól¬ czynnika wzmocnienia gazowego a tym samym równiez samo wzmocnienie gazowe dla kazdo¬ razowo nastawionego zakresu pomiarowego Maksymalny spadek napiecia na oporniku 3 wy¬ biera sie z tego powodu mozliwie niski (oto 1 V), a tym samym czulosc napieciowa wolto¬ mierza musi byc mozliwie duza.Zastosowanie zwyklych lamp wzmacniaja¬ cych o stosunkowo duzym pradzie siatki unie-r mozliwia wlaczenie kondensatorów zamiast o-r pornika 3 do celów pomiaru dawki. Wszystkie przyklady wykonania wedlug fig. 4—9 wykazu¬ ja minimalny naklad elementów skladowych, a mianowicie zródlo napiecia zasilajacego; ko¬ more pomiarowa 2, opornik wysokoomowy 3 zamiast niej kondensator 7 i poza tym przyrzad pomiarowy np. woltomierz elektrostatyczny 8 do pomiaru spadku napiecia.Istnieje wiele zródel napiecia, które bez uzy¬ cia elementów galwanicznych lub baterii, sa- w stanie w kazdej chwili dostarczyc niewielkiej mocy do obwodu pomiarowego, np, reczne dy¬ namo, uklady ze spolaryzowanymi dielektryka¬ mi i ladunkami elektrycznymi, wywolanymi tarciem, pirceleiktryeznosc itd.Fig. 4 przedstawia znany uklad do pomiaru mocy dawki e ze zwyklym równoleglym ukladem miernika napiecia 8 i opornosci roboczej ?.Fig. 5 przedstawia zasade ukladu komory 2 wedlug wynalazku pracujacej ze wzmocnieniem gazowym, przy czym komora 2 i miernik napie¬ cia sa polaczone równolegle. Wzmocnienie gazo¬ we umozliwia zastosowanie mechanicznych; wol¬ tomierzy elektrostatycznych, które posiadaja w przyblizeniu kwadratowy podzial skali lub przynajmniej dla niskich napiec sa bardzo nie¬ czule. Wskutek ukladu równoleglego osiaga sie to, ze wskazania wartosci promieniowania „O-* nastepuje przy najwyzszym napieciu a wiec przy koncowym wychyleniu na podzialce wol- tomierza^ przy którym woltomierz ma najwiek¬ sza czulosc. W ten spesób, pomimo malo czu¬ lego woltomierza osiaga sie, wzglednie duza czulosc na dawki promieniowania. Poza tym szczególna zaleta jest rówmiez t, ze wskazanie wartosci promieniowania „0" (zero) pozwala jednoczesnie ustalic istnienie i wlasciwa wy¬ sokosc napiecia roboczego komory. W ten spo¬ sób pewnosc pracy i pcmiaru wzgledem znar- rych urzadzen o specjalnym nadzorze zostala znacznie podniesiona.Fig. 6 przedstawia równiez znany uklad do pomiaru dawki ze zwyklym ukladem równo¬ leglym miernika napiecia 8 i kondensatora cal¬ kujacego 7 ladowanego w znany sposób. Znane dawkomierze kieszonkowe i kondensatorowe, w latwy sposób mozna wyposazyc w komory o wzmocnieniu gazowym zamiast zwyklych ko¬ mór jonizacyjnych. Moze przy tym chodzic np: - 4 -o taki* rodzaj urzadzenie, w kteóryirrr komora, kondensator, zródlo energii elektrycznej i przy¬ rzad wskazujacy stanowia, jedna* calosc, przy czym praca urzadzenia moze ibyc z odczytem wla¬ snym lub obcym. Duze wzmocnienie gazowe ko¬ mory stwarza mozliwosc zastosowania, pojem¬ nosci o wzglednie duzych wartosciach pomimo duzej czulosci na promieniowanie, a tym sa- mym pozwala zmniejszyc wymagania odnosnie jakosci izolacji.Fig. 7 przedstawia ten. sam wedlug wynalaz¬ ku uklad równolegly miernika napiecia i ko¬ mory podobnie jak ina fig, 5, W ten sposób te same zalety jakie dotycza ukladu na fig. 5 istnieja równiez przy pomiarze dawki.Fig. 8 przedstawia uklad pracujacy z obcym zródlem energii do ladowania przez baterie 1 i obcym dolaczanym z zewnatrz przyrzadem po¬ miarowym. Równiez tu znaczne wzmocnienie gazowe pozwala zastosowac wieksze pojemnosci, mimo duzej czulosci na promieniowanie, i zmniejszyc w ten sposób do znosnego stop¬ nia trudnosci uzyskania takiej izolacji, która powstrzymywalaby odplyw najmniejszych la¬ dunków.Fig. 9 przedstawia podobny uklad do pomia¬ ru dawki, w którym stosuje sie wbudowany na stale pomiarowy przyrzad calkujacy. Do ladowa¬ na komory uzywa sie zródla obcego. W tym ukladzie zastosowany jest dodatkowy pojem¬ nosciowy dzielnik napiecia, który za pomoca kondensatorów 9 i JO dopuszcza do woltomierza tylko czesc napiecia czynnego na kondensato¬ rze 7. Jednoczesnie pelne wychylenie woltomie¬ rza odpowiada promieniowaniu „0" (zero). Dla¬ tego tez w przypadku nadejscia dawki promie¬ niowania do urzadzenia obciazenie napieciowe woltomierza i innych czesci jest niewielkie.Fig. 10 przedstawia graficznie logarytmiczna zaleznosc napiecia na woltomierzu od dawki al¬ bo mocy dawki zgodnie z ukladem na fig. 7 albo 5 wedlug wynalazku^ przy czym przebieg tej zaleznosci jest prostoliniowy a jednoczesnie widoczny jest wplyw równoleglego ukladu miernika napiecia i komory z najwiekszym na¬ pieciem dla dawki „0" (zero).Fig. 11 praedistawia w przeciwienstwie do, fig. 10 odwrotny przebieg logarytmicznej charakte¬ rystyki dla ukladów z fig. 4, 6 lub 8, bez równo¬ leglego polaczenia wedlug wynalazku, mierni¬ ka napiecia i komory jednakze ze wzmacniaja¬ ca komora gazowa zamiast znanej zwyklej ko¬ mory.Fig. 12 przedstawia specjalne wykonanie ukla¬ du wedlug wynalazku, w którym woltomierz niechahicznc^^le*tróatatyczny jest dobudowany bezposrednio *io komory, podobnie jak w daw¬ komierzach z komorami« w postaci-wiecznego pióra z wfaudowanyinelektrctfietreim strunowym.Podczas, gdy dotychczas do nadzorowania du¬ zego zakresu dawek .potrzeba bylo wielu daw¬ komierzy, dla tego celu wediug wynalazku po¬ trzebne jest tylko jedno urzadzenie wskazuja¬ ce.Urzadzenie ma ksztalt, wiecznego pióra w któ¬ rym sa umieszczene wszystkie potrzebne ele¬ menty, Wlasciwa komora 2 ma powloke^ 12, cyUndayczna. katode 13 i cfut anodowy 14.Czesci skladowe komory koncza sie w. cokole 15, który jest polaczony masa z kitu 16 z komora 2 w jedna calosc. Cyfra 17 oznaczony jest drut podlegajacy skrecaniu, do którego przymocowa¬ na jest elektroda 18 mogaca sie obracac tylko razem z drutem, kjtóry jest umocowany do krazków izolacyjnych 24; Elektroda 19 jest umo¬ cowana na stale do sciany cokolu. Elektrody ladujace sa oznaczone cyframi 20 i 21, przy czym podczas ladowania sa one polaczone z uchwy¬ tem 22 i przylaczami 23.Na skutek wzmocnienia gazowego . napiecie pomiarowe jest bardzo wysokie co pozwala na odporna na wstrzasy budowe woltomierza tak, ze wedlug wynalazku mozna latwo zrealizo¬ wac urzadzenie ostrzegajace przed promienio¬ waniem, które uruchamia bezposrednio sygnal akustyczny przy przekraczaniu z góry okreslo¬ nej wartosci granicznej nastawianej za po¬ moca sruby (25) (fig. 13). Ruchoma elektroda 26 woltomierza 8 tworzy wierny zestyk przez srube 25 umocowana w izolatorze 21, i w ten sposób zamyka obwód pradu dla nadajnika syg¬ nalu 23, przy przekroczeniu okreslonej wartos¬ ci napiecia na woltomierzu. Nadajnik sygnalu jest zasilany ze zródla energii elektrycznej 29.Zamiast kondensatora 7 na fig. 13 mozna równiez zastosowac opornik wysokoomiowy 3 wedlug fig. 4, 5.Wynalazek pozwala wiec na wykonanie urza¬ dzenia pomiarowego do ochrony przed promie¬ niowaniem o znacznie rozszerzonym zakresie zastosowan przy zmniejszonym nakladzie srod¬ ków technicznych.W polaczeniu z bardzo nieczulym elektrosta¬ tycznym woltomierzem wykazujacym koncowe wychylenie na podzialce 1,5 KV przy zastoso¬ waniu komory o wzmocnieniu gazowym we¬ dlug wynalazku, o objetosci okolo 10 cm8, mez" na otrzymac najmniejsze wartosci mierzone wy¬ noszace od ok. 1 do 10 mr/godz. Zakres pomia-rowy rozciagalby sie wtedy na wiele rzedów wartosci wzwyz.Tego rodzaju aparatura nadaje sie wiec go~ brze jako dawkomierz dla nadzoru terenu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad pomiaru promieniowania o znacznej czulosci i duzym zasiegu pomiaru, zwlasz¬ cza do pomiaru promieni Rentgena i gam¬ ma, z logarytmiczna podzialka i stosunko¬ wo nieczulym elektrostatycznym woltomie¬ rzem w polaczeniu z komora jonizacyjna ze wzmocnieniem gazowym o dlugiej zywotnos¬ ci i malym wspólczynniku temperaturowym, znamienny tym, ze komora, wykonana jest ze znanego tworzywa stosowanego w tech¬ nice wysokoprózniowej, np. ze szkla lub me¬ talu, i wypelniona gazem, jest wlaczona) równolegle z woltomierzem elektrostatycz¬ nym. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koncowemu wychyleniu na 3kali woltomie¬ rza odpowiada dawka lub moc dawki rów¬ na zeru, które równoczesnie mierzy napie¬ cie robocze. V E B V a k u t r o n i k Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy A* V JssJDo opisu patentowego nr 47120 Ark. 1 r i i .i. L ny* r *! i t -!=]- I\ @ ^5 r i T I I t Ftpó riSr r i i t u Pij. 9Do opisu patentowego nr 47120 Ark. 2 n i » ¦V- 4 f f <£' 1 *g* *op O log D ** 15 fS i? .10 22 ± t , T' i C * i ' % 12 ^? Fic 13 570. RSW „Prasa", Kielce PL