DE3307032A1

DE3307032A1 - Proportional-detektor fuer ionisierende strahlung

Info

Publication number: DE3307032A1
Application number: DE19833307032
Authority: DE
Inventors: Daniel 91940 Les Ulis Le Fur; Marc 91940 Les Ulis Lemonnier; Stephan 91120 Villebon-sur-Yvette Metgert; Denis 75013 Paris Petermann
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1983-02-28
Publication date: 1983-10-27
Anticipated expiration: 2003-03-01
Also published as: NL8300733A; US4629897A; NL191906C; NL191906B; FR2522415A1; DE3307032C2; FR2522415B1

Description

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

Ν PATENT ATTORNCYS

A. GRÜNECKER, cm. ^a DR H KINKELDSY. on. ι~α DR W. STOCKMAIR. ow>L-WJCi₁AE DR K. SCHUMANN, wv. fwvs P H JAKOB, ο«. ι~α DR G BEZOLD. [>M_-o*u W. MEISTER. OPUHKi H HILGERS. am.-ra DR H. MEVER-PLATH. wl-ino.

ΘΟΟΟ MÜNCHEN 22 MAXiMlUANSTRASSe 43

P 17836

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE 26, rue Boyer 75020 Paris Frankreich

Proportional-Detektor für ionisierende Strahlung

Beschreibung

25 Die Erfindung betrifft einen Proportional-Detektor für ionisierende Strahlungen des Typs, der auf an sich bekannte Weise nach dem Prinzip der Ionenlawinen arbeitet.

30 Zuerst soll unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 das Arbeitsprinzip der Haupttypen solcher Proportional-Detektoren für ionisierende Strahlungen erläutert werden.

Im allgemeinen sind Proportional-Zähler, die sehr häufig 35 verwendete Detektoren insbesondere bei Messungen in der Fundamental-Physik sind, Ionisierungskammern, die mit

ionisierbare Gas gefüllt sind, in denen die Amplitude des während des Durchganges durch ein ionisierendes Mittel abgegriffenen elektrischen Signales proportional zu der Anzahl der durch das Mittel in dem Volumen der Kammer erzeugten Ionen oder in gleicher Weise proportional zur in diesem Volumen durch dieses Mittel verloren gegangenen Energie ist. Diese Energie läßt sich direktv-von.. der Amplitude des Impulses ableiten.

XO Derartige Zähler haben im allgemeinen eine negative zylindrische Kammer und einen positiven koaxialen Leiter mit kleinem Durchmesser, wenn es sich um einen eindimensionalen Zähler handelt. Wenn man annimmt, daß ein einziges Ionenpaar in dem Volumen der Kammer durch ein Auftreffen des ionisierenden Teilchens erzeugt wird, bewegt sich das positive Ion langsam zum negativen Zylinder, während das wesentlich leichtere Elektron schnell den den Leiter umgebenden Bereich erreicht, in dem das elektrische Feld sehr stark ist. Das so beschleunigte Elektron setzt durch Stöße neue Elektronen frei, die ihrerseits beschleunigt werden und in dem wiederum neue erzeugt werden, wobei dieser Ablauf immer so weiter geht. Hierbei handelt es sich um das allgemeine Ionenlawxnenprinzip. Hieraus resultiert, daß sich auf dem Leiter ein Impuls bildet, den man an den beiden Enden desselben in seiner Lage im Raum so genau wie möglich erfaßt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Ionisierungskammer durch einen leitenden Zylinder 1 begrenzt, der sich auf einem erhöhten negativen Potential bezüglich eines koaxialen Leiters -2 befindet, der mit Masse verbunden ist. Dieser Leiter 2 hat einen Eigenwiderstand und wird in den meisten Fällen von einem Quarzdraht gebildet, der mit einem Graphitüberzug ummantelt ist. Unter der Einwirkung eines auftreffenden ionisierenden Teilchens 3 wird ein Impuls 4 an einem Punkt des Leiters 2 erzeugt,

und dieser breitet sich ausgehend von diesem Punkt zu den beiden Enden des Zählers aus, an denen man die Anstiegszeiten T₁ und T~ der entsprechenden Welle erfaßt. Bei dieser Ausbreitungsart, die einer Verzögerungsleitung mit konstanter Verteilung RC entspricht (R ist der unitäre Widerstand des Leiters 2 und C die unitäre Kapazität des koaxialen Leiters 2 in der Kammer 1), erkennt man, daß die Anstiegszeiten T- und T2 porportional zum Abstand zwischen dem Erzeugungs- bzw. dem Entstehungspunkt des

^q Impulses 4 auf dem Leiter 2 und dem zugeordneten Austrittsende des gleichen Leiters 2 ist, das aus der Kammer 1 austritt, wenn die Zeitkonstante RC ausreichend hoch ist. Indem man T₁ und T₃ vergleicht, kommt man zu einer Bestimmung der genauen Position der Entstehung des Impulses

j^g 4, d.h. am Ende des Auftreffens des Teilchens 3. Ein solcher Zähler ist beispielsweise in der FR-PS 1 590 045 beschrieben und er hat wenigstens die beiden nachstehend angegebenen Nachteile: Zum einen ist er sehr zerbrechlich beim Auftreffen eines direkten ionisierenden Strahlenbün-

2Q dels, wie der Strahlen X beispielsweise, was darauf zurückzuführen ist, daß diese Lawinen von großer Bedeutung hinsichtlich der Anzahl und der Intensität sind, so daß sich die Graphit hülle, die dem Leiter 2 einen Widerstand verleiht, sehr schnell zerstört wird, wodurch der Zähler unbrauchbar wird. Ferner impliziert die Arbeitsweise, daß der die Kammer bildende Zylinder 1 an einer Hochspannung bezüglich der Masse liegen muß, was für den Experimentator stark hinderlich ist.

Bei einer anderen Ausführungsform eines in Fig. 2 gezeigten Proportionalzählers besteht, der die Anode 2 der Leiter bildende Draht aus einem einfachen gespannten Metalldraht und an diesem liegt eine Hochspannung an, während die metallische Kammer 1 sich auf Massepotential befindet. Bei diesem Zählertyp wird die Erzeugung eines Impulses 4 unter der Einwirkung einer auftreffenden ionisierenden Strahlung

3 mit Hilfe einer Serie von gesonderten kapazitiven Kollektoren 5 erfaßt, die mit einer nicht-leitenden Leitung 6 verbunden sind, die sich außerhalb der Ionisierungskammer 1 befindet. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Ausbreitung des Impulses 4, der auf der Anode 2 erzeugt worden ist, durch eine Verzögerungsleitung mit konstanter Verteilung LC, die ermöglicht, daß an den beiden Enden des Zählers identische Impulse 7 abgegriffen werden, da die Verzögerungsleitung keine das Signal dämpfende Widerstandselemente hat. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich somit, daß es ausreicht, die Ankunftszeiten der Impulse 7 an den Enden der Kammer 1 zu vergleichen, um die Entstehungsstelle des Impulses 4 auf dem Leiter 2 zu bestimmen. Ein solcher bekannter Zähler hat einen gewissen

IQ Vorteil gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Zähler, der darin zu sehen ist, daß die Signalverarbeitung im Hinblick auf die Normierung bzw. Eichung der Impulse einfacher ist. Der Leiter 2 ist ferner ein einfacher Metalldraht, der nicht die Zerbrechlichkeit des Leiters bei dem Zähler nach Fig.1 hat und das Gehäuse 1 befindet sich auf Massepotential, so daß sich hieraus für den Benutzer keine größeren Schwierigkeiten ergeben.

Bei beiden vorstehend erläuterten Typen von Proportionalzählern ergibt sich aber eine AnwendungsSchwierigkeit, wenn man sie nicht nur als einfache lineare Zähler, sondern als Zähler verwenden will, die fähig sind, die Ankunft eines Teilchens oder einer ionisierenden elektromagnetischen Strahlung auf einer zweidimensionalen Fläche zu er faß.eil.·. Um dieses Ziel praktisch zu erreichen, ist man gezwungen, ein Bündel aus parallelen Leitern 2a„ 2b, 2c... (Fig. 3) zu verwenden, wobei man an den Enden 8 und 9 jedes Leiters Signale abnimmt, die man individuell gemäß den Eigenschaften des Zählers verarbeitet, wie dies zuvor im Zusammenhang mit den beiden vorstehenden Beispielen erläutert worden ist. Somit läßt sich die Schwie-

rigkeit der Verwirklichung erkennen, da man η Verzögerungsleitungen mit η elektronischen Leseeinrichtungen für die Informationen verwenden muß, um eine Orts-bzw. Lagebestimmung in zwei Dimensionen eines Impulses 4 zu realisieren, der an einem Punkt des Leiterbündels 2 auftritt, wenn die Vorrichtung nach Fig. 3 η parallele Leiter hat.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Proportional-Detektor für ionisierende Strahlungen zu schaffen, der !0 fähig ist, eine Orts- bzw. Lagebestimmung in zwei Dimensionen mit. zu den vorstehend beschriebenen Zählern vergleichbarem Aufwand zu ermöglichen, der aber einen unvergleichbaren einfacheren Aufbau hat.

•^5 Dieser Proportional-Strahlungs-Detektor für zwei Dimensionen des Typs, der ein Bündel von parallelen Leitern aufweist, die die Anoden bilden, die sich unter einer positiven Hochspannung in einer Ionisierungskammer mit Gasatmosphäre befinden, die in einem leitenden Gehäuse enthalten ist, das die Kathode bildet und der nach dem Prinzip der Ionenlawine arbeitet, zeichnet sich dadurch aus, daß er einen in zwei Dimensionen durchgehenden Widerstandkollektor aufweist, der sich zwischen den Leitern der Anode und der Kathode befindet, auf der sich unter einer elektrostatischen Einwirkung der Ort einer elektronischen Lawine in der Nähe eines Leiters der Anode bildet, und daß das Lesen der Informationen für die Anstiegszeit des so unter der Einwirkung auf den Kollektor induzierten Impulses auf der Peripherie desselben an wenigstens zwei Punkten erfolgt, die auf Symmetrieachsen des Leiterbündels der Anode liegen.

Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Proportional-Detektor gemäß der Erfindung die Vorteile der nach dem Stand der Technik beschriebenen Zähler hat, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert' worden sind,

und zwar in dem Sinne, daß er einen Widerstandskollektor und eine Verzögerungsleitung des Typs RC verwendet, sowie sich das Prinzip der Informationsübertragung zum Kollektor unter elektrostatischem Einfluß zu Nutze macht, wodurch ermöglicht wird, einen solchen Kollektor in zwei Dimensionen durchgehend auszubilden, und daß sich die Resultate mit Hilfe von wenigstens zwei elektronischen Lesesystemen ermitteln lassen/ die Informationen an der Peripherie des Kollektors längs der Symmetrieachsen des Bündels von Ano-

_n denleitern lesen. Ferner wird beim Detektor nach der Erfindung der Vorteil beibehalten, daß die Hochspannung an der Anode anliegt und die Kathode an Masse liegt, wie bei den nach Fig. 2 bekannten Detektoren. Bei diesen gleichen Detektoren verwendet man metallische Anodenleiterdrähte ohne eine zerbrechliche Graphitummantelung, da der Widerstand der verwendeten Verzögerungsleitung für die übertragung der Impulse jener der Oberfläche des Kollektors ist.

Gemäß einem sehr bedeutungsvollen und sehr interessanten Merkmal der Erfindung wird die Zeitkonstante RC der Verzögerungsleitung unter Zuschaltung einer eventuell veränderbaren Kapazität vergrößert, die in Serie zwischen dem Widerstandskollektor und der Masse der Kathode geschaltet ist. Wie man im Zusammenhang mit der Erläuterung der Proportional-Detektoren nach dem Stand der Technik, die im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben worden sind, gesehen hat, ist die Anstiegszeit der Impulse eine Funktion der Zeitkonstante RC der Verzögerungsleitung des Systems und man ist daran interessiert, daß diese Zeitkonstante wenigstens ein'en vorbestimmten Schwellenwert durchläuft, um das Lesen der Impulse zu erleichtern. Durch das Vorhandensein dieser veränderbaren Kapazität (sei es durch die Oberfläche oder durch den Abstand zwischen der Kathode und der komplementären Elektrode) läßt sich genau der für die Konstante RC gewünschte Maximalwert bestimmen.

Gemäß einem zweiten und ebenfalls bedeutenden Merkmal des Detektors nach der Erfindung kann der Widerstandskollektor in zwei gesonderte identische Detektoren zerlegt, werden, die nach einer Drehung um 90° im Raum überlagert § werden, wobei jeder Kollektor auf zwei gegenüberliegenden Seiten leitende Bänder für den Abgriff der elektrischen Information aufweist. Der erste Kollektor trägt diese Bänder auf den Seiten, die in Y-Koordinatenrichtung weisen, und diese werden dazu benutzt, die Informationen auf jQ der X-Koordinate zu lesen und der zweite Kollektor trägt diese Bänder auf den Seiten, die in X-Koordinatenrichtung weisen, und diese werden verwendet, um die Informationen auf der Y-Koordinate zu lesen.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist wenigstens einer der zuvor angegebenen Widerstandskollektoren durch das Eintrittsfenster des Zählers realisiert, das hierzu als Widerstand ausgebildet ist. In bestimmten Fällen kann man vorsehen, daß die beiden Kollektoren jeweils einem der beiden Eintrittsfenster des Detektors zugeordnet sind, die eine Fläche entsprechend zwei parallelen Flächen des die Kathode bildenden Gehäuses haben.

Der wesentliche Vorteil dieser Aufteilung bzw. Zerlegung des Widerstandskollektors liegt darin, daß sich die gesamten Randeffekte und Störeffekte beim Lesen der elektrischen Informationen X und Y unterdrücken lassen, die unvermeidbar sind, da diese Informationen auf Punkten abgegriffen werden, die sich in der Mitte der jeweiligen Ränder eines einzigen Kollektors befinden„ Bei zwei gesonderten Kollektoren, von denen jeder gesondert für das Lesen einer der Koordinaten X oder Y des Auftreffpunktes einer durch Influenz bewirkten Ladung bestimmt ist, gewährleisten die seitlich vorgesehenen leitenden Bänder eine Strömung der Ladung entsprechend den Stromlinien immer senkrecht zur gemeinsamen Richtung der beiden

parallelen Bänder der quadratischen oder rechteckigen Kollektorplatte. Somit erreicht man ein unabhängiges Lesen der Koordinate des Erzeugungspunktes einer durch Influenz bewirkten Ladung.

Der Zähler nach der Erfindung kann eine ebene oder eine gekrümmte, insbesondere eine zylindrische Symmetrie haben. Es reicht hierbei einfach aus, daß das Bündel von Anodenleitern in dem Raum eine regelmäßige Fläche in der

XO gleichen Weise wie die Kathode einerseits und die Widerstandsabschirmung andererseits definiert, wobei der jeweilige Abstand zwischen den verschiedenen Elementen konstant bleibt. Der Widerstandskollektor kann auf irgendeine bekannte Art und Weise gefertigt werden und insbesondere durch Ablagerung von Kohlenstoff oder Wolfram auf einer Kunststoffolie. Bei dieser Herstellungweise erhält man einen Widerstandskollektor mit einem ausreichend hohen Widerstand, um eine gegebene Zeitkonstante RC zu erreichen, was äußerst schwierig ist, und daher ist die komplementäre veränderbare Kapazität von Bedeutung, die ermöglicht, die verteilte Kapazität C der Verzögerungsleitung zu vergrößern, um die Zeitkonstante auf den gewünschten Wert einzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Proportional-Detektors nach der Erfin

dung in auseinandergezogener Darstellung,

Figc 5 Ansichten von bestimmten Elementen eines Detektors nach der Erfindung in einer Symmetrie eines Zylinders„

Fig. 6 eine gesonderte Ansicht der beiden gesonderten Kollektoren, bei einer Zerlegung des Widerstandskollektors,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel eines Detektors

nach der Erfindung, der einen zerlegten Widerstandsdetektor hat, der sich in dem Gehäuse des Geräts befindet, und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Detektors

mit zwei gesonderten Kollektoren für den Anwendungsfall, daß einer der beiden durch das Eintrittsfenster des Gehäuses der Vorrichtung gebildet wird.

In Fig. 4 ist ein Gehäuse 1 gezeigt, das die Kathode bildet und das mit einem Fenster 10 versehen ist, wobei die Kathode 1 mit Masse verbunden ist. Das Fenster 10 sollte auf jeden Fall leitend sein (um die Kontinuität des elektrischen Feldes in dem Detektor zu gewährleisten) und es sollte für die zu ermittelnden ionisierenden Strah lungen durchlässig sein. Es kann beispielsweise aus Beryllium odar Aluminium mit geringer Stärke (100 μπι) bestehen und es ist im elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse 1. Im Innern der Kathode 1 befindet sich eine Reihe von parallelen Leiterdrähten 2, die eine Art Bündel oder einen Verband bilden, wobei jeder Leiterdraht 2 parallel zur Leitung 11 geschaltet und mit dem positiven Anschluß einer Hochspannungsquelle verbunden ist„ Das Bündel von Leiterdrähten 2 bildet somit die Anode des Proportionalzählers., Zwischen dem Leiterbündel 2 und der Kathode 1 befindet sich erfindungsgemäß eingebaut der Widerstandskollektor 12, dessen Oberfläche leitend, durchgehend und im Hinblick auf seinen elektrischen Widerstand isotrop ist. Der Kollektor 12 ist über einen Polarisierungs-Wider stand 22 mit Masse verbunden, der die Anlegung eines

Nullpotentials beim Fehlen eines Signals ermöglicht.

Die verteilte Kapazität der so gebildeten Verzögerungsleitung RC wird in gewünschtem und veränderbarem Maße dank der leitenden Elektrode 13 vergrößert, die ebenfalls an Masse liegt und zwischen dem Widerstandskollektor 12 und der Kathode 1 angeordnet ist. Die entsprechend dem Einfluß auf das Bündel von Leitern 2 durch den Widerstandskollektor 12 erhaltenen elektrischen Signale werden übertragen und in vier Punkten X₁, X_ und Y₁, Y₂ analysiert, die auf den Symmetrieachsen des Bündels von Anodenleitern 2 liegen. Versuche zeigen, daß das Lesen dieser Informationen auch dann möglich ist, wenn nur zwei Elektroden X und Y eingeschlossen sind, die auf der Mitte der beiden Seiten liegen, die dem Widerstandskollektor benachbart sind, wobei eine systematische Korrektur erforderlich ist, die man mit Hilfe eines Rechners ermitteln kann, und die notwendig ist, um die Symmetrie des Lesesystems wiederherzustellen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß dies mit Hilfe von wenigstens zwei Spannungsabgriffen an der Peripherie des Kollektors möglich ist, wenn diese Abgriffe an zwei Punkten erfolgen, die auf der Symmetrieachse des Leiterbündels der Anode liegen. Selbstverständlich ist das Lesen genauer, d.h. daß das Lesen mit einem wesentlich kleineren systematisehen Fehler behaftet ist, wenn man vier Spannungsabgriffe anstelle von zwei vorsieht, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Der in Fig. 4 gezeigte Zähler ist in elektrischem Sinne ein solcher Typ eines Zählers, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wobei eine Verzögerungsleitung mit einer Zeitkonstante RC verwendet wird, und die Gewinnung der elektrischen Resultate, die an den Punkten X₁, X₂ und Y₁ und Y₂ gelesen werden, erfolgt auf dieselbe Weise wie dies im Zusammenhang mit dem Zähler nach Fig. 1 erläutert worden ist. Die Verarbeitung der so in X und Y erhaltenen

elektrischen Informationen macht folglich nur eine Zweiparameteranalyse des eindimensionalen Systems erforderlich. Bei der praktischen Anwendung der Ausführungsform nach Fig. 4 erhält man eine Auflösung in Y-Richtung parallel zu den Leitern 2 in der Größenordnung von 0,2 mm bei einem linearen Detektor von 100 mm. Die Auflösung in X-Richtung senkrecht zu den Anodenleitern 2 hängt von dem Abstand dieser Leiter ab, der bei einer im Laboratorium erstellten Ausführungsform 0,6 mm betrug. Versuche haben

IQ vor allem gezeigt, daß die Auflösung in Abhängigkeit von dem Abstand der Leiter besser wird, denn ein zwischen zwei benachbarten Leitern sich befindender Impuls wird dennoch erfaßt, der nach dem Prinzip "Mittelpunkt der elektrischen Gravität" der Ladungen reagiert, die auf

•^5 zwei aufeinanderfolgenden Leitern vorhanden sind.

Anhand dieses Prototyps läßt sich feststellen, daß die Detektorzelle ihre Proportionaleigenschaft bis zu einer Aktivität von 400 000 Stoßen bzw. Impulsen pro Sekunde für eine durch das Fenster 10 beaufschlagte Fläche von 100 cm² beibehält.

Wie bei allen verwendeten Detektoren hängt die Ansprechempfindlichkeit der Zelle von verschiedenen Strahlenarten (Röntgen-, Gammstrahlen usw.) mit der Beschaffenheit des verwendeten Gases, mit dem Druck, unter dem es in dem Raum 1 eingeschlossen ist, der die Kathode bildet, sowie mit der Dicke der von der Strahlung zu durchquerenden Gasschicht oder den auftreffenden ionisierenden Teilchen zusammen. Das Anwendungsgebiet eines solchen Proportionalstrahlungsdetektors ist 'jenes der zweidimensionalen Detektoren, wie beispielsweise zum Erhalten eines Bildes, ausgehend von Röntgenstrahlen in Laboratorien, die Diffusion sowie die Fraktion der Röntgenstrahlen. Auf medizinischem Gebiet kann man Detektorflächen dieses Typs verwenden, um Röntgenaufnahmen mit sehr geringen Be-

Strahlungsdosen für den Patienten zu erhalten sowie zur zweidimensionalen Chromatographie, ausgehend von radioaktiven Molekülen. Schließlich können verschiedene Stoffe durch übertragung mit Hilfe der Detektoren nach der Erfindung geregelt und gesteuert werden, die einem RÖntgenstrahlenfluß ausgesetzt sind.

In Fig. 5 ist ein schematisches Beispiel einer Verwirklichungsweise des Proportional-Detektors nach der Er-

XO findung gezeigt, wobei die Symmetrie der Anodenleiter 2, des Widerstandskollektors 12 und der Kathode 1 zylindrisch ist. Die Arbeitsweise einer solchen Ausführungsform stimmt mit jener des Detektors nach Fig. 4 insoweit überein, daß die Flächen der drei das Leiterbündel bildenden EIemente, der Widerstandskollektor und die Kathode "parallel" sind und einen konstanten Abstand haben. Selbstverständlich kann man in Abhängigkeit von speziellen Bedarfsfällen andere geometrische Ausformungen empfehlen, um einen zweidimensionalen Proportional-Detektor nach der Erfindung zu erhalten.

In Fig. 6 sind schematisch die beiden Widerstandskollektoren 12a und 12b Seite an Seite gezeigt, die sich nach der Erfindung durch Zerlegen des Kollektors 12 in Fig. 4 ergeben.

Jeder Widerstandskollektor 12a und 12b mit quadratischer oder rechteckiger Form ist auf zwei seiner gegenüberliegenden Seiten mit Leiterbändern, wie 14 und 15 versehen, die parallel zur Achse OY des Achsensystems XOY für den Kollektor 12a sowie 16 und 17, die parallel zur Achse OX des Achsensystems XOY für den Kollektor 12b sind. Wie in Wirklichkeit in den Fig. 7 und 8 gezeigt, sind die beiden Widerstandskollektoren in dem Raum mit der in Fig. 6 gezeigten Ausrichtung übereinander angeordnet, was bedeutet, daß die beiden Kollektoren 12a und 12b,

die identisch ausgebildet sind, in dem Raum nach einer Drehung um 90° um ihren Mittelpunkt übereinandergelagert sind.

Der erste Kollektor 12a ist mit zwei Elektroden 18 und verbunden, die auf den leitenden Bändern 14 und 15 befestigt sind, die das Abgreifen der Informationen X- und X₂ auf der Abszisse des Punktes ermöglichen, an dem ein elektrischer Impuls des Detektors durch Influenz eine jQ Ladung Q erzeugt. Der zweite Kollektor 12b ist mit zwei Elektroden 20 und 21 verbunden, die auf den leitenden Bändern 16 und 17 befestigt sind, und die das Abgreifen der Informationen Y- und Y2 auf der Ordinate des Punktes ermöglichen, an dem die gleiche Ladung Q auftritt.

Das Unterteilen des Kollektors 12 in zwei Kollektoren 12a und 12b,die in ihren Rändern mit leitenden Bändern 14, 15, 16 und 17 versehen sind, ermöglicht das Erhalten eines elektrischen Feldes, das auf jeder der beiden gleichmässig ist und gewährleistet die Bildung von Stromleitungen (in Fig. 6 in gebrochenen Linien eingetragen), die parallel zu den Achsen OX und OY an jedem durch Influenz bewirkten Erzeugungspunkt einer Ladung Q an irgendeinem Punkt der Kollektoren sind. Als Vorteil ergibt sich hierbei insbesondere, daß die Randeffekte, die Störeffekte, die beim Lesen in einem einheitlichen Kollektor 12 unvermeidbar sind und vollständig unterdrückt werden, da die elektrischen Informationen X-, X2 und Y-, Υ2 bezüglich des Erreichens der zugeordneten Impulsflanke an dem Erzeugungspunkt Q (X, Y) einer Ladung durch Influenz mit Hilfe der Seiten des Kollektors abgenommen werden.

In Fig. 7 sind dieselben Elemente wie in Fig. 4 gezeigt und der Widerstandskollektor 12 ist in zwei gesonderte und überlagerte Kollektoren 12a und 12b zerlegt, von denen jeder beim Lesen der Informationen X- X₂ oder

^yi^Y2 t>^ezüglich einer der Koordinaten des Erzeugungspunktes einer durch Influenz bewirkten Ladung Q auf dem Kollektor beaufschlagt wird.

Fig. 8 schließlich zeigt eine interessante abgewandelte Ausfuhrungsform des Zählers nach Fig. 7, bei der einer der Widerstandskollektoren 12b mit dem Eintrittsfenster 10 des Gehäuses 1 zusammenfällt. Bei dieser Ausführungsform haben die beiden Kollektoren 12a und 12b ihre Widerstandsflächen Fläche zu Fläche in Richtung auf das Innere des Gehäuses 1 gedreht. Isolierrahmen 23 und 24 halten einerseits den Kollektor 12b und andererseits die Ebene der Anodenleiter 2 an Ort und Stelle. Die Ausgänge 20 und 21 des Kollektors 12b liefern Informationen Y^ und Y₂ auf der Ordinate Y der auf dem Kollektor erzeugten Ladung Q und der Ausgang 18 des Kollektors 12a, der nur in Fig. 8 sichtbar ist, liefert die Information X^. Polarisationswiderstände 22 und 25 sind zwischen der Masse und den Ausgängen X- und Y₁ derart vorgesehen, daß beim Fehlen von Impulsen in dem Detektor die Kollektoren 12a und 12b auf dem Potential der Masse sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bildet der Widerstandskollektor 12b gleichzeitig das Fenster 10 des Zählers und er kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen, wobei seine Innenfläche mit Graphit und seine Außenfläche mit Metall überzogen ist.

Claims

Proportional-Detektor für ionisierende Strahlung Patentansprüche

1. Proportional-Detektor für ionisierende Strahlung zur Ortsbestimmung in zwei Dimensionen des Typs, der ein Bündel von parallelen Leiterdrähten aufweist, die an einer positiven Hochspannung liegende Anoden einer . Ionisierungskammer bilden, die in einem leitenden Gehäuse eine Gasatmosphäre enthält, wobei das leitende Gehäuse die Kathode bildet und wobei der Detektor nach dem Prinzip der Ionenlawine arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß er einen in zwei Dimensionen durchgehenden Widerstandskollektor (12) aufweist, der zwischen den Anodenleitern (2) und der Kathode (1) liegt, und der somit eine Verzögerungsleitung des Typs RC bildet, und auf den durch elektrostatische Influenz der Ort einer elektronischen Lawine erzeugt wird, die in der Nähe eines Anodenleiters (2) entsteht, und daß das Lesen der Informationen betreffend die Anstiegszeit des durch Influenz auf dem Kollektor induzierten elektrischen Impulses auf

der Peripherie desselben in wenigstens zwei Punkten durchgeführt wird, die auf den Symmetrieachsen des Bündels von Anodenleitern (2) liegen.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Konstante RC der Verzögerungsleitung durch Zuschalten einer veränderbaren Kapazität (13) vergrößerbar ist, die in Serie zwischen dem Widerstandskollektor (12) und der Masse der Kathode (1) geschaltet ist.

3. Detektor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstandskollektor (12) die Form einer rechteckigen Platte hat, und daß man mit Hilfe der Flächen derselben die elektrischen Informationen abgreift.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Symmetrie des Wider-Standskollektors zylindrisch ist.

5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstandskollektor aus einer Widerstandsablagerung auf einer Kunststoffolie besteht.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstandskollektor aus einer Kohlenstoffauflage auf einer Kunststoffolie besteht.

7. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstandskollektor in zwei gesonderte identische Kollektoren (12a, 12b) unterteilt ist, die aber nach einer Drehung um 90° im Raum übereinandergelagert sind, daß jeder Kollektor (12a, 12b) auf zwei gegenüberliegenden

Seiten leitende Bänder (14, 15, 16, 17) für den Abgriff der elektrischen Informationen aufweist, daß der erste Kollektor (12a) die Bänder (14, 15) auf jenen Seiten trägt, die in Richtung der Y-Koordinate weisen und die zum Lesen der Informationen auf der X-Koordinate bestimmt sind, und daß der zweite Kollektor (12b) die Bänder (16, 17) auf jenen Seiten trägt, die in Richtung der X-Koordinate weisen, wobei der zweite Kollektor zum Lesen der Informationen auf der Y-Koordinate bestimmt ist.

8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einer der Widerstandskollektoren von dem Eintrittsfenster (10) des Zählers gebildet wird, das hierfür mit einem Widerstand versehen wird.