DE375383C

DE375383C - Method and device for measuring x-ray and similar radiation by means of their ionizing effect

Info

Publication number: DE375383C
Application number: DEST33265D
Authority: DE
Original assignee: K A STERZEL DIPL ING
Current assignee: K A STERZEL DIPL ING
Priority date: 1920-06-04
Filing date: 1920-06-04
Publication date: 1923-05-12

Description

Verfahren und Einrichtung zur Messung von Röntgen- und ähnlichen Strahlen mittels ihrer ionisierenden Wirkung. Zur -Messung, der schwachen in Ionisierungskondensatoren bei Röntgendurchstrahlung auftretenden Ströme mit Hilfe von statischen Spannungsmessern benötigt man außerordentlich hohe Widerstände, von .denen hohe Beständigkeit und eine eindeutige, einfache Beziehung zwischen Strom und. Spannung verlangt wird. Verwendet wurden bisher für physikalische Zwecke, mangels glenügend hoher »fester« Ohmsoher Widerstände, die sogenannten Bronsonwiderstände (durch radioaktive Substanzen ionisierte Gasstrekken) oder Flüssigkeitswiderstände von hinreichender geringer Leitfähigkeit.Method and device for measuring X-rays and similar rays by means of their ionizing effect. Used to measure the weak in ionizing capacitors Currents occurring during X-ray radiation with the aid of static voltmeters you need extraordinarily high resistances, of which high resistance and a clear, simple relationship between electricity and. Tension is required. Previously used for physical purposes, due to the lack of sufficiently high "solid" Ohmsoher resistances, the so-called Bronson resistances (by radioactive substances ionized gas lines) or fluid resistances of sufficiently lower Conductivity.

Radioaktive Substanzen zur Herstellung von Bronsonwiderständen sind kaum .mehr zu beschaffen. Flüssigkeitswiderstände eignen sich zur Herstellung beweglicher Instrumente, beispielsweise für die ärztliche Röntgenpraxis, überhaupt nicht.Radioactive substances used to produce Bronson resistors are Hard to get any more. Liquid resistances are suitable for making movable ones Instruments, for example for the medical X-ray practice, not at all.

Demgegenüber wird als Neuerung vorgeschlagen, die Ionisationswirkung von Röntgenstrahlen dadurch zur Messung zu bringen, daß in Reihe mit dem Ionisationskondensator eine praktisch gasleere oder gasarme Strecke in den. Stromkreis geschaltet ist, die durch thermoelektrisch (Richardson- oder Wehnelteffekt) oder lichtelektrisch (Hallwachseffekt) erzeugte Elektronen »schwach wegsam« gemacht wird, so daß eine eindeutig bestimmte, praktisch unveränderliche Stromspannungscharakteristik entsteht, auf Grund deren die Ionisabionsstrommessung auf die unmittelbai oder mittelbar vorzunehmende Messung der Klemmenspannung an der .Elektronenröhre zurückgeführt ist. Noch einfacher wird die Einrichtung, wenn an Stelle der künstlich wegsam gemachten gasleeren Strecke eine »selbständig wegsame« Edelgasstrecke anit Alkalimetallelektrode mit passendem Unterdruck, hinlänglich tiefliegender kritischer Spannung und eindeutiger Charakteristik verwendet wird. Zwar ist weder bei den xwegsamen« Hochvakuumröhren noch bei den zur selbständigen Entladung gebrachten Edelgasstrecken eine .einfache Proportionalität des Stromes mit der Klemmenspannung im Sinne des Ohmschen Gesetzes vorhanden. Vielmehr gilt beispielsweise bei Thermoelektronenröhren (unterhalb des Sättigungsstromes gemäß der Richar"dlsonschen Temperaturfunktion) etwa das Gesetz i - c - e 3/2, wobei i der Strom, e die Klemmenspanung und c eine Konstante ist. Für Li.chtelektranenröhren besteht gleichfalls eine eindeutige Funktion zwischen Strom, Spannung und Belichtung. Diese bedarf allerdings der »Ermüdungserscheinungen,« wegen einer gewissen Überwachung. Edelgasstrecken folgen innerhalb des Kathodenfallbereichs etwa dem Gesetz e - A - i - B, wobei A und B Apparatkonstanten sind. Immerhin läßt sich nach erfolgter Ermittlung der Stromspannungscharakteristik die Messung des Ionisationsstromles i, in dein durchstrahlten Kondensator, welcher gleich ist dem Strom i, in der »sch-#vach wegsamen« Strecke auf eine unmittelbare oder mittelbare Messung der an !dieser Strecke liegenden Klemmenspannung e zurückzuführen. In Rücksicht auf den unipolaren Charakter der vorgeschlagenen »schwach Wegsamen« Strekken muß die Schaltung stets so erfolgen, da3 die Kathode nach dem negativen Pol der Spannungsquelle zu liegt. Damit die Stromspannungscharakteristik eindeutig bleibt, muß der Sättigungsstrom in der »Wegsamen« Strecke immer hinseichend größer sein als der höchste zu messende Strom iirn Ionisationskondensator.In contrast, it is proposed as an innovation to bring the ionization effect of X-rays to the measurement that in series with the ionization capacitor a practically gas-free or low-gas path in the. Circuit is switched, which is made "weakly absent" by electrons generated thermoelectrically (Richardson or Wehnelte effect) or photoelectrically (Hall wax effect), so that a clearly defined, practically unchangeable voltage characteristic arises, on the basis of which the ionization current measurement is based on the measurement to be made directly or indirectly the terminal voltage at the .Elektronenröhre is returned. The setup becomes even easier if instead of the artificially cleared gas-free section an "independently displaceable" noble gas section with an alkali metal electrode with suitable negative pressure, sufficiently low critical voltage and clear characteristics is used. It is true that there is no simple proportionality of the current with the terminal voltage in the sense of Ohm's law, neither in the case of the "passable" high vacuum tubes, nor in the noble gas lines that are brought to independent discharge. Rather, for example, with thermoelectron tubes (below the saturation current according to the Richar "Dlsonian temperature function) the law i - c - e 3/2 applies, where i is the current, e is the terminal voltage and c is a constant Function between current, voltage and exposure. This, however, requires the "signs of fatigue," because of a certain monitoring. In the cathode drop area, noble gas lines follow roughly the law e - A - i - B, where A and B are apparatus constants of the voltage characteristic, the measurement of the ionization current i, in the irradiated capacitor, which is equal to the current i, in the "slow path" path can be traced back to a direct or indirect measurement of the terminal voltage e across this path The switching must have a unipolar character of the proposed "weakly pathetic" routes This is always done in such a way that the cathode is towards the negative pole of the voltage source. So that the voltage characteristic remains unambiguous, the saturation current in the "path" must always be sufficiently larger than the highest current to be measured in the ionization capacitor.

Zur Messung -der -Kleminenspann'ang der »wegsahen« Strecken können alle Schaltungen dienen, die in Verbindung mit den bisher gebräuchlichen Widerständen möglich waren. An Stelle der Ohmschen Beziehung zwischen Strom und Spannung tritt die für jeden Apparat vorher zu ermittelnde Stromspannungscharakteristik. Die Einrichtung kann zunächst so getroffen werden, daß die »Wegsamkeit« der Hochvakuumröhren oder der E2deigasröhren oder deren Charakteristik konstant gehalten wird. Wird dann die der jeweiligen Röntgenstrahlung oder dem jeweiligen Stromdurchgang entsprechende Klemmenspannung der Wegsamen Widerstandsstrecke unmittelbar oder durch Subtraktion der Ionisationskondensatorspannung von der Gesamtspannung oder durch eine Gegenschaltungsmethode gemessen, so ergibt sich der dazugehörige Stromwert aus der Charakteristik. Zweckmäßig erhalten die abzulesenden Instrumente oder Widerstandsvereinigungen entsprechend den verschiedenen Charakteristiken unmittelbar auf Ionisationsströme oder auf Strahlungsintensitäten geeichte Skalen. Eine gewisse Schwierigkeit in der Verwendung der meist aus Glas bestehenden »Wegsamen« Strecken besteht in der wechselnden Oberflächenleitfähigkeit infolge von Feuchtigkeit oder sonstigen Niederschlägen. Diese parasitäre Leitfähigkeit kann der äußerst schwachen inneren Leitfähigkeit gegenüber wohl ins Gewicht fallen. Zur Vermeidung dieses stark unregelmäßigen Nebenschlusses hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die »Wegsamen« Röhren in ein besonderes, gegebenenfalls luftleer zu pumpendes Trockengefäß einzubauen. Die Durchführung der Pole geschieht durch hochisolierende Stoffe. Der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Trockengefäßes wird durch die üblichen Trockensubstanzen unterdrückt. Hierbei müssen bei beweglichen Apparaten Vorkehrungen getroffen sein, daß die Trokkensubstanzen die Oberflächen der Widerstände selbst nicht berühren können. Dies geschieht durch Einbau von feuchtigkeitsdurchlässigen, porösen Wänden oder Zellen.To measure the Klinenspann'ang of the "looking away" routes all circuits are used in conjunction with the previously used resistors were possible. Instead of the ohmic relationship between current and voltage occurs the voltage characteristic to be determined beforehand for each device. The establishment can initially be made in such a way that the "pathway" of the high vacuum tubes or the E2deigasröhren or their characteristics is kept constant. Then the corresponding to the respective X-ray radiation or the respective current passage Terminal voltage of the pathway resistance path directly or by subtraction the ionization capacitor voltage from the total voltage or by a counter circuit method measured, the associated current value results from the characteristic. Appropriate receive the instruments to be read or resistance associations accordingly the various characteristics directly on ionization currents or on radiation intensities calibrated scales. Some difficulty in using the mostly glass existing "Wegsamen" stretches consists in the changing surface conductivity as a result of moisture or other precipitation. This parasitic conductivity can be significant compared to the extremely weak internal conductivity. It has proven to be useful to avoid this highly irregular shunt proved to be the "Wegsamen" tubes in a special, possibly evacuated to be pumped To install drying vessel. The implementation of the poles is done by highly insulating Fabrics. The moisture content inside the drying vessel is determined by the usual Suppressed dry matter. Precautions must be taken for moving equipment be taken so that the dry substances touch the surfaces of the resistors themselves can't touch. This is done by installing moisture-permeable, porous walls or cells.

Eine besonders handliche Form erhalten MeßapparatemitThermoelektronenwiderstand, wenn der Heizstrom mittels eines Wechselstromtransformators im Anschluß an das Starkstromnetz entnommen wird. Hierbei kann weiter noch an Stelle der gewöhnlichen Gleichspannungshatterie eine Spannungsquelle mit Gleichrichtern Verwendung finden, bestehend aus einem gutisolierenden Kondensator, der im Anschluß an einen Wechselstromtransformator über ein Thermionenventil auf ein passendes gleichbleibendes Gleichstrompotential gebracht wird. Ein und derselbe Wechselstromtransformator kann dann den Heizstrom für die Gleichrichterthermionenröhre, die gleichzurichtende Hochspannung und den Heizstrom für den »Wegsamen« Thermoelektronenwiderstand liefern. Zweckmäßig wird der Transformator mit besonderen Vorrichtungen (Eisenwiderstand) zusammengeschaltet, welche die Spannungsschwankungen. .des Netzes unterdrücken. Ist es an sich möglich und empfehlenswert, die »schwach wegsa.men« Widerstände gewissermaßen als Nebenschlüsse in das Gehäuse des statischen Spannungsmessers mit einzuhau"n, so gestattet die zuletzt erwähnte Ausführung die gesamte Meßeinrichtung einschließlich Stromquelle zu einem einheitlichen Gebrauchsapparat für die Röntgenpraxis in ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Gehäuse zu vereinigen. Das Beispiel einer mit Thermoelektronen arbeitenden Einrichtung zur Ausübung des Meßverfahrens gemäß Anspruch i und 2, ist in Abb. i dargestellt. Es bedeutet A den Ionisationskondensator, B die Gleichstromspannungsquelle, C ein praktisch gasleeres Rohr mit Glühfadenkathode. Der Heizstrom wird den letzten Zellen an der 'Minus. seite der Batterie unter Verwendung einer Brückenschaltung mit Gleitkontakt entnommen und kann unter Ablesung des Strommessers D innerhalb eines passenden Bereiches verändert werden. Zu jeder -Einstellung des Heizstromes gehört eine bestimmte Stromspannungscharakteristik der Thermoelektronenröhre. Bei Röntgendurchstrahlung des Ionisationskondensators durchfließt diesen und die »Wegsame« Röhre ein und derselbe Strom i. An letztere tritt hierbei eine Klemmenspannung e, die mittels des statischen Spannungsmessers F beobachtet wir,l. Die Ionisationsstromstärke wird dann der dazu gehörigen Charakteristik entnommen oder an dem auf Strom oder Schaltungsintensität geeichten Voltmeter E unmittelbar abgelesen.Measuring apparatuses with thermoelectron resistance are particularly handy when the heating current is taken from the power network by means of an alternating current transformer. A voltage source with rectifiers can also be used in place of the usual DC battery, consisting of a well-insulating capacitor which, following an AC transformer, is brought to a suitable constant DC potential via a thermionic valve. One and the same AC transformer can then supply the heating current for the rectifier thermal tube, the high voltage to be rectified, and the heating current for the "pathetic" thermoelectron resistor. The transformer is expediently interconnected with special devices (iron resistance), which reduce the voltage fluctuations. . of the network. If it is actually possible and advisable to incorporate the "weakly removed" resistors, as it were, as shunts into the housing of the static voltmeter, the last-mentioned version allows the entire measuring device, including the power source, to be integrated into a uniform device for use in X-ray practice The example of a device working with thermoelectrons for carrying out the measuring method according to claims i and 2 is shown in Fig. I. A denotes the ionization capacitor, B the direct current voltage source, C a virtually gas-free tube with a filament cathode The heating current is taken from the last cells on the minus side of the battery using a bridge circuit with sliding contact and can be changed within a suitable range by reading the ammeter D. Each setting of the heating current has a specific voltage characteristic the thermoelectron tube. When the ionization capacitor is X-rayed, one and the same current i flows through it and the "Wegsame" tube. At the latter, there is a terminal voltage e, which is observed by means of the static voltmeter F, l. The ionization current is then taken from the associated characteristic or read directly from the voltmeter E, which is calibrated for current or circuit intensity.

Abb.2 zeigt eine Meßanordnung gemäß Anspruch i bis 3 mit selbständig wegsamer Edelgasröhre F. Die Heizeinrichtung fällt weg. Zur Veränderung des Meßbereiches besitzt das Edelgasrohr mehrere wahlweise eii.-zuschaltende Elektroden, für deren jede eine besondere Charakteristik gilt. Das Meßverfahren ist dasselbe wie bei der Schaltung nach Abb. i. Abb. a ist zugleich das Schema der Meßeinrichtung mit Lichtelektronenröhre, die an Stelle der Edelgasröhre F einzusetzen ist und lichtdicht eingebaut, von einer regelbaren Lichtquelle durch Bestrahlung der Kathode »wegsam« gemacht wird.Fig.2 shows a measuring arrangement according to claims i to 3 with independently wegsamer noble gas tube F. The heating device is omitted. To change the measuring range the noble gas tube has several optional eii.-switchable electrodes for their each has a special characteristic. The measuring method is the same as with the circuit according to Fig. i. Fig. A is also the scheme of the measuring device with light electron tube, which is to be used in place of the noble gas tube F and light-tight built-in, "away" from a controllable light source by irradiating the cathode is made.

Abb. 3 zeigt eine Einrichtung mit Thermoelektronenröhre zum Anschluß an eine Wechselstromquelle: An Stelle der Batterie B tritt der großeKondensator G, der ül@.er ,dasThermionventä H aus Odem Wechselstromtransformator I auf konstante Gleichstromspannung gebracht wird. Diese wird mittels des statischen Voltmeters K 'überwacht. Die Sekundärspule des Transformators enthält zu beiden Seiten der Spannungsabteilung je eine besondere Windungsabteilung für den Heizstrom des Gleichrichterventiles H, sowie für den Heizstrom der Thermoelektronenröhre C. Der Wechselstrom für das ganze System wird der Wechselspannungsquelle N als Abzweig des den Eisenwiderstand Z und den Ohmschen Widerstand M durchfließenden, von Schwankungen befreiten Stromes entnommen.Fig. 3 shows a device with a thermoelectron tube for connection to an alternating current source: the battery B is replaced by the large capacitor G, the ül @ .er, the thermal valve from Odem AC transformer I on constant DC voltage is brought. This is done using the static voltmeter K 'monitors. The secondary coil of the transformer contains the on either side of the Voltage department each has a special winding department for the heating current of the rectifier valve H, as well as for the heating current of the thermoelectron tube C. The alternating current for the whole system is the alternating voltage source N as a branch of the iron resistance Z and the ohmic resistance M flowing through, free of fluctuations current taken.

Abb.4 stellt eine Thermoelektromenröhre dar, welche in. ein Schutzgefäß eingebaut ist. D'ie Elektroden sind durch hochisolierende Stopfen durch den. Deckel geführt. Die Trokkensubstanz wird durch den porösen Zylinder C von der unmittelbaren Berührung mit der Oberfläche des Widerstandes abgehalten.Fig.4 shows a thermoelectronic tube, which is in. A protective vessel is built in. The electrodes are through highly insulating plugs through the. lid guided. The dry substance is through the porous cylinder C of the immediate Held contact with the surface of the resistor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method and device for measuring X-rays and similar rays by means of their ionizing effect, characterized in that a practically gas-free or low-gas path, provided only with electrodes for current supply and discharge, is connected in series with the ionization capacitor which is made "weakly absent" by electrons released thermo- or photoelectrically at the cathode, so that a clearly defined, practically unchangeable voltage characteristic is created, on the basis of which the ionization current measurement can be traced back to the direct or indirect measurement of the terminal voltage on the electron tube. a. Method and device according to Claim i, characterized in that the characteristic is changed uniformly or in stages by special means (e.g. changing the temperature of the filament in thermoelectron tubes), whereupon the ionization measurement is carried out on the basis of a clear relationship between current, voltage and regulating means, or if the voltage is kept constant from a function between current and control @ medium. 3. The method and device according to claim i and z, characterized in that instead of d he artificially "weakly wegsam" made gas-empty .Strecke an independent Wegsame noble gas stretch with alkali metal cathode, suitable negative pressure, sufficiently low critical voltage and clear characteristics is used. 4 device according to claim z to 3, characterized in that: that the. "Daring" tubes to expand this measuring range are equipped with several electrodes, each of which has a special characteristic. 5. Device according to claim i to 4, characterized in that the instruments or resistance circuits to be read receive according to the individual characteristics directly on ionization currents or on radiation intensities calibrated skates. 6. Device according to claim i to 5, characterized in that the "Wegsamen" tubes made of glass to avoid parasitic surface currents due to moisture precipitation are installed in protective vessels, with the drying agent located in these through porous walls from contact with the glass surface of the ` Resistance tube is held, and the implementation of the pole or at least the anode through the wall takes place by means of highly insulating materials. i. Device according to Claims 1 to 6, characterized in that instead of the usual DC voltage batteries, a voltage source with a rectifier is used, consisting of a sufficiently large, well-insulating capacitor which, following an AC transformer, is brought to a suitable constant DC potential via a Thermion valve, -wherein the transformer receives a special current winding to supply dull heating current for the tube to be removed, and a device suitable for avoiding voltage fluctuations in the network (iron resistance) is connected in front of the entire measuring device.