SE449276B - Sett att stabilisera driften av en hybridgnistkammare - Google Patents

Description

449 276 2 damålsenlig, har god detekterings- och upplösningsförmåga samt ger_förbättrad icke-likformig känslighet och sta* bilitet under drift men har den nackdelen, att gnistan in- duceras i proportionalkammardelen vid generering av för- gnistan i gnístkammardelen.

Vid en sådan konventionell hybridgnistkammare är det för uppnâende av god stabilitet nödvändigt att undvika fint damm eller organiska föroreningar, som kan fällas ut på en katodyta av proportionalkammardelen, men liksom vid fallet med utnyttjandet av gnistkammaren för en ß-strålningskame- ra, när proportionalkammardelens katod bringas i kontakt med provet, som skall mätas, utan användning av något föns- ter, är att omöjligt att undvika fällning av ett fint damm på katodytan, och när en inducerad gnista existerar bränns en i en arbetsgas befintlig, organisk substans på katod- ytan, varför det är svårt att bibehålla en ren yta.

Om en sådan inducerad gnista genereras bildas lokalt en elektronemissionskälla för generering av en falsk gnis- ta på proportionalkammardelens katod, varför instabilitet i driften, som orsakas av hybridgnistkammaren, inte kan elimineras helt.

Ett första ändamål med föreliggande uppfinning är att eliminera de ovan beskrivna nackdelarna vid den kon- ventionella hybridgnistkammaren.

- Ett andra ändamål med uppfinningen är att förhindra generering av en inducerad gnista vid proportionalkammar- delen, vilket har varit ett problem vid den ovannämnda, konventionella hybridgnistkammaren.

Ett tredje ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt för en höggradig stabilisering av driften av hyb- ridgnistkammaren genom att till proportionalkammardelen foga en höghastighetsurladdningskrets för att markant för- bättra stabiliteten av hybridgnistkammardriften.

Föreliggande uppfinning har åstadkommits på basis av det faktum, att ingen inducerad gnista genereras, när en elektrisk fältstyrka i proportionalkammardelen är mindre än ett visst värde (tröskelvärde), vilket väsentligen be- stäms av typen av arbetsgas samt en gaplängd mellan elekt- 10 15 20 25 30 35 449 276 3 roderna, varvid en sådan inducerad gnista genereras något senare än gnistkammardelens förgnista och om den elektris- ka fältstyrkan i proportionalkammardelen göres lägre än tröskelvärdet innan genereringen av en inducerad gnista, kan genereringen av denna inducerade gnista förhindras.

Föreliggande uppfinning åstadkommer ett sätt att sta- nilisera driften av en hybridgnistkammare, i vilken en proportionalkammardel av en hybridgnistkammare av själv- triggningstyp, vilken har en gnistkammardel och propor- tionalkammardelen, är försedd med en höghastighetsurladd- ningskrets, varvid en förgnista genereras i gnistkammar- delen medelst elektroner, som alstras genom strålning och som multipliceras vid proportionalkammardelen, och varvid urladdningskretsen samtidigt aktiveras i beroende av gnis- tan för snabb sänkning av den elektriska fältstyrkan i prO- portionalkammardelen oçh därigenom förhindrande av genere- ring av en inducerad gnista i proportionalkammardelen.

Enligt föreliggande uppfinning kopplas en höghastig- hetsurladdningskrets parallellt med en proportionalkammar- del, varvid denna urladdningskrets triggas av en förgnis- ta i en gnistkammardel och varvid den elektriska fältstyr- kan i proportionalkammardelen göres lägre än tröskelvärdet innan genereringen av den inducerade gnistan, varigenom genereringen av denna inducerade gnista undertryckes, vil- ket ger extremt hög driftsstabilitet.

Skälet till att ett sådant bra resultat uppnås är föl- jande. I allmänhet beror genereringen av en falsk gnista i en gnistkammare av självtriggningstyp, vilken genere- ring ger driftsinstabilitet, på elektronemission från en katod under inflytande av ett elektriskt fält, spe- ciellt om en film av en högresistiv metalloxid eller en organisk förorening existerar på katodens yta, varvid po-" sitiv laddning ackumuleras på dessa filmer efter gnistan, varigenom den elektriska fältstyrkan på katoden intiensifie- ras betydligt och lokalt och elektronemissionen blir kraftig vid sådana partier. I gnistkammardelen av ovan beskrivna hybridgnistkammare appliceras emellertid ett elektriskt fält, som är tillräckligt litet för generering av gnistor en och en, så att elektronemissionen från gnistkammardelens *449.27e ' 10 15 20 25 30 35 4 katod inte kan förorsaka någon falsk gnista. Elektronemis- sionen från katoden i proportionalkammardelen blir därför ett problem, men proportionalkammardelen erhåller en låg elektrisk fältstyrka tack hastighetsurladdningskrets, så att ingen inducerad gnista vare användningen av en hög- genereras och eventuell generering av en falsk gnista på grund av ackumulering av positiv laddning på proportional- kammardelens katod helt.kan förhindras. Vid sättet enligt uppfinningen är det därför möjligt att uppnå god drifts- stabilitet.

Dessutom genereras ingen inducerad gnista i propor- tionalkammardelen, varvid även om en betvdande, organisk förorening existerar på proportionalkammardelens katodyta säkerställer man att driftsstabiliteten inte påverkas i negativ riktning.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföl- jande ritningar. Fig l visar en anordning för utförande av ett sätt att stabilisera driften av en hybridgnistkamma- re enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 visar driften av en hybridgnistkammare. Fig 3 visar ett kretsschema och åskådliggör en utföringsform av en vid anordningen i fig 1 utnyttjad triggningskrets. Fig 4 visar ett kurvdiagram med och utan en höghastighetsurladdningskrets för ett GOCO B-prov. Fig 5 visar fördelningen av gnistljusfläckar på grund av närvaron av en höghastighetsurladdningskrets vid VS = 5,55 KV, när samma prov och samma driftstillstånd som i fig 4 utnyttjas, varvid fig 5a.visar3fallet, då ur- laddningskretsen används, och fig Sb fallet utan urladd- ningskrets.' Med hjälp av ritningarna kommer en utföringsform av dett sätt att stabilisera driften av en hybridgnistkammare enligt föreliggande uppfinning att beskrivas.

Fig l visar en krets av en hybridgnistkammare och dess höghastighetsurladdningskrets. En hybridgnistkammare l är försedd med tre parallella och plana plattelektroder 2, 3 och 4, som ligger 5 mm från varandra. Ett prov S, som skall mätas, är anbragt under elektroden 4 och både elektro- 10 15 20 25 30 35 4449 2776 5 derna och provet är upptagna i en tätad behållare 6 för ar- betsgas. Ett utrymme mellan elektroderna 2 och 3 tjänst- gör som en gnistkammare 7 och ett utrymme mellan elektro- derna 3 och 4 tjänstgör som en proportionalkammare 8.

Elektroden 2 är sammansatt av elektriskt ledande glas och dess uttag 2' är kopplat till en högspänningskälla ll via ett urladdningssläckningsmotstånd 9 med hög resistans samt ett motstånd 10 med låg resistans och en hög spänning VS ligger över denna krets. Elektroden 3 är sam- mansatt av ett rostfritt stålnät (200 mesh), vars uttag 3' är anslutet till en högspänningskälla 14 via ett mot- stånd 12 med låg resistans och ett urladdningssläcknings- motstånd 13 med hög resistans, varvid en högspänning VP ligger över dessa komponenter. Även elektroden 4 är bil- dad av ett rostfritt stålnät (200 mesh) och nätets uttag 4' är jordat via ett motstånd 15 och dessutom kopplat till en pulsräknare (räknekrets) l7 via ett motstånd 16. Som arbetsgas används en gasblandning av argon och etyl- alkohol (mättad ånga vid o°c) , vilken gasblananing ström- mar i pilens riktning i ledningen 18 vid rumstemperatur och atmosfärstryck.

Funktionen hos en sådan hybridgnistkammare kommer nu att beskrivas. När ß-strålar (fig 2) SOM enütteras från provet' 5, vilket är placerat parallellt med elektrodytan ungefär l mm under elektroden 4, passerar genom elektrodens 4 mas- kor, joniseras arbetsgasen mellan elektroderna 3 och 4 längs gasens bana. I detta fall multipliceras de alstrade av ett stort elektriskt fält mel- lan elektroderna 3 och 4 och när en del av elektronerna elektronerna betydligt passerar genom elektrodens 3 maskor, genereras förgnistan mellan elektroderna 2 och 3. Denna förgnista inducerar en gnista i proportionalkammardelen 8 mellan elektrodernahu 3 och 4.

För att förhindra generering av en sådan inducerad gnista är en höghastighetsurladdningskrets l9 parallell- kopplad med proportionalkammardelen 8 i hybridgnistkammaren 1. Denna urladdningskrets 19 innefattar ett tyratronrör 20 och en triggningskrets 21. Tyratronrörets 20 anod är anslu- ...~_-.__..)_ ~ - 10 15 20 25 30 35 449 276 6 ten till förbindningspunkten mellan motståndet 12 och ur- laddningssläckningsmotståndet 13, som är kopplat till hyb- ridgnistkammarens l elektrod 3. Tyratronrörets katod är jordad, varigenom tyratronröret 20 blir parallellkopplat med proportionalkammardelen 8. Dessutom är en seriekrets bestående av en kondensator 22, triggningskretsen 21 och ett motstånd 23 inkopplat mellan kopplingspunkten mellan motstånden 9 och 10, vilka är anslutna till elektroden 2, och tyratronrörets 20 galler.

Såsom tyratronrör används en vätgastyratron för hög spänning och hög ström, vilken har en joniseringstid av mindre än runt 0,1 ns och som tyratronens triggningssignal utnyttjas ett spänningsfall, som uppstår i elektroden 2 på grund av den i gnistkammardelen 7 genererade förgnistan.

Polariteten hos triggningssignalen från elektroden 2 är negativ men insignalen till tyratronrörets 20 galler skall vara-en puls med positiv polaritet och ett toppvärde större än 175 V. För att tillfredsställa dessa krav har triggningskretsen Zl anslutits till tyratronrörets 20 gal- ler. Triggningskretsen 21 är en konventionell triggnings- krets, som utnyttjar en snabb transistor enligt fig 3, varför en beskrivning av triggningskretsens funktion ute- lämnas. I fig 3 framgår motstånd 30-36, dioder 37-41, kon- densatorer 42 och 43 samt transistorer 44-47. En signal, som matas från elektroden 2 medelst triggningskretsen, kon- verteras till en puls med positiv polaritet, mycket snabb stigtid samt ett toppvärde av ungefär 180 V.

Tidsintervallerna mellan genereringen av förgnistan i gnistkammardelen 7 och genereringen av en inducerad gnista i proportionalkammardelen 8 var 0,2 us vid använd- ning av den ovan beskrivna arbetsgasen.

Enligt föreliggande uppfinning med utnyttjande av en höghastighetsurladdningskrets blir den totala tidsför- dröjningen efter genereringen av förgnistan tills aktive- ringen av urladdningskretsen ungefär 0,1 us, varigenom ett tillstånd för aktivering av urladdningskretsen inom 0,2 us efter förgnistan kan satisfieras till fullo.

Nedan följer ett resultat av ett experiment vid utnytt- 10 15 20 25 30 35 276d 7 jande av sättet enligt föreliggande uppfinning. I allmän- het blir driftsinstabiliteten i gnistkammaren framträdande, när intensiteten av infallande strålning är låg, varför man vid användning av ett prov med låg strålningsintensitet, t ex ett 6000 B-prov, undersöker en skillnad mellan räk- ningskurvorna orsakad av urladdningskretsen och undersöker urladdningskretsens inverkan på gnistkammarens driftssta- biltet. Fig 4 visar förhållandet mellan en pulsrat (cpm) och en pålagd spänning Vš, när en hög spänning VP av 2,8 KV påtryckes proportionalkammardelen 8. En katod (elektro- den 4) av proportionalkammardelen 8 förorenas avsiktligt med en organisk substans på katodytan genom att fyra skikt (ungefär 10-6 cm) av en monomolekylär film av stearinsyra fästes på hela ytan. Vid användning av en konventionell hyb- ridgnistkammare utan höghastighetsurladdningskrets bildas ingen platå på räkningskurvan, vilket visas med en streckad linje i fig 4, varför driften blir instabil. Vid användning av höghastighetsurladdningskretsen enligt föreliggande upp- finning, vilket visas med heldragen linje i fig 4, kan den föredragna, stabila driften uppnås. Om den till gnistkam- mardelen matade spänningen VS är större än 5,7 KV ökas markant värdet på en pulsrat medelst en falsk gnista och driften blir instabil på grund av att den elektriska fält- styrkan mellan elektroderna 2 och 3 blir stark nog att oberoende generera en gnista mellan elektroderna 2 och 3, varför värdet på spänningen Vs bör vara mindre än 5,7 KV, när värdet på den applicerade spänningen V? är 2,8 KV.

Vid spänningen VS = 5,55 KV, då stabiliteten blir be- tydligt lägre, när höghastighetsurladdningskretsen används, har fördelningen av gnistljusfläckar fotograferats medelst en icke visad optisk kamera, som monterats ovanför elektro- den 2. Kvaliteten på en avbildning på grund av närvaron av' urladdningskretsen undersöks. Resultatet av detta visas 60Co i en i fig 5, där provet gjorts genom fördelning av liksidig triangel med sidlängden 2 cm. När inte urladd- ningskretsen används, finner man att avbildningen förore- nats i avsevärd grad genom generering av en falsk gnista (fig 5b). Vid användning av urladdningskretsen erhåller man 10 15 20 449 276 8 en mot provet tillförlitlig avbildning (fig 5a)° Enligt föreliggande uppfinning har driften avsevärt stabiliserats genom anslutning av höghastighetsnrladdnings~ 1 kretsen till hybridgnistkammaren. Denna höghastighetsurladd=- ningskrets kan borttagbart monteras på hybridgnistkammaren som en extern krets och kan upptas i hybridgnistkammaren, När urladdningskretsen används som en extern krets är det möjligt att ansluta kretsen till en på marknaden tillgäng= lig hybridgnistkammare. i Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan beskrivna utföringsformer utan kan modifieras på olika sätt. T ex kan man vid behov som urladdningskrets använda vilket som helst urladdningselement, som kan urladda näs~ tan alla i en elektrostatisk kapacitans av Proportional- kammaren ackumulerade laddningar före genereringen av en inducerad gnista och efter genereringen av förgnistan vid hög hastighet under ett önskat tillstånd: Som arbetsgas i hybridgnistkammaren kan förutom den beskrivna gashïanåning= en även andra slag av gasblandningar användas. Man kan för- utom B-strålar även mäta a-strålar, Y-strålf*. röntgen» strålar eller liknande. Som triggningskrets kan vilken som helst krets, som kan satisfiera ett önskat tillstånd för triggningsurladdningselementen användaso 'nl h*

Claims (3)

449 276 PATENTKRAV

1. l. Sätt att stabilisera driften av en hybridgnistkam- mare, k ä n n e t e c k n a t därav, att en hybridgnist- kammare av en självtriggande typ utnyttjas, vilken har en gnistkammardel och en proportionalkammardel som i sin tur 5 har en höghastighetsurladdningsdel, vilken är så konstrue- rad, att en förgnista genereras i gnistkammardelen av genom strålning alstrade elektroner och multipliceras vid pro- portionalkammardelen; och att urladdningskretsen samtidigt verksamgöres i beroende av gnistan för att snabbt sänka 10 en elektrisk fältstyrka i proportionalkammardelen och därigenom förhindra denna att generera någon inducerad gnista.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e tue c k n a t därav, att ett tidsintervall från höghastighetsurladd- ningskretsens triggning till starten av urladdningen är kortare än tidsintervallet mellan genereringen av tör- gnistan och genereringen av en inducerad gnista.

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett urladdningsdon i höghastighetsurladdnings~ 20 kretsen utgöres av ett vätetyratronrör,