DE2460686C2

DE2460686C2 - Proportionalzählrohr zur Messung der räumlichen Intensitätsverteilung ionisierender Strahlung

Info

Publication number: DE2460686C2
Application number: DE2460686A
Authority: DE
Inventors: Robert St. Ismier Allemand
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1985-05-15
Also published as: DE2460686A1; FR2255702B1; FR2255702A1; JPS50122293A; JPS6224749B2; GB1497284A; US3975639A

Description

Die Erfindung betrifft Proportionalzählrohre zur Messung der räumlichen Inte sitäisverteilung ionisierender Strahlung gemäß der Oberbegriffe des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 5.

Solche Proportionalzählrohre sind aus der DE-AS 25 136 bekannt.

Derartige Proportionalzählrohre können bekanntlich geladene Teilchen (z. B. a. /-Teilchen), aber auch neutrale Teilchen (Neutronen oder elektromagnetische Strahlung, d. h. Röntgen- und /-Photonen) orten. Insbesondere sind derartige Proportionalzähirohrc gut zur Ortung von thermischen Neutronen bei Neutronen-Beugung und von Röntgenstrahlung bei Röntgen-ßcugung geeignet, wenn die Füllung des Zählrohrs gasförmig ist. Es kann auch an die Ortung von relativ energiereicher Röntgen-Strahlung bei Verwendung von Flüssigkeiten (2. B. flüssigem Xenon) gedacht werden.

In einem herkömmlichen Proportionalzählrohr (wie es in Nucl. Instr. and Meth., Vol. 113, 1973, S. 381-385 beschrieben ist), der eine Mehrdraht-Proportionalkam-

mer aufweist, ist die Zone der Ladungsvervielfachung auf ein sehr dünnes zylindrisches Volumen (von einigen 10 μηι) um den Anodendraht begrenzt, nämlich auf den Raum, in dem das elektrische Feld groß genug ist, damit die durch die Strahlung erzeugten Primär-Elektronen zwischen zwei Stoßen genug Energie aufnehmen, um neue Moleküle des Gases zu ionisieren, das im Zählergefäß enthalten isL In elektrischer Hinsicht läuft alles so ab, als wenn Jie Ladungen vollständig in unmittelbarer Nähe des Anodendrahts erzeugt worden wären. Die Ladungsmenge, die durch elektrische Influenz auf der umgebenden Kathode oder den umgebenden Kathoden erzeugt wird, ist daher proportional dem Raumwinkel, unter dem die Kathode bzw. Kathoden von der Zone des Anodendrahts gesehen werden, wo die Ladungsvervielfachung stattfindet

In Fig. 1 sind perspektivisch die wichtigsten Teile eines Mehrdraht-Proportionalzählrohres gezeigt, wie es z. B. in der DE-AS 20 25 136 beschrieben ist. Im Prinzip hat dieses Zählrohr, das die Ortung entlang einer X-Richtung gestattet, im wesentlichen eine erste Kathodenebene 2 und eine zweite Kathodenebent· 4, die durch nebeneinanderliegende Kathodenstreifen 6 gebildet ist, die gegenseitig isoliert sind und senkrecht zur X-Richtung verlaufen. Zwischen den beiden Kathodenebenen lieg^n Anoden- oder Vervielfachungs-Drähte wie 8, z. B. parallel zur X-Richtung. An diesen Drähten findet die Erzeugung der elektrischen Ladungen statt. Ein derartiges Zählrohr erlaubt einen Nachweis in λ'-Richtung. Jeder Kathodenstreifen 6 ist mit einem Verstärker 10a, 106 usw. verbunden, von dem das elektrische Sign?' abgenommen werden kann, das durch Influenz der am Punkt A des Anodendrahts erzeugten Ladungen erhallen wird. Die am Ausgang jedes Verstärkers 10a, 10ö bzw. 10c usw. erhaltenen Impulse E₃, Eb, E₁- usw. sind schematisch in F i g. 1 gezeigt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Impuls E_c, der dem Verstärker 10c zugeordnet ist, am größten ist, weil der entsprechende Kalhodens'reifen 6 sich am nächsten Punkt A befindet, wo die Ladungserzeugung stattfindet. Zum Orten des Einfallspunktes der Strahlung, also des Punkts A, braucht daher von allen am Ausgang der Verstärker 10/ erhaltenen Signale nur dasjenige Signal erfaßt zu werden, das die größte Amplitude hat (das Signal E₁ im vorliegenden Fall). Wenn auch eine Erfassung in der V-Richtung erreicht werden soll, wird die Kathodenplatic 2 durch Kathodenstreifen ersetzt, die identisch zu den Kathodensireifen 6 und senkrecht zu diesen verlaufen; auf diese Weise vird durch Verarbeiten der von jedem Kathodenstreifen erhaltenen Signale eine Ortung entlang der V-Richtung erhalten. Wenn in der V-Richtung eine gute Auflösung erzielt werden soll, muß eine große Anzahl von Anodendrähten 8 vorgesehen werden, da die räumliche Auflösung in der V-Richtung im wesentlichen gleich dem gegenseitigen Abstand der Drähte 8 ist. Die Ortung wird gleichzeitig in X- und V-Richtung durch Koinzidenz zwischen den beiden Impulsen größter Amplitude vorgenommen, die an den beiden Kathodenstreifen für die X- und V-Richtung erzeugt werden.

Für medizinische Multidetektoren, bei denen keine große räumliche Auflösung notwendig ist (eine Auflösung von ca. 3 mm reicht aus im Hinblick auf die Leistungen der Kollimatoren), hat eine derartige Anordnung den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, und zwar sowohl in technologischer als auch in elektronischer Hinsicht. Eine derartige Anordnung kann jedoch nicht für Detektoren mit sehr hoher räumlicher Auflösung (von ca. 300 μίτι) eingesetzt werden, da die Anzahl der Meßkanäle unrealisierbar hoch wird. Es besteit* jedoch ein Bedarf an derartigen räumlich hochauflösenden Detektoren, insbesondere zur Untersuchung von biologischen Strukturen, und zwar entweder durch Beugung von thermischen Neutronen oder durch Beugung von Röntgenstrahlung.

Es sind bereits verschiedene Lösungsversuche erörtert worden, um die Vorrichtung zur Gewinnung und ίο zur Verarbeitung der elektrischen Signale in bezug auf die Ortung eines Teilchenstrahls zu vereinfachen. Eine erste derartige Lösung (von G. Charpak, vorgetragen auf Konferenzen von CE.R.N., 1973 — Nucl. Instr. and Meth., VoI. 122, 1974, S. 307-312), besteht darin, die Ausgänge von mehreren aufeinanderfolgenden Kathodenstreifen zusammenzufassen und den Schwerpunkt der Gesamtheit der Signale zu ermitteln, die entsprechend einer Erfassungsrichtung erhalten werden.

Eine andere Lösung von Perez-Mendez ebenfalls auf den oben genannten Konferenzr·. von C.E.R.N., 1973 vorgetragen (veröffentlicht in L E.iL, Trans. Nuci. Sei, Vol. NS - 21, 1974. S. 45-50) besteht darin, zwischen jedem Ausgang der Kathodenstreifen ein und derselben Richtung Verzögerungsleitungen zwischenzuschalten. Die I> Messung der Zeit, die einen Bezugsimpuls vom Impuls größter Amplitude trennt, erlaubt die Ortung des Einfallspunkts in einer Richtung. Infolge der kapazitiven Kopplung geht jedoch eine große Ladungsmenge verloren, so daß das für die Ortung verfügbare Signal sehr schwach ist.

Ein weiterer Lösungsvorschlag, von Borkowski und Kopp (beschrieben in Rev. Sei. Instrum., VoI. 39, 1968, S. 1515—1522. sieht vor. die Anstiegszeit der an den Enden von Widerstandsdrähten parallel zur Ortungsrichtung X empfangenen Impulse zu messen, jedoch sind derartige Drähte schwierig auszuführen und äußerst zerbrechlich.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, das aus der DE-OS 20 25 136 bekannte Proportionalzählrohr so weiterzubilden, daß eine Ortung in einer oder zwei Richtungen ohne komplizierte Verarbeitungsschaltungen oder großen baulichen Aufwand ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5 ge'öst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Proportionalzählrohrs im Sinne der Aufgabenstellung beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bereits bekannten ProportionaLählrohres zur Messung räumlichei h.tensitätsverieilung;

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht von Kathoden eines Proportionalzählrohrs mit einem einzigen Anodendraht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2b eine Praufsicht auf die Kathodenplatte von F i g. 2a im abgewickelten Zustand; Fig.3 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel der Kathodenplatte im abgewickelten Zustand;

Fig.4 einen horizontalen Schnitt durch ein Proportionalzählrohr mit einem Fenster;

Fig.5 eine pe spektivische Ansicht eines ebenen Mehrdrahtzählrohrs mit einer einzigen Ortungsrichtung;

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch ein Mehrdrahtzählrohr mit einer Ortunesrichtune. das ein Eintrittsfen-

ster aufweist; und

Fig.7 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Proportionalzählrohres einschließlich der zugehörigen Signalverarbeitungsschaltung;

Fig.8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Proportionalzählrohres mit besonderem Aufbau der Kathode; und

Fig.9 eine perspektivische Ansicht eines ebenen Mehrdrahtzählrohres mit zwei Ortungsrichtungen.

Zunächst wird das einfachste Ausführungsbeispiel erläutert, d. h. die Erfassung entlang einer einzigen oder X-Richtung, in welchem Fall nur ein einziger Vervielfachungs-Draht vorhanden ist, wie aus Fig.2a und 2b sowie 3 ersichtlich ist.

Ein derartiges Proportionalzählrohr hat im wesentlichen einen Vervielfachungs- oder Anodendraht 12 und eine Kathodenplatte, die durch zwei verschiedene Leiternlatten 14 und 16 gebildet ist. Die beiden Leiterplatten 15 und 16 sind elektrisch voneinander isoliert und bilden den Mantel eines geraden Zylinders, der als Achse den Anodendraht 12 hat. Wie am deutlichsten aus F i g. 2b ersichtlich ist, wo die beiden Leiterplatten 14 und 16 im abgewickelten Zustand dargestellt sind, besteht jede Platte aus einem halben Rechteck, das durch eine Diagonale begrenzt ist. Jede Leiterplatte 14 bzw. 16 ist an einer Ausgangsleitung 18 bzw. 20 angeschlossen, die einen Verstärker 22 bzw. 24 ansteuert, der ein Ausgangssignal entsprechend jeder Platte abgibt, dessen Verarbeitung die Ortung erlaubt

Die Amplitude der Signale A\ und A₂, die an den beiden Halbkathoden 14 und 16 empfangen werden, ist eine Funktion des Orts der in Höhe des Anodendrahts 12 entlang der X-Achse erzeugten Ladungen. Wenn die erzeugten Ladungen als elektrische Influenz in den Kathoden betrachtet werden, kann gezeigt werden, daß die Ortung in X-Richtung des Teilchenstrahls proportional der Größe

A₁ -A₂ A₁ + A₂

ist, d.h.:

A_x-A₂ A₁ +A₂

Aus F i g. 2a ist ersichtlich, daß, wenn der Vervielfachungspunkt auf dem Anodendraht 12 links in dieser Figur liegt, die Kathode 16 fast die gesamte Influenz der erzeugten Ladungen empfängt, während die Kathode 14 fast gar nichts empfängt Wenn jedoch der Vervielfachungspunkt sich weiter rechts in Fig.2a befindet, empfängt die Kathode 14 fast die gesamte Influenz der erzeugten Ladungen. Dies ist leicht verifizierbar, indem die Raumwinkel verglichen werden, unter denen die Kathoden 14 bzw. 16 von diesen Punkten gesehen werden.

Wenn aus geometrischen Gründen (z. B. Randeffekten) die nutzbare Zone des Detektors nicht immer der gesamten elektrischen Influenz für die in Höhe des Drahts erzeugten Ladungen entspricht, kann das Ortungsgesetz durch Variation der Kathodenform linearisiert werden.

Es kann auch ein Proportionalzählrohr gebaut werden, das nur eine einzige Elektrode zur Abnahme des Nutzsignals aufweist, z. B. die Platte 14. Mit dem jeweils betrachteten Punkt des Drahts 12 variiert nämlich der Raumwinkel, unter dem die Platte 14 gesehen wird. Es gibt eine eineindeutige Beziehung zwischen diesen beiden Größen und damit zwischen dem Ort des Punkts und der Stärke des an der Kathode empfangenen Signals. Die Anzahl der während der Erfassung eines Ereignisses erzeugten Ladungen ist jedoch variabel, d. h. das unmittelbar empfangene Signal kann in diesem Fall nicht direkt ausgewertet werden. Es muß daher auf ein Signal Bezug genommen werden, das für die Gesamtheit der erzeugten Ladungen repräsentativ ist. Dieses Signal kann z. B. das am Anodendraht empfangene elektrische Signal sein. Falls zwei Kathodenplatten vorhanden sind, erscheint dieses Bezugssignal als Nenner (A\ + A₂), das die Gesamtheit der erzeugten Ladungen darstellt. Im übrigen muß offensichtlich um den Draht 12 ein drehsymmetrisches Vervielfachungsfeld erzeugt werden, das z. B. durch eine von der Elektrode 14 zur Abnahme des Nutzsignals verschiedene Einrichtung realisiert werden kann. z. B. durch eine zylindrische Elektrode, die allein diesem Zweck dient.

Um verschiedene Fehler physikalischen oder technisehen Ursprungs zu unterdrücken, können auch andere Kathodenformen gewählt werden. Diese Fehler können sein eine Asymmetrie der Verteilung der durch Influenz erzeugten Ladungen relativ zur Drehachse, eine Asymmetrie infolge des Drahts und des asymmetrischen Ablaufs der Ladungsvervielfachung, ein schlechter Oberflächenzustand des Drahts oder eine schlechte Zentrierung de-t Drahts relativ zur zylindrischen Kathode. Zum Beispiel zeigt Fig. 3 im abgewickelten Zustand zwei Kathoden, die durch gegenseitig verschachtelte Kathodenabschnitte gebildet sind. Die heiden Kathoden, nämlich eine weiß dargestellte Kathc-de 26 und eine gepunktete Kathode 28, werden durch Sägezähne wie 30a, 306 und 30c für die Kathode 26 und ferner 30'.?, 3O'ö und 30'c für die Kathode 28 gebildet. Die Sägezähne, die zu ein und derselben Kathode gehören, sind untereinander elektrisch verbunden. Die beiden Kathoden 25 und 28 sind gegeneinander elektrisch isoliert.

Um diese Figuren übersichtlicher zu machen, ist nicht das dichte zylindrische Gefäß abgebildet, in dem die Kathoden und der Anodendraht und die gasförmige oder flüssige Füllung enthalten sind. Dieses Gefäß kann einen herkömmlichen Aufbau haben.

In F i g. 4 ist der Querschnitt eines zylindrischen Zählerrohrs zur Ortung von Kernstrahlung gezeigt. Ein Gefaß 32 hat ein Längsfenster 34, das den Durchtritt von Kernstrahlung erlaubt, die schemalisch durch Pfeile angedeutet ist Zwei Halbkathoden 36 werden an ihren beiden Enden durch das Fenster 34 begrenzt Die beiden Halbkathoden sind am Gefäß 34 z. B. durch (nicht gezeigte) Isolierhalter befestigt F i g. 4 zeigt ferne, einen Anodendraht 38. Selbstverständlich hat jede Halbkathode einen eigenen Ausgangsleiter. Das Fenster 34 und die dadurch bedingte Begrenzung der Halbkathoden bringt überhaupt keine Schwierigkeiten bei der Ortung.

Die empfangenen Signale sind nur schwächer.

Zur Durchführung gewisser Experimente kann es zweckmäßig sein, einen rechteckigen Querschnitt des Detektors zu wählen. Die vorher beschriebene Einrichtung zur Verarbeitung der erzeugten Ladungen ist auch in diesem Fall anwendbar. Da jedoch jedes Kathodenelement nicht mehr demselben Raumwinkel, vom Draht aus gesehen (keine Drehsymmetrie mehr), entspricht, muß ein Abstand zwischen jedem Kathodenteil (Sägezahn zum Beispiel) gewählt werden, der klein genug ist, damit die Ortung dem vorgegebenen Gesetz folgt

Auf jeden Fall ist es immer möglich, eine Korrektur der Adresse durch Verarbeitung der an jeder Kathode empfangenen Informationen vorzunehmen, weil es sich

dabei um systematische Fehler handelt.

In Fig.5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Mehrdrahtebencn-Detektors abgebildet, der die Ortung eines Tcilchcn-Slrahls in X-Richtung gewiihrlcistei. F.in Gefall 40 dos Detektors ist in Strichpunktlinic gezeigt. Die Kathodcncinheil besteht aus zwei parallelen Leiterplatien ^d _v* und 44. Jede Platte hat zwei isolierte Halbkathoden 4f. und 48 für die Platte 42 sowie 50 und 52 für die Platte 44, wobei jede Halbkathode durch Sägezähne gebildet ist. die in die Sägezähne der anderen Halbkathode verschachtelt sind, wie schon anhand von Fig. 3 gezeigt wurde. Zwischen diesen Platten ist ungefähr auf mittigem Abstand und parallel zu ihnen eine Ebene von gleich bcabstandeten Anodendrähten 54 angeordnet. Ausgangsleitungen 58 und 56 der Halbkathoden 46 und 50 sind zusammengeschaltet, um das Signal A₁ abzugeben, ebenso Ausgangsleitungen 60 und 62 der Halbkathoden 48 und 52. um das Signal At abzugeben. Die Signale A\ und Ai werden in der oben beschriebenen Weise weiterbearbeitet.

Falls weiche Röntgenstrahlung zu orten ist, wird der Detektor mit dem in F i g. 6 gezeigten Aufbau verwendet. Ein Gefäß 64 hat an einer seiner Flächen ein Fenster 66 Die Kathodenplatte 42 von F i g. 5, die das Fenster 66 verdecken würde, ist durch die eine Ebene von Kathodendrähten 68 parallel zu den Anodendrähten 54 ersetzt. Die Kathodenplatte 44 bleibt unverändert und hat immer noch die beiden Halbkathoden 50 und 52, die die Signale A, und A₂ abgeben. In diesem Fall ist es zweckmäf'g. einen Abstand zwischen jedem Teil (Sägezahn) der Halbkathoden zu wählen, der klein genug ist, damit die Ortung entsprechend einem vorgegebenen Gesetz stattfindet.

Im selben Anwendungsfall kann eine Ortung gemäß zwei orthogonalen Richtungen X und Y erzielt werden, indem die Kathodenplatte 44 durch eine Kathodenplat-Ic 44' ersetzt wird, die in F i g. 7 abgebildet ist. Die Platte 44' besteht aus mehreren teitenden rechtwinkligen Dreiecken 82a, 820, 82Λ (im abgebildeten Ausführungsbeispiel 8). die elektrisch voneinander isoliert sind. Zu diesem Zweck kann man z. B. eine Isolierhalterung verwenden, auf der eine Metallisierung aufgebracht wird, die die Dreiecke ergibt. Die kleinen Seiten der Dreiecke 82,7, 82c. 82e und 82g sind elektrisch an Punkte B. C, D bzw. fangeschlossen.

Die Punkte B. C. D und E sind untereinander über identische Widerstände R_t, R₂ bzw. R₃ verbunden.

Diese Dreiecke bilden eine erste Halbkathode. Ebenso sind die kleinen Seiten der Dreiecke 826,82d, 82/und 82Λ elektrisch an Punkte B'. C. D' bzw. E' angeschlossen.

Diese Dreiecke bilden eine zweite Halbkathode. Die Punkte B'. C, D'und f'sind untereinander durch identische Widerstände Ri', Ri' bzw. R₃' verbunden.

Die Punkte B, £ ß'und E'sind an Verstärker Ai, A₂, A₃ bzw. A4 angeschlossen. Der Verstärker Ai ist mit dem Eingang eines Addierers 86 verbunden.

Der Verstärker A₂ ist mit dem Addierer 84 und mit einem Addierer 88 verbunden. Der Verstärker A₃ ist an Addierer 86 und 90 und der Verstärker A4 an Addierer 90 und 88 angeschlossen. Die Ausgänge der Addierer 84 und 90 sind an Eingänge eines Addierers 92 und eines Subtrahierers 94 angeschlossen. Am Ausgang des Addierers 92 tritt ein Signal

X, = (A₁ + A₂) + (A₃ + A₄)
auf, wenn mit Aj, A₂, A₃ und A4 die elektrischen Signale bezeichnet werden, die von den einzelnen Verstärkern mit demselben Index abgegeben werden. Am Ausgang des Subtrahierers 94 liegt das Signal

X₁

(A| + Ai)-(As + A₄).

Diese beiden Signale werden in einen ersten Dividierer 96 eingespeist, der das Signal

X'

λ",

abgibt, das den Ort des Einfallpunktes in der X-Richtung angibt.

Dieselbe Verarbeitung geschieht mit den von den Addierern 88 und 86 abgegebenen Signalen. Der Addierer 98 gibt das Signal

Yi = (A, + A₃) + (A₂ + A₄)
und der Subtrahierer 100 das Signal
Y₂ = (A, + A₃) - (A, + A₄)
ab. Der Dividierer 102 gibt dann das Signal
Yi

Y =

Yi

ab, das den Ort des Einfallpunktes in der Y-Richtung angibt.

In Fig.9 ist ein Ausführungsbeispiel des Proportionalzählrohrs gezeigt, das eine Ortung von Teilchen in zwei orthogonalen Richtungen X und K erlaubt.

Dieses Proportionalzählrohr hat ein rechteckiges Gefäß, das ein Gas oder eine Flüssigkeit enthält, das aber zur leichteren Betrachtung von Fig.9 weggelassen worden ist.

Das Proportionalzählrohr weist zwei Kathodenpia tten 70 und 72 auf, die untereinander parallel sind. Zwischen diesen sind Anodendrähte 54 parallel zueinander gespannt, die eine Ebene parallel zu den ebenen Kathodenplatten 70 und 72 bilden. Die Kathodenplatte 70 dient zur Ortung in der AT-Richtung.

Sie besteht aus zwei Halbkathoden 74 und 76, die elektrisch voneinander isoliert sind und gemäß Fig.5 Teile aus ineinander geschachtelten Sägezähnen haben, wobei die Sägezähne ein und derselben Halbkathode untereinander elektrisch verbunden sind. Die Sägezähne sind parallel zu den Anodendrähten 54. Die Kathoüenplatte 72 ist identisch der Kathodenplatte 70, und sie hat Halbkathoden 74' und 76', die jedoch der Ortung in der y-Richtung dienen, wobei diese Sägezähne senkrecht zu den Anodendrähten 54 verlaufen, wie F i g. 9 deutlich zeigL

Die an den Ausgängen 78 und 80 der Halbkathoden 74 und 76 abgegebenen Signale werden wie oben erläutert verarbeitet, um die ΛΓ-Ortung vorzunehmen. Das gleiche ist der Fall für die an den Ausgängen 78' und 80' abgegebenen Signale, die nach Verarbeitung die K-Ortung ergeben. Als Bezugssignal kann man die Summe der an den vier Ausgängen empfangenen Signale benutzen.
In F i g. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kathodenplatte zur Ortung gezeigt Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Kathodenplatte 44 aus mehreren Leiterstreifen 110a, 1106, HOc. 110c/ (es könnten auch mehr derartige Leiterstreifen vorgesehen sein), die

voneinander elektrisch isoliert sind. Jeder Streifen ist aus leitenden gleichschenkligen Dreiecken zusammengesetzt, die untereinander verbunden sind.

Alle diese Dreiecke sind gleich und haben z. B. eine , Höhe Λ und eine kleine Seile der Länge a. Wie aus

F ig. 8 ersichtlich ist, ist ein Dreieck (z. B. 114a,) an seiner kleinen Seite mit der kleinen Seite eines der anliegenden Dreiecke (Wiis) und mit seiner Spitze an der Spitze ■ eines zweiten benachbarten Dreiecks (112a,) befestigt. Der zweite Streifen (WOb) hat genau denselben Aufbau wie der Streifen HOa (Dreiecke 1126.1146.1166,1186, 1206/ Jedoch sind das Dreieck des ersten Streifens und das Dreieck des zweiten Streifens, die dasselbe Bezugszeichen tragen, richtungsvertauscht aneinander angeordnet.

Der Streifen 110c ist identisch dem Streifen 110a, und der Streifen 110c/ ist identisch dem Streifen 1106. Die Streifen 110a und 110c sind elektrisch an einen Verstärker /!', über Leitungen 122 und 122' angeschlossen. Ebenso sind die Streifen 1106 und WOd elektrisch an einen Verstärker A 2 über Leitungen 124 und 124' angeschlossen.

Wenn die Dreiecke betrachtet werden, die zwar in verschiedenen Streifen, jedoch in derselben Spalte angeordnet sind (also die Dreiecke, die im Bezugszeichen die gleiche Zahl aufweisen), ist ersichtlich, daß derselbe Aufbau wie in Fig.5 vorliegt. Zum Beispiel spielen die Dreiecke 114a und 114c dieselbe Rolle wie die Halbkathode 46 und die Dreiecke 1146 und 1 t4ddieselbe Rolle wie die Halbkathode 48.

Wenn also das Signal

, A\ -A'₂

*■ - A\ + A'2

erzeugt wird, gibt dieses Signal Z den Einfallsort in X-Richtung an, wobei jedoch als Nullpunkt nicht der linke Rand 130 der Kathode, sondern der linke Rand einer Spalte von Dreiecken genommen wird. Es muß daher eine durch eine andere Einrichtung die betreffende j5 Spalte ermittelt werden. Durch gleichzeitiges Ermitteln -to

der Nummer der Spalte (durch eine noch zu erläuternde Einrichtung) und der AtSzisse des Einfallpunktes (in X-Richtung) relativ zum linken Rand dieser Spalte ist der Ort des Einfallpunkts in A'-Richtung genau festgelegt.

Um die Nummer der betreffenden Spalte zu erfassen, können z. B. Anodendrähte verwendet werden, die senkrecht zu den Streifen angeordnet sind.
Alle Anodendrähte, die ein und derselben Spalte ge-

^L' genüberliegen, sind untereinander verbunden. Der

Rang der Gruppe der Anodendrähte, an denen das größte elektrische Signal empfangen wird, gibt gleichzeitig die Nummer der für das Strahlungsereignis betreffenden Spalte an.

Es versteht sich, das die Form der Kathoden oder der Halbkathoden in verschiedener Weise abgewandelt werden kann. Insbesondere können auch Halbkathoden in Form von Sägezähnen genommen werden, deren Seiten nicht gerade, sondern gekrümmt sind, um Randeffekte an jedem Ende der Kathodenplatte zu kompensieren.

Es versteht sich auch, daß die Richtung der Anodendrähte relativ zu den Halbkathoden unwichtig ist; diese Drähte können parallel, senkrecht oder schräg zur Richtung der Halbkathoden verlaufen, wobei ein Winkel von 45° besonders zweckmäßig ist si

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Proportionalzählrohr zur Messung der räumlichen Intensitätsverteilung ionisierender Strahlung mit einem dichten Gefäß, das mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist und in seinem Inneren eins durch mindestens einen Leiterdraht gebildete Elektrode erster Art oder Anode und eine durch mindestens eine Leiterplatte gebildete Elektrode zweiter Art oder Kathode aufweist, und mit einer Einrichtung zur Abnahme des elektrischen Signals an der bzw. den Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte^) der Elektrode zweiter Art die Form eines Teils der Mantelfläche eines Zylinders hat (haben), dessen Erzeugende parallel zur Leiterdrahtrichtung verläuft, wobei der Leiterplatten-Umriß so gewählt ist, daß eine eineindeutige Beziehung zwischen dem Ort eines Leiterdraht- Puaktes und dem Raumwinkel besteht, unter dem die Leiterplatte von dem Leiterdraht-Punkt gesehen wird.

2. Proportionalzählrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode durch einen einzigen Leiterdraht (12) und die Kathode durch zwei Leiterplatten (14,16) gebildet ist, dis elektrisch voneinander isoliert sind und auf der Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders liegen, der als Achse den Leiterdraht hat. wobei jede Leiterplatte eine der beiden durch eine Diagonale der abgewickelten Mantelfläche begrenzten Dreiecksflächen einnimmt (Fig.2a, F ig. 2b).

3. Proportionalzählrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodr durch einen einzigen Leiterdraht und die Kathode durch zwei Leiterplatten (26, 28) gebildet ist. die elektrisch voneinander isoliert sind und auf der Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders liegen, dessen Achse der Leiterdraht ist, wobei jede Leiterplatte eine Fläche einnimmt, die durch eine Linie in Form einer von aufeinanderfolgenden Sägezähnen begrenzt ist, die parallel zum Leiterdraht verlaufen, derart, daß die Zähne (z. B. 30a) der einen Leiterplatte (26) in den Lücken zwischen den Zähnen (z. B. 30'a, 3O'b)aer anderen Leiterplatte (28) liegen (Fig. 3).

4. Proportionalzählrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (32) ein längliches Fenster (34) aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Werkstoff hat und die Mantelfläche des geraden Kreiszylinders sich bis zu diesem Fenster erstreckt (F i g. 4).

5. Proportionalzählrohr zur Messung der räumlichen Intensitätsverteilung ionisierender Strahlung mit einem dichten Gefäß, das mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist und in seinem Inneren eine durch mehrere parallel und koplanar zueinander angeordnete Leiterdrähte gebildete Elektrode erster Art oder Anode und eine durch zwei Gruppen von Leiterplatten gebildete Elektrode zweiter Art oder Kathode aufweist, wobei jede Gruppe von Leiterplatten in einer zur Leherdraht-Ebene parallelen Ebene liegt, und mit einer Einrichtung zur Abnahme des elektrischen Signals an den Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von Leiterplatten (42,44) zwei elektrisch voneinander isolierte Halbkathoden (46, 48; 50, 52) bildet, die jede einen Teil einer ebenen rechteckigen Platte einnehmen und gegeneinander durch eine Linie in Form von

aufeinanderfolgender. Sägezähnen abgegrenzt sind, die parallel zu den Leiterdrähten (54) verlaufen, so daß eine eindeutige Beziehung zwischen dem Ort eines Leiterdraht-Punktes und dem Raumwinkel besteht, unter dem die jeweilige Leiterplatte von dem Leiterdraht-Punkt gesehen wird.

6. Proportionalzählrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne jader Halbkathode aus mehrerei? gegeneinander isolierten Leiterstreifen (ilOa bis IiOd) bestehen, wobei ein zur einen Halbkathode gehörender Leiterstreifen zwischen zwei Leiterstreifen der anderen Haibkathode liegt, jeder Leiterstreifen durch aufeinanderfolgende und abwechselnd an ihrer Spitze oder an ihrer Basis miteinander verbundene gleichschenklige Dreiecke (z.B. 112a, 114a, 116a, 118a, 120aj gebildet ist und alle Leiterstreifen jeder Haibkathode an je einen Verstärker (AΊ, A'2) angeschossen sind (F i g. 8).

7. Proportionalzählrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Gruppe von zwei Haibkaihoden bildenden Leiterplatten durch Lcitcrdrähte (68) ersetzt ist, um weiche Röntgenstrahlung durchzulassen (F i g. 6).

8. Proportionalzählrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne jeder Halbkathode aus π rechtwinkligen Leiterdreiecken (82a, 82c. 82e, 9,2g; h2b, 82c/, 82/, 82Aj bestehen, wobei jedes der gegeneinander isolierten Dreiecke einer Halbkathode mit seiner Hypotenuse an die Hypotenuse eines der beiden benachbarten Dreiecke der anderen Haibkathode und mit seiner langen Kathete an die lange Kathete des jeweils anderen benachbarten Dreiecks der anderen Halbkathode angrenzt, während die kurzen Katheten der Dreiecke elektrisch jeweils an je einen Verbindungspunkt (C, D: C. D) zwischen aufeinanderfolgenden Widerständen (Ri, /?2. R}'· Ri- Ri- Ri) in einer der jeweiligen Haibkathode zugeordneten Kette aus jeweils η — 1 gleich großen, in Reihen gesch-.. i: eten Widersländen angeschlossen sind, wobei die Widerstandskette jeder Halbkathode an ihren beiden Enden jeweils mit je einem eigenen Verstärker (Αι. Α2; A j, A*) verbunden ist. um eine Ortung zu zwei zueinander senkrechten Richtungen vornehmen zu können (F i g. 7).