DE2650607C3 - Gekrümmtes ortsempfindliches Proportionalzählrohr - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein gekrümmtes ortsempfindliches Proportionalzählrohr mit einer Zählkammer, die mit einer in einen Isolierkörper eingesetzten oder aufgedampften trogförmigen Metallschicht als ^hr> Kathode ausgekleidet ist und die an ihrer Längsseite als Zählrohrfenster durch eine leitende und strahlcndurchlässige Folie gasdicht abgedeckt und in ihrer Längsrichtung von einem m den metallischen seitlichen Trogwänden äquidistant aufgespannten Zählrohrdraht als Anode durchsetzt ist, der beidseitig im Isolierkörper befestigt und mit den elektrischen Elementen von Verstärkern verbunden ist

In der im Namen der Anmelderin hinterlegten Anmeldung P 26 49 1923 ist ein Zählrohr offenbart, welches insbesondere zur Registrierung von Röntgenbeugungsdiagrammen durch seine hohe Auflösung von unter 50 μίτι geeignet ist Durch die endliche Tiefe des Zählrohres bzw. des die Kathode bildenden Zählrohrtroges kommt relativ zur absoluten örtlichen Auflösung eine beachtliche Verschmieirung (Tiefenverschmierung) zustande. Der Grund für diese Verschmierung ist die Eigenschaft des Zählrohres, den Ort eines Röntgenquants an der Stelle zu registrieren, an der die Primärionisation ausgelöst wurde. Ein Röntgenquant besitzt längs seines Weges durch die Tiefe des Zählrohrtroges eine bestimmte Wahrscheinlichkeit diesen Primärprozeß einzuleiten. Die dabei entstehende Ladung wird aber nur senkrecht auf den Zählrohrdraht hin beschleunigt und nicht in Richtung des einfallenden Röntgenstrahl. Nur wenn der Röntgenstrahl senkrecht zum Zählrohrdraht in das 2!ählrohr einfällt, stimmt die Richtung der beschleunigten Ladung mit der Strahlrichtung überein. Die auftretende Tiefenverschmierung hängt somit vom Winkel des Röntgenstrahl bezüglich des Zählrohrdrahtes ab und verschwindet bei senkrechter Einstrahlung auf den Zählrohrdraht.

Bei Aufnahmen von Beugungsspektren unter Verwendung eines Punktfokusses wird die zu erfassende Röntgenstrahlung kugelsymmetrisch abgestrahlt, d. h. die zu erfassenden Beugungsreflexe der Röntgenstrahlung liegen auf Kreisbögen. Der Vorteil eines Zählrohres, bei strichförmigen, in einer Ebene liegenden Reflexen alle ionisierenden Röntgenquanten senkrecht zum Draht integrierend zu messen, wirkt sich bei der Aufnahme von kreisförmigen Reflexen nachteilig durch eine Verbreiterung der Ortsimpulse und daher eine Verminderung des Auflösungsvermögens aus (Bogenverschmierung), denn wie bei der vorher erwähnten Tiefenverschmierung projiziert das Zählrohr die Stellen der Primärionisation durch «infallende Röntgenquanten senkrecht auf den Zählrohrdraht. Das bedeutet für den kreisbogenförmigen Reflex eine Projektion seines in das Zählrohr einfallenden Bogens auf den Zählrohrdraht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zählrohr zu schaffen, durch welches mit einem Meßvorgang mit dem gewünschten hohen Auflösungsvermögen sämtliche Reflexe in der bogenförmig gekrümmten Fokussiereben e erfaßt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei sinem Proportionalzählrohr der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Zählkammer in ihrer Längsrichtung mit konstanter Krümmung gebogen ist und als Zählrohrdraht ein elastischer Draht verwendet wird, der beidenends mittels in dem Isolierkörper angeordneten Befestigungsvorrichtungen in gebogener, der konstanten Krümmung der Zählkammer bzw. des Kathodentroges entsprechender Stellung aufgespannt ist, nur innerhalb seiner Elastizitätsgrenze beansprucht wird und aus der Mitte zwischen dem entsprechend der Zählkammer konkav gekrümmten Zählrohrfenster und der Kathodentrog-Bodenfliiche weg zur Bodenfläche hin äquidistant versetzt gehalten ist.

Bisher ist bei gekrümmter Fokussierebene eine Messung in einem Meßvorgang nur mittels der klassichen Methode unter Verwendung eines fotografi-

sehen Filmes möglich gewesen. Mit Zählrohren war bisher bei gekrümmter Fokussierebene die Erfassung der Reflexe nur durch eine Winkelbewegung des Zählrohres (Scanning), also mit mehreren Meßvorgängen, möglich.

Die Krümmung der Zählkammer und entsprechend des Zählrohrdrahtes entspricht zweckmäßig dem Goniometerradius der verwendeten Röntgenapparatur, Bisher ist es nicht für möglich gehalten worden, ein gekrümmtes Zahlrohr zu schaffen, da in der Aufhängung |₀ des Zählrohrdrahtes mit konstanter Krümmung entsprechend der Krümmung des Kathodentroges und mit genau äquidistantem Abstand zu den Trogwänden unter Berücksichtigung der Feinheit des Zählrohrdrahtes eine unüberwindliche Schwierigkeit gesehen wurde. Durch die Verwendung eines federelastischen Zählrohrdrahtes und eine Biegung desselben nur so weit, daß der Draht immer unter seiner Elastizitätsgrenze beansprucht bleibt und durch Ausbildung der Befestigungsvorrichtungen so, daß sie den federelastischen Draht von seinen beiden Enden her mit vorgegebener Krümmung halten und durch zusätzliche äquidistantc Verlagerung des Drahtes aus der Mitte zwischen Fenster uid Trogbodenwand in Richtung zur Trogrückwand konnte das genannte Problem überraschend gelöst werden. Durch die Verlagerung des Drahtes aus der zentralen Position gegen die Trogrückwand übernimmt das elektrische Feld des Troges die Stabilisierung der Drahtführung.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung bestehen die Befestigungsvorrichtungen für den Zählrohrdraht jo aus je einem in die Vergußmasse des Isolierkörpers zentrisch zum Kathodentrog-Querschnitt eingegossenen Spannkörper, der mit der konstanten Krümmung der Zählkammer entsprechender Krümmung gebogen ist und in den das Zählrohrdrahtende über eine das gebogene Aufspannen des Drahtes ermöglichende Länge in eine mit dem Spannkörper gekrümmte zentrale Bohrung eingeführt und verlötet ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Eine beispielsweise AusLhrungsform eines erfindungsgemäßen Zählrohres wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig.l einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zählrohr;

Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt entlang der Linie H-Il in Fig. 1 und

F i g. 3 eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer der Befestigungsvorrichtungen des Zählrohrdrahtes.

Gemäß Fig. I und 2 befindet sich das Zählrohr mit seiner Zählkammer 1 innerhalb eines Gehäusekörpers 2, der mitteis, eines Deckels 3, der über Schrauben 4 lösbar befestigt ist, verschlossen werden kann. An seinem Boden weist der Gehäusekörper 2 ein Schraubgewinde 5 zur Befestigung des gesamten Zählrohres an einem Stativ oder dgl. auf. Innerhalb des Gehäusekörpers 2 ist ein Aufnahmeraum vorhanden, der aus einem unteren Bereich 6 und einem oberen, etwas weiieren Bereich 7 besteht. Auf einem den unteren Bereich 6 vom oberen m> Bereich 7 des Aufnahmeraumes abgrenzenden Absatz 8 liegt ein in den oberen Aufnahmeraum 7 passender Trägerkörper 9 auf. Innerhalb des Trägerkörpers 9 ist als Isolierkörper des Zählrohres eine hochspannungsfeste und mechanisch harte Vergußmasse 10 angeordnet, tr, Wie aus Fig. 2 s.-sichtlich, erstreckt sich die Vergußmasse zu beiden Seiten des Trägerkörpers 9 bei 11 bis zu je einer Aussparung V,;, im Trägerkörper 9, um den unten erläuterten elektrischen Anschluß des Zählrohrdrahtes 13 unter isolierter Herausführung aus dem Trägerkörper 9 zu ermöglichen.

Die Zählkammer t ist in einer Ausfräsung 14 innerhalb der mechanisch harten Vergußmasse 10 gebildet. Wie aus F i g. I ersichtlich, ist die Zählkammer mit konstantem Radius gekrümmt, und zwar konkav gesehen in Richtung des Zählrohrfensters (Ansicht der F i g. 2). Innerhalb der Ausfräsung 14 ist entsprechend gekrümmt als Kathode des Zählrohres eine trogförmige Metallschicht 15 eingesetzt oder aufgedampft. Die Zählkammer 1 ist durch eine das Zählrohrfenster bildende gekrümmte Folie 16, beispielsweise aus Beryllium, abgedeckt Die Folie 16 ist in Ausfräsungen 17 in der Vergußmasse am oberen Rand der Zählkammer 1 passend eingelegt und wird durch einen auf den Trägerkörper 9 aufgesetzten Deckelteil 18 gehalten. Der Deckelteil 18 ist mit <Jem Trägerkörper 9 durch in F i g. 1 angedeutete Schrauben 19, die in in F i g. 2 dargestellte Gewindebohrungen 20 passen, druckfest verbunden. Die Oberseitr des Trägerkörpers

9 und entsprechend die ihr zugewandte Unterseite des Deckelteiles 18 sind entsprechend der Krümmung der Zählkammer 1 gekrümmt In einer Aussparung des Deckelteiles 18 ist als Einsatz mechanisch harte und elektrisch hochspannungsfeste Vergußmasse 21 vorgesehen, in welcher in einer Nut eine Dichtung 22 vorgesehen ist, die über die Fuge zwischen der Folie 16 in ihrer Ausfräsung 17 der Vergußmasse 10 liegt Die Zählkammer 1 ist dadurch trotz Ihrer Krümmung druckfest verschlossen und die Folie 16 des Zählrohrfensters hochspannungsisoliert gegenüber dem Trägerkörper 9 befestigt und gehalten. Der Deckel 3 des Gehäusekörpers 2 liegt im in den oberen Bereich 7 der Aussparung des Gehäusekörpers 2 eingesetzten Zustand des Trägerkörpers 9 auf dem Deckelteil 18 auf und fixiert den Trägerkörper 9 in dem Gehäusekörper 2. Sowohl der Deckelteil 18 als auch der Deckel 3 haben jeweils eine öffnung 23 bzw. 24, die d^r Größe des Zählrohrfensters entsprechen, um einen freien Eintritt von zu messender Strahlung zu der Folie 16 des Ziihlrohrfensters zu ermöglichen.

Der äquidistant zu den Wänden des Kathoden-Metalltroges 15 und dem Zählrohrfenster 16 jedoch äquidistant gegen die Trogrückwand verschoben aufgespannte Zählrohrdraht !3 wird an seinen Enden durch weiter unten in Verbindung mit Fig.3 näher erläuterte Befestigungsvorrichtungen 25 bogenförmig gekrümmt gehalten, die in die Vergußmasse 10 eingegossen sind. An den äußeren aus der Vergußmasse

10 in die Aussparungen 12 des Trägerkörpers 9 ragenden Enden der Befestigungsvorrichtung 25 sind unmittelbar jeweils die Eingangswiderstände 26 von nicht dargestellten Vorverstärkern befestigt und elektrisch verbunden. Die Eingangswiderstände 26 ragen nach unten in den unteren Bereich 6 des Gehäusekörpers 2 zu einer Platine 27, auf welcher nur schematisch durch eine Linie angedeutet die Verstärkereinrichtungen 28 angeordnet sind. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weist der Gehäusekör^er 2 seitlich eine öffnung 29 auf, die mit einer Platte 30 verschließbar ist, in welcher die schematisch angedeuteten elektrischen Anschlüsse angeordnet sind. Die elektrischen Zu- und Abführungen für die Verstärker sind mit 31,32,33 bezeichnet. Mit 34 ist ein Hochspannungsanschluß bezeichnet, der mit einer innerhalb des unteren Bereiches 6 der Aussparung des Gehäusekörpers 2 angeordneten Kontaktplatte 35 verbunden ist. Innerhalb des Trägerkörpers 9 ist in einer

Bohrung diesem gegenüber isoliert ein unter Federdruck stehender Kontaktstift 36 angeordnet, der mit dem Kathoden-Metalltrog 15 elektrisch verbunden ist, so daß diesem über den Anschluß 34 gegenüber dem Zählrohrdraht 13 negativ vorgespannte Hochspannung zuführbar ist. Auf der der Öffnung 29 abgewandten Seite des Gehäusekörpers 2 sind nach oben offene Ausnehmungen 37 vorgesehen, durch welche in den Trägerkörper 9 eingesetzte Leitungen 38, 39 ragen. In dem Trägerkörper 9 setzen sich die Leitungen 38, 39 in Kanälen 40, 41 fort, die auch die Vergußmasse 10 durchsetzen und in einer Zuführöffnung 42 bzw. Abführöffnung 43 am Boden des Metalltroges 15 der Zählkammer 1 ausmünden, so daß der Zählkammer 1 Zählrohrgas im Durchfluß zugeführt werden kann. Die äußeren Enden der Leitungen 38 bzw. 39 tragen an sich bekannte selbstdichtende Schnellverschlüsse 44, 45 für den Anschluß der Gaszu- bzw. -abführung. Da die Schnellverschlüsse 44, 45 selbstdichtend sind, kann das Zählrohr nach entsprechender Gasfüllung der Zählkammer 1 auch mit statischem Zählrohrgasdruck betrieben werden.

Die in F i g. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellte Befestigungsvorrichtung 25 für den gebogenen Zählrohrdraht 13 umfaßt eine in die Vergußmasse 10 eingegossene Buchse 46. welche an ihrem äußeren in die Aussparung 12 des Trägerkörpers 9 ragenden Ende beispielsweise verquetscht und elektrisch mit dem Eingangswiderstand 36 verbunden ist. Von der Seite der Zählkammer 1 ist in die Buchse 46 ein Stecker 47 eingesteckt, der eine Bohrung 48 aufweist, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des Zählrohrdrahtes 13. Der Zählrohrdraht 13 trägt an seinem Ende, welches dazu bestimmt ist, in die Bohrung 48 des Steckers 47 passend hineingesteckt zu werden, eine dünne Metallbeschichtung 49 auf. die ihrerseits in der Bohrung 48 der Buchse 47 verlötet ist. Auf diese Weise ist es möglich, den an sich nicht verlötbaren Quarzdraht, der als Zählrohrdrahl 13 verwendet wird, mit dem Stecker zu verbinden, wobei auch die Bohrung 48 in dem Stecker 47 und die genaue Führung des Steckers 47 in der Buchse 46 eine genaue Justierung und Aufspannen des Zählrohrdrahtes 13 in der Zählkammer 1 gewährleistet ist. Ersichtlich haben die Buchse 46 und der Stecker 47 mit Bohrung 48 genau die gleiche konstante Krümmung wie die

π Zählkammer 1. so daß der fcdcrclastischc Zählrohrdraht, der an seinen Enden über eine genügende Länge in die Bohrungen 48 ragt, mit der gewünschten konstanten Krümmung bogenförmig aufgespannt gehalten wird. Für manche Anwendungsfälle kann e<

2n ausreichen, wenn Buchse 46. Stecker 47 und Bohrung 48 nicht gekrümmt sind, dann muli Jie das Drahtende haltende Bohrung genau tangential zur Krümmung der Zählkammer in diese ausmünden. Trotzdem ist eir Auswechseln des Zählrohrdrahtes 13 durch Flcrauszie· hen der Stecker 47 aus den Buchsen 46 und Ersetzer durch einen anderen Zählrohrdraht mit entsprechend ar seinen Enden angeordneten Steckern 47 möglich. Es se darauf hingewiesen daß die zeichnerische Darstellung insbesondere des Zählrohrdrahtes 13, gegenüber der

in anderen Teilen des Zählrohres stark übertrieben ist. da der Zählrohrdraht nur einen Durchmesser von ctws 25 μπι hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Gekrümmtes ortsempfindliches Proportionalzählrohr mit einer Zählkammer, die mit einer in einen Isolierkörper eingesetzten oder aufgedampften trogförmigen Metallschicht als Kathode ausgekleidet ist und die an ihrer Längsseite als Zählrohrfenster durch eine leitende und strahlendurchlässige Folie gasdicht abgedeckt ist und in ihrer Längsrichtung von einem zu den metallischen seitlichen Trogwänden äquidistant eingespannten Zählrohrdraht als Anode durchsetzt ist, der beidseitig im Isolierkörper befestigt und mit den elektrischen Elementen von Verstärkern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähl- :5 kammer (1) in ihrer Längsrichtung mit konstanter Krümmung gebogen ist und als Zählrohrdraht (13) ein elastischer Draht verwendet wird, der beidenends mittels in dem Isolierkörper (10) angeordneten Befestigungsvorrichtungen (25) in gebogener, der konstanten Krümmung der Zählkammer (1) bzw. des Kathodentroges (15) entsprechender Stellung aufgespannt ist, nur innerhalb seiner Elastizitätsgrenze beansprucht wird und aus der Mitte zwischen dem entsprechend der Zählkammer konkav gekrümmten Zählrohrfenster (16) und der Kathodentrog-Bodenfläche weg zur Bodenfläche bin äquidistant versetzt gehalten ist.

2. Zählrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtungen (25) für den Zählrohrdraht (13) aus je einem in die Vergußmasse des Isolierkörpers (10) zentrisch zum Kaihodentrog-Quersphnitt eingegossenen Spannkörper (46, 47) besteht, der mit der konstanten Krümmung der Zählkarnmer (1) entsprechender Krümmung gebogen ist und in den das Zählrohrdrahtende über eine das gebogene Aufspannen des Drahtes ermöglichende Länge in eine mit dem Spannkörper (46, 47) gekrümmte zentrale Bohrung (48) eingeführt und verlötet ist.

3. Zählrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei lös- und auswechselbarer Ausbildung der Befestigungsvorrichtungen (25) der Spannkörper aus einer die Stirnwand des Isolierkörpers (10) durchsetzenden Buchse (46) und in die Buchse passendem Stecker (47) besteht, der die das Zählrohrdrahtende aufnehmende gekrümmte Bohrung (48) aufweist.

4. Zählrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkammer (1) als zu öffnende Hochdruckkammer mit Zuführ- und Abführöffnungen (42, 43) für ein Zählrohrgas unter Hochdruck ausgebildet ist und die Zählrohrdrahtenden beidseitig unmittelbar über die Befestigungsvorrichtungen (25) jeweils mit dem Eingangswiderstand (26) eines Vorverstärkers elektrisch verbunden sind.