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Strahlungsindikator
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum
Nachweis von Röntgenstrahlung und radioaktiver Strahlung. Bekanntlich genügt das
Geiger-Müller-Zählrohr wegen seiner hohen Empfindlichkeit allen Ansprüchen in dieser
Hinsicht. Jedoch ist sein technischer Aufwand, verbunden mit der hohen Betriebsspannung,
dem laufenden Stromverbrauch und der kostspieligen Herstellung, überall dort ein
Nachteil, wo handliche, netzunabhängige Geräte bei geringem Kostenaufwand für stete
Indikationsbereitschaft gefordert werden.
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Diese Nachteile vermeiden Schaltungen mit handelsüblichen oder speziellen
Glimmröhren, weil diese sehr billig sind, keinen Ruhestrom verbrauchen und mit einer
Spannung von größenordnungsmäßig IOO V auskommen. Solche Schaltungen, die z.B. mit
einer Photozelle oder Ionisationskammer im Eingangskreis arbeiten, sind z.B. in
den USA.-Patentschriften 1 961 7I7 und 2 037 924 beschrieben worden, jedoch haben
sie sich wegen ihrer allzu geringen Empfindlichkeit nicht durchsetzen können.
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Die Erfindung setzt nun die Empfindlichkeit solcher Glimmröhrenordnung
um wenigstens eine Zehnerpotenz hinauf, von der Erkenntnis ausgehend, daß schon
einige Volt vor Erreichen der Zündspannurig durch die bekannte Townsend-Entladung
die Dunkelleitfähigkeit einer Gasstrecke derartig anwächst, daß die von der Photozelle
oder Ionisationskammer gelieferte elektrische Ladung zum Aufbau der Zündspannung
nicht ausreicht, vielmehr diese Ladung vorher durch Dunkelleitfähigkeit nutzlos
auigeglichen wird.
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Kennzeichnend für die Erfindung ist die periodische Überlagerung
eines genügend energiereichen Spannungsimpulses in der Größenordnung von einigen
zehn
Volt, der, zu der Signalspannung addiert, das Intervall der
Dunkelleitfähigkeit überwindet. Nachfolgend wird das Prinzip an einem Schaltungsbeispiel
erläutert; indessen ist es verschiedener Abwandlungen fähig, beispielsweise durch
Benutzung von Glimmröhren mit einer besonderen Zündelektrode oder durch Glimmröhren
mit Bimetallelektroden, wie sie bei den bekannten Leuchtstoffröhren ein besonderes
Relais ersparen. Aus diesem Beispiel wird auch ein anderes Kennzeichen der Erfindung
hervorgehen, nämlich die Verwendung eines mechanischen Läutewerks nach Art der Weckuhren
als Anzeigeinstrument; auf diese Weise braucht der Batterie keine Energie zur Signalgabe
entnommen zu werden, und bei z. B. 12 Spannungsimpulsen pro Minute beträgt dann
die mittlere Strombelastung einer kleinen Trockenbatterie von z. B. iooV ungefähr
io-7A, eine Belastung, die für die Lebensdauer der Batterie keine Rolle spielt.
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Schaltungsbeispiel In dem angegebenen Schaltbild ist eine Anordnung
skizziert, die hauptsächlich aus drei ineinandergeschachtelten Stromkreisen besteht.
Die Aufgabe der einzelnen Kreise, die mit Indikator-, Oszillator- (Impulsgeber-)
und Verstärkerkreis bezeichnet sind, ist dabei folgende: Indikatorkreis (Rö 2):
Unter dem Einfluß der einfallenden Strahlung wird die Bleifolienionisationskammer
leitend. Dadurch erhält der Speicherkodensator C2 eine Aufladung, deren Höhe einerseits
durch die Härte und Intensität der einfallenden Strahlung, andererseits durch den
spannungsabhängigen Dunkelwiderstand der In dikatorröhre Rö 2 bestimmt wird. Die
Indikatorröhre hat nun die Aufgabe, die Aufladung spontan zu entladen, und zwar
über die Sperrrichtung des Richtwiderstandes S eines Trockengleichrichters. Der
dabei an S auftretende Spannungsstoß wird zu Steuerzwecken in den nachfolgenden
Verstärkerkreis gegeben. Bei stärkerem Strahleneinfall erfolgt diese spontane Entladung
selbständig, bei schwächerem Einfall jedoch muß sie erzwungen werden, da es wegen
des angeführten Dunkelwiderstandes von Rö 2 und C2 nicht zur Ausbildung der erforderlichen
Zündspannung kommt.
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Oszillatorkreis (RöI): In diesem Falle nun hat der Oszillatorkreis
(Impulsgeber) die Aufgabe, die erforderliche Entladung zu erzwingen. Er gibt zu
diesem Zweck in kurzen Zeitabständen, z. B. alle 5 Sekunden, einen Spannungsstoß
in den Indikatorkreis. Die Höhe des Spannungsstoßes ist hier in dieser Schaltung
maximal gleich der Zünd-Brennspannungs-Differenz der Glimmstrecke Rö I, d. h. im
allgemeinen in der Gegend von IS V.
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Man kann jedoch, wenn man den WiderstandR2 durch einen kleinen Übertrager
ersetzt, auch höhere Spannungsspitzen erhalten. Je höher die Spannungsspitze bei
Erfüllung eines bestimmten Zeitintegrals wird, um so kleinere Intensitäten können
nachgewiesen werden. Der Oszillatorkreis ist der einzige Kreis der gesamten Anordnung,
der ständig Strom aus der Batterie entnimmt, jedoch kann dieser Strom durch entsprechende
Dimensionierung der Kippelemente R1 und C1 so klein gehalten werden, etwa io-7A,
daß die Lebensdauer der Batterie noch ihrer Lagerfähigkeit gleichgesetzt werden
kann.
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Verstärkerkreis (Rö3): Er hat die Aufgabe, den bei Strahleneinfall
aus dem Indikatorkreis kommenden Spannungsstoß zur Ausbildung eines relativ kräftigen
Stromes auszunutzen. Dabei liegt die Spannung an Rö 3 in deren Zünd-Löschspannungs-Intervall.
Der eintreffende Spannungsstoß addiert sich dazu, und die Zündspannung wird kurzzeitig
überschritten, Rö 3 zündet, und es kann sich nun, diesmal in Durchlaßrichtung von
S, ein relativ kräftiger Strom ausbilden, der zunächst das Feinrelais F ansprechen
läßt. Die Kontakte von F lösen dann das Weckerrelais W aus, das ein mechanisch betriebenes
Läutewerk mit Federaufzug freigibt. Beim Anschlagen von W wird schließlich noch
ein Kontakt geöffnet, der die gesamte Anlage stromlos macht. Durch diesen Kontakt
soll erreicht werden, daß selbst beim Anschlagen des Gerätes nur für Bruchteile
einer Sekunde Strom aus der Batterie entnommen wird. Zur weiteren Schonung der Anodenbatterie
wird das Weckerrelais W aus einer getrennten kleinen Trockenbatterie gespeist. Beim
Betätigen des Knopfes T wird der Wecker mechanisch gesperrt und die Anlage wieder
anzeigebereit gemacht.
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Einzelteile: R1 200 M Q, C1 30 nF, R2 200 K Q, C2 500 pF, S z. B.
Kupferoxydultrockengleichrichter, Rb=Rö=z.B. UrIIo, Rö3 z.B. I3202 X, F Feinrelais,
z. B. Trls. 54a, Anodenbatterie ungefähr IOO V.