DE1959644C3 - Gammafluß-Detektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrilTt einen Ganimalluß-Detektor mil einem limitier aus Zirkonium oder einer Zirkonium-Legierung, einem Kollrktor aus einem Material, das in einem ddinmafluß geringere Eiektronenergicbigkeit als das Emittermaterial aufweist, und einer Emitter und Kollektor trennenden, aus einem Metalloxid bestehenden Isolator-Schicht.

Es ist b-reits eine photoelel· irische Einrichtung bekannt (briK.che Patentschrift .V/4 7SS). deren Kollektor aus einer Zirkoniumplatte besieht, die mit einer dünnen Schicht aus Zirkoniumoxid überzogen ist. Die Schicht aus Zirkoniumoxid ist ihrerseits mit einer Schicht aus Cäsium bedeckt, die den Emitter der photoelektrischen Einrichtung bildet.

Weiterhin ist bereits ein Neutronen-Detektor bekannt (franzosische Patentschrift 143°-I7¹)). dessen Kollektor aus einem Material besteht, das entweder Mrekt oder durch Aulbringen eines anderen MaIe-11 als mit einem Oxid bedeckt weiden kann. Als ein ■ .'lches Material ist beispielsweise Zirkonium genannt worden, auf ili's ein sehr feines Aluminiumblech aufgebracht und (.!.um ov.diert werden kann, oder auf das Aluminiumoxid direkt plattiert weiden kann.

Schließlich ist ein sogenannter selbstversorgender Neutronen-Detektor bekannt (i^;S/\.-Patentschrift 3 375 370 bzw. deutsche Ai::.legcsehiifl I2S2 2O1). welcher beispielsweise einen zentralen Vanadium-Emitter aufweist, der koaxial innerhalb eines Kollektors aus rostfreiem Stahl angeordnet und hiervon durch eine Magnesiiimoxidisolalion elektrisch isoliert ist. Wenn der Neutronen-Detektor in einem Neutronenlluß angeordnet wird, erzeugt der Emitter als Eolge der Absorption \o\i Neutronen energiereiche Elektronen, während der Kollektor nur wen ine Elektronen erzeugt. Als Folge dessen wird ein Strom zwischen dem Emitter und dem Kollektor erzeugt, und die Intensität dieses Stromes ist ein Maß der intensität des Neulroncntlusses, in welchem der Neutronen-Detektor angeordnet ist.

Ebenfalls wurden Detektoren, welche hauptsächlich gegenüber Gammastrahlen empfindlich sind und gegenüber Neutronen eine niedrige Empfindlichkeit besitzen, mit einem Aufbau hergestellt, welcher dem

ίο obengenannten ähnlich ist. indem das neutronenempfindliche Emittermalerial durch ein Material ersetzt wurde, welches einen sehr niedrigen Ncutroneneinfangquerschnitt. dagegen eine wesentlich höhere Elektronenergiebigkeit im Gammafluß als das Kollektormaterial aufweist. Im Gammafluß werden energiereiche Elektronen in den Elektroden als Folge von photoeleklrbchcn Wechselwirkungen und Complon-Wechselwirkungen erzeugt. Infolgedessen hängt die Intensität des zwischen den Elektroden erzeugten Stromes \on der unterschiedlichen Flektroncnergiebigkeit der beiden Elektroden ab.

Eine praktische Ausführungsform eines solchen Gammafluß-Detektors der eingangs genannten Art, der für harte l'mgebungshedingungen, wie sie z.B.

im Kern eines Kernreaktors vorliegen, ausgelegt wurde, umfaßt einen Emitter aus einer Zirkoniumlegierung, welcher koaxial in einem Kollektor aus einer Niekeichromeisen-Legierung angeordnet und hiervon durch eine Magnesiumoxidisolierung elektrisch isoliert ist.

Bei der Herstellung dieses Detektors wird die Isolierung, welche anfänglich in Form von zusammendrückbaren Magnesiumoxidperlen vorliegt, auf den Emitterdraht aufgereiht, worauf dieser ir ein Rohr eingesetzt wird, und die koaxiale Anordnung wird in ein fortlaufendes Kabel eingeschnürt oder gezogen, wobei die Perlen zerdrückt und zu einem Pulver komprimiert werden. Es wurde gefunden, daß die Empfindlichkeit des Gnmmafluß-Dctektors ansteigt, wenn die Stärke der Isolierung herabgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es. die Gamma Emp fmdliehkeit eines Gammafluß-Deteklors da obengenannten Art wesentlich zu erhohen.

Diese Aufgabe wird hei einem Detektor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolator-Schicht eine oxydierte, zusammenhängen.,■ Oberflächenschicht des Materials des Emillers ist.

Ein we-.cntlicher Vorteil der Erfindung besteht dar-

₅ü in. daß die Gamma-Empfindlichkeit eines Gammailuß-Detektors der eingangs genannten Art auf diese Weise um den Faktor drei erhöht werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Emitters zwischen 0,254 und 0,762 mm, die Dicke der Isolator-Schicht zwischen 0.0051 und 0.127 mm und die Wandstäike.

des Kollektors zwischen 0.127 und 0,381 mm liegen.

Vorteilhafterweise besteht der Emitter aus einer

Zirkonium-Legierung, weiche 1.2 bis 1,7 Gewichts-

6g prozeut /inn. 0.07 bis 0.2 Gewichtsprozent Eisen, 0.05 bis 0.15 Gewichtsprozent Chrom, 0,03 bis 0.OS Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Zirkonium mit Ausnahme von irgendwelchen gegebenenfalls, \01handenen Verunreinigungen enthält.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Ei g. 1 eine Seilenansicht eines Gammafluß-Detcklors und

1 959

Durchmessers auf den Emitter auigezog, η w.rd

|„ Fig. 1 ist ein elektrisch leiten«'..* Em.tter 1 der bei der Anordnung in einem GammafluB einen elekgehen Strom erzeugt, ein elektrisch leitender-Kri _lekl„r2, der einen in der Starke kleineren e Am-,chen Strom als derjenige des hm.ttersl be.de Anordnumvon beiden in demselben GammafluB er-Iu", eine Isolierung 3 aus elektrisch isolierendem MaTeHaI. welcher den Emitter 1 xon dem Kollektor 2 elektrisch isoliert, und Einrichtungen 4 zur Messung der GröBe einer elektrischen Stromdillerenz zischen ·5 dem Kollektor! und dem Emitter I als Anze.ge ur die intensität des GammaHusses. m dem der Detektor anueordnet wird, wiedergegeben. Der fcm.tter 1 bcsteht aus Zirkonium oder einer l.eaier-ng au Z.rkona π bas.s. z. B. aus einer Legierung auf Zirkonium- » basis, welche 1,2 bis 1.7 Gewichtsprozent Zmn (ΜΠ bis 0.2 Gewichtsprozent Eisen. 0.05 bis ".IiG, wichtsprozent Chrom. 0.03 bis 0.0« Gewichisnro/em sir^

S Kn metallurgischen Verbig

metallurgische Verbindung kam. emc _{iß odcr cine} Ultraschall er ^ £_e Hartlötung oder irgende.neande'j e ~ _{scin Ein} gespaltener Isolator 9

" _{& Verbindung}. den Endabschn.t a und

^^rJ^ _{tnde des Le}uers 6. Der verwende e μ.-das Wanka.nd ^ ^^ _Uc

^\^^!,_vkris!!ll,_incm Aluminiumoxyd und er Kotuts^a _; - _{dcr eleklri}schen Isolierung 3.

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_{Urische lso}|ierung aus em em,OMd ^^ _{wie es aucn} einen Innenlei er 6 ο

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_n „„ _{daB der} Innenleiter 6 durc,^, hn ^ _dektrischen Isolation 10 blank gemacht ^5 £_ηη. die metallurgische Verbindung kann J^ ^ .,„ _werden. _und der gespaltene sola-

Neiitronontluß merklich aktiv werden. Aus du^m f.._{hruncsform wcist} der Kollektor 2 cmc

ÄÄtSSÄS uif U^ 3.1 .auf. _{CTiäu|cri dic c afl} j,

cn hielt und in wefrher der Kobaltgehalt aul max, ^- Clammatluß angeordnet v^rd. ^b

η _:,i 0.1 Gewichtsprozent und der Mangangenalt aul ^ Hinrichtung 4 ""gc/egte ^ ^

maximal ().2(;ewichts_Pn«ent beschränkt xvaren ^ _{dic An/cigc der Imcnsll}at des Gamn au ^

,icne SmUe. die Betaemit.er sind, am me.,ten u - _hcn '_Isolicrunp 3 zu ^;

windeln, weshalb es wünschender, .s t ck_η M.na _fim„_ichkcil des Gammahuß-

nehiilt des Detektors auf weniger als ().(b Cc nichts I^ _{h pies bcdcmel e al1} näh

invent /u begrenzen, jedoch war hierlur . one 1 , _find,_ichkcit als be. ^

Uienins auf Nickelbasis »κ erh^tl.üi. ^_n ^^ aanimanuß-^tcknjr

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der elektrische Widerstand der elektrischen Isolation 3 gesteigert werden, indem die elektrische Isolierung 3 auf einem Emitier 1 aus handelsüblich reinem Zirkon hergestellt wird.

Das Ende 16 des Kollektors 2 liegt anfänglich in Form eines Rohres mit offenem I-.ndc vor, und das Ende des Emitters 1 hierin mit der elektrischen Isolierung 3 darauf wird zurückgeschnitten, um eine Aussparung herzustellen. Die Aussparung wird mit Zirkoniumoxyd 17 in Pulverform aufgefüllt, und das Ende 16 des Kollektors 2 wird erwärmt und über dem Ende des Zirkoniumoxid* 17 geschmolzen.

In Fig. 2 sind die gleichen Teile des Gairirruifkiß-Detektors wie die in F i g. 1 gezeigten mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und die Beschreibung mit Bezug auf F i g. 1 gilt auch hierfür.

Jn Fig. 2 ist der Emitter 1 in Form eines oxydierten Drahtes, um als elektrische Isolierung 3 eine oxydierte, zusammenhängende Oberflächenschicht auf dem Draht oder Emitter 1 auszubilden, in der Bohrung eines eine Oberweite aufweisenden Rohres 18 angeordnet, welches den Kollektor 2 bilden soll.

Nach dem Zuspitzen des Endes der Anordnung durch Einelrücken wird das überweite Rohr 18 mit seinem angespitzen Ende voraus durch eine Ziehform 19 von der Größe gezogen, daß die lichte Weile des Rohres 18 so reduziert wird, daß es dicht über die oxydierte Schicht paßt, welche die elektrische Isolierung 3 bildet, jedoch nicht so stark, daß der Durchmesser des 1-tniUers reduziert wird. Das Ergebnis ist ein Koaxialkabel von irgendeiner praktisch gewünschten Länge, beispielsweise 15,2 bis 30,5 m, je nach der Länge des Emitters 1 und des Rohres 18.

Dieses Koaxialkabel wird dann auf geeignete Längen, beispielsweise 3 m, geschnitten, um die empfindlichen Abschnitte tür mehrere Gammafluß-Detcktorcn zu bilden. Wie oben beschrieben, wird ein Ende isolicrt und verschlossen, und das andere Ende wird an eine geeignete Länge eines mincralisolicrtcn. metallummanteltcn Koaxialkabels, wie in Fig. 1 wiedergegeben, angcspleißt.

Es sei noch bemerkt, daß an Stelle der Verwcndung der Ziehform 19 das die Oberweite aufweisende Rohr 18 durch andere konventionelle Verfahren, wie Eindrücken in seiner Weite, verringert werden kann. Bei der obengenannten Ausführungsform unter Verwendung der Ziehform 19 ergab das überweite

so Rohr 18 einen freien Raum von 0,254 mm zwischen seiner Innenwand und der elektrischen Isolierung 3. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung bestand der Emitter entweder aus Zirkonium oder einer Legierung auf Zirkoniumbasis, welche 1,2

»5 bis 1,7 Gewichtsprozent Zinn, 0,18 bis (1.24 Gewichtsprozent Eisen, 0,07 bis 0,13 Gewichtsprozent Chrorr und als Rest, außer irgendwelchen Verunreinigungen Zirkonium enthielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 959 644 Patentansprüche:

1. Gammalluß-Üetektor mit einem .Emitter aus Zirkonium oder einerZirkonium-Legierurm. einem Kollektor aus einem Material, das in einem Gammafluß geringere Elektronenergiebigkeit als das Emittermaterial aufweist, und einer Emitter und Kollektor trennenden, aus einem Metalloxid bestehenden Isolator-Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolator-Schicht eine oxydierte, zusammenhängende Oberflächenschicht (3) des Materials des Emitters (1) ist.

2. Cammafluß-Detektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Emitters (Ϊ) zwischen 0,254 und 0,72 mm. die Dicke der Isolator-Schicht (3) zwischen 0,0051 und 0,127 mm und die Wandstarke des Kollektors (2) zwischen 0,127 und 0,3Sl mm liegen.

3. Gammafluß-Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter aus einer Zirkonium-Legierung besieht, \selche 1,2 bis 1.7 Gewichtsprozent Zinn, 0,07 bis 0,2 Gewichtsprozent Eisen, 0,05 bis 0,15 Gewichtsprozent Chrom, 0,03 bis 0,08 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen mit Ausnahme von irgendwelchen gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigungen Zirkonium enthält.