NO812545L - Fremgangsmaate og anordning for redusering av "doedtiden" i et geiger-mueller-roer - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for redusering av "dødtiden" i et Geiger-Muller-rør..

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en elektro-nisk krets som muliggjør forbedret virkemåte for Geiger-Muller-rør for deteksjon av gammastråler.-Geiger-Miiller-rør er i utstrakt grad i bruk -til detektering av røntgen- og gamma-stråler og har industriell

anvendelse i forskjellige typer målere og måleinnretninger.

En av begrensningen til Geiger-Miiller-rør er at. de ikke er

i stand til.å reagere på de raske påhverandre følgende fotoner i gammastråling som er tilstede i de relativt intense stråler som er påkrevet til noen formål, for eksempel

i de mest følsomme tetthetsmålere. En løsning på dette problemet er å benytte et ionekammer i stede for et Geiger-Muller-rør, men dette er en kostbar løsning. Derfor ble

en alternativ løsning utviklet for noen år siden. Den inne-bærer bruk av en såkalt "Geiger-slukker". Dette er en elektronsik krets som øker telléhastigheten til Geiger-Miiller-rør med en, tierpotens eller mer.

■ "Geiger-slukker"-kretsen virker som forklart i det etterfølgende.. Når et gammastråle-foton detekteres ' i et normalt Geiger-Miiller-rør, ioniseres gassen inne i røret.

Dette gir en elektrisk strøm som-flyter mellom den sentrale .anodetråden og den.omgivende metailkatoden. Ioniseringen av gassen varer i sirka 200 mikrosekunder og i denne død-tiden er det ikke mulig å detektere andre innkommende fotoner. Slukke-kretsen reduserer dødtiden ved å avføle begynnende, ionisering og deretter redusere anodespenningen for å hindre videre ionisering. Som resultat varer nå ioniseringen kun i et tidsrom noe mindre enn 10 mikrosekunder. Ved slutten- av.denne periode føres anodespenningen opp på opprinnelig nivå slik at ytterligere gammastråler kan bli detektert.

Denne form for slukkekrets har- vist seg å være av betraktelig nytte for økning av effektiviteten til Geiger-Miiller-rør, men kretsen har inntil nå ikke vist seg fullstendig tilfredsstillende. Det benyttes for eksempel katodegløderør og slike rør har visse ulemper. Det er f.

eks. vanskelig å gjøre rørene fullstendig sikre i brannfarlige omgivelser. Halvlederkomponenter (transistorer) er

blitt brukt istedet for rør i de nyeste "Geiger-slukker"--krstssR9f meh s-li-ke -kretser førte -i-k-k-e -t-i-l -øket deteksjo ns — hastighet for' gammastråle-fotoner når de ble brukt til å stabilisere dødtiden på bekostning av deteksjonshastig-heten. Videre var ikke disse kretsene brukbare i-brannfarlige omgivelser på grunn av kretsenes relativt høye kraftbehov.' Denne oppfinnelse har. ført til en ny og forbedret fremgangsmåte og anordning i tilknytning til slukkerkretsen for redusering av dødtide-n. En av fordelene ved oppfinnelsen er at kretsen blir anvendbar også i brannfarlige omgivelser..

Foreliggende fremgangsmåte for redusering, av død-tiden i et Geiger-Muller-rør til mindre enn 200 mikro-.sekunder erkarakterisert vedforsterkning av det opprinnelige fall i anodespenningen i et Geiger-Muller-rør, hvilket fall forårsakes av at fotonet fra en gammastråle trenger gjennom veggen i røret og der ioniserer gassen i dette, benyttelse av det forsterkede signal til å.koble anoden iGeiger-Muller-røret til en lavere spenningsverdi og derved hindre.videre ionisering av gassen i røret, og returnering av spenningen på anoden til Geiger-Muller-røret til den opprinnelige høye verdi etter- en kort periode på :

fra 3 til 1,0 mikrosekunder.

I en foretrukket utførelsesform av denne fremgangsmåte blir de to siste trinn av oppfinnelsen oppnådd ved benyttelse av en puls med definert bredde, fortrinnsvis mindre enn 10 mikrosekunder og passende fra 5 til 6 mikrosekunder. Denne puls genereres for eksempel av en monostabil krets som er koblet til anoden i Geiger-Muller-røret via en dobbel transisforbryter., I denne foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen trigger forflangken av pulsen øye- - blikkelig deri ene transisforbryteren som igjen er forbundet med en spenningskilde som er mye lavere enn hva anoden ■ vanligvis ligger på. Som resultat- kan ikke videre ionisering av gassen i Geiger-Muller-røret foregå og Geiger-télleren er dermed effektivt "slukket".. Etter kort tid, vanligvis.

5 til 6 mikrosekunder, trigger sluttflånken- av pulsen den

andre transistorbryteren som forbinder anoden til det vanligvis, høyere spenningsnivå. Geiger-Muller-røret er dermed klart til å motta neste gammastråle-foton.

Ifølge et ytterligere aspekt, ved foreliggende oppfinnelse er .en anordning for redusering av dødtiden i et Geiger-Muller-rørkarakterisert veden samvirkende kombinasjon av s.penningski Ider med relativt høy og relativt lav spenning-' o.g innrettet til å bli forbundet med anoden i et Geiger-Miiller-rør, en monostabil krets som er forbundet med hver av spenningskildene og som. omfatter en bryteranordning som består av en dobbelt transistorbryter, hvilken bryteranordning muliggjør kobling av den ene eller den andre,

men ikke begge samtidig, av spenningskildene til anoden i Geiger-Muller-røret, og en forsterker innrettet til å bli .innkoblet mellom den monostabile kretsen o.g anoden i Geiger-Miil.ler-røret.

Dersom det er ønskelig kan ett eller flere Geiger-Miiller-rør permanent inkorporeres som .del av ifølge denne oppfinnelse. Videre skulle en komplett enhet inneholdene Geiger-Miiller-rør kunne gjrøes fullstendig sikker ved valg av. spesiell utforming av kretsene, og ved innkapsling i en' passende harpiks.

I det følgende er en utførelsesform av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen beskrevet i større detalj og med.henvisning til medfølgende tegninger.

Figur 1 er en illustrerende skisse av kretsen

ifølge oppfinnelsen,

figur 2 viser i kurveform spenningsforholdet i et Geiger-Miiller-rør under fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og for sammenligning under virkemåten ifølge tidligere kjent teknikk.

På figur 1 er anoden 1 til et Geiger-Miiller-rør

2 forbundet over én lastmotstand 3 til en spenningskilde 4

med relativt høy spenning, og via en kondensator 11 til en forsterker 5. Utgangen fra forsterkeren 5 føres til et

.måleinstrument 6 i form av en teller eller en hastighets-måler, og via en grenforbindelse til en monostabil driv-

krets 7. Den monostabile kretsen er forbundet med den doble transis torbry te ren- 8,9. Transistor 8 er koblet mellom en kilde 10 med relativt lav spenning og anoden 1, mens transistor 9 er koblet mellom kilden med høyere spenning 4 og anoden 1.

Ved bruk er Geiger-Muller-røret'normalt forbundet med kilden med høyest spenning 4. Et gammastråle-foton som trenger inn i røret, vil gegynne ionisering av

den innelukkede gassen og bevirke at det begynner å

flyte en liten strøm til anoden 1. Ved anoden fører dette til et fall i anodespenningen på grunn av po-tensial-fallet over lastmotstanden 3.

Etter virkemåten av et'vanlig Geiger-Muller-rør ville anodespenningen falle betraktlig idet ioniseringen

tiltar, men ifølge fremgangsmåten og anordningen ifølge ' oppfinnelsen vil det opprinnelig potensialfall på fra 0,1.

til 0,2 volt bli forsterket gjennom forsterkeren 5. Når den monostabile drivkretsen 7 mottar utgangen fra anoden, vil den produsere en puls av passende bredde, for eksempel 5 til 6 mikrosekunder. Forflanken av denne pulsen trigger

øyeblikkelig transistorbryteren.8 hvorved anoden forbindes gjennom transistoren 8 til kilden med lav spenning 10.' Spenningen som leveres av kilden 10 er med hensikt valgt så lav at den ikke tillater videre ionisering av gass i Geiger-Muller-røret. : " ~~

Deretter trigger, slut-tflanken av pulsen fra den monostabile drivkretsen transistor 9 hvorved anoden 1 igjen forbindes med kilden med høy spenning 4 og etterlater Geiger-Muller-røret klart for .mottakelse av neste foton.

Figur 2 illustrerer spenningsforholdene .på anoden

og dermed virkemåten ifølge foreliggende oppfinnelse..

Ved konvensjonell virkemåte forårsaker ionisasjon av gassen i Geiger-Miller-røret at deri opprinnelig høye anodespenningen ganske raskt faller og så gradvis, heves igjen til den opprinnelig verdi over. en periode på fra

150 til 200 mikrosekunder.'Denne perioden er den såkalte dødtid hvor Geiger-Miller-røret ikke er i stand til å telle

noe innkommende foton.'

Etter•virkemåten ifølge oppfinnelsen er dødtiden begrenset til en meget kort periode på for eksempel 5 til 6 mikrosekunder. Bruk av den monostabile drivkretsen og den dobbelte transistorbryteren sørger for at anodespenningen raskt når opp på normalt høyt nivå etter, mottakelse av et foton.

Bruk .av den doble transistorbryteren betyr også at det bare trekkes lite strøm fra den høyspenningskilden. Dermed er det mulig å produsere en "Geiger-slukker" for gammateller.e slik at disse blir fullstendig elektriske sikre for bruk i brannfarlige, omgivelser.

Claims (6)

1. -1. Fremgangsmåte for redusering av dødtiden' i et Geiger-Muller-rør til mindre enn 20 mikrosekunder, karakterisert ved '

   (1) - forsterkning av det opprinnelige fall i anodespenningen i et Geiger-Muller-rør,:hvilket fall forårsakes av at et foton fra en gammastråle trenger gjennom veggen i røret og der ionoserér gassen i dette,

   (2) - benyttelse av det forsterkede signal til å. koble anoden i Geiger-Muller-røret til en lavere spenningsverdi og derved hindre videre' ionisering av gassen i røret, og

   (3) - returnering av spenningen på anoden til Geiger-Muller-røret til den opprinnelige høye verdi etter en kort periode på fra 3 til 10 mikrosekunder.
2. 2. Fremgangsmåte som . angitt i krav. 1, karakterisert ved at de to siste trinnene (2) og (3) utføres. ved å beny tte 'en ~puls~~med bestemt bredde -som er mindre - eim 10 -mikrosekunder. -
3. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at pulsen genereres av en monostabil krets forbundet med anoden i-.Geiger-Muller-røre t via en dobbelt-transistorbryter, idet den ene av transistorbryterene er 'forbundet- med' en spenningskilde med- relativt høy spenning mens den andre bryteren er forbundet med en spenningskilde med relativt lav spenning....
4. 4. -Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at pulsbredden er i om-rådet på fra 5 til 6 mikrosekunder.
5. 5. Anordning for redusering av dødtiden i et Geiger-Muller-rør karakterisert ved en samvirkende kombinasjon av ~spennihg~skiider ~ meå -relativt høy og relativt

   lav spenning og innrettet til å bli forbundet med anoden i et Geiger-Muller-rør,

   en monostabil krets som er forbundet med hver av spenningskildene og som omfatter en bryteranordning som omfatter en dobbelt-transistorbryter, hvilken bryteranordning muliggjør kobling av den ene eller den andre, men ikke begge samtidig, av spenningskildene til anoden i Geiger-Muller-røret, og

   en forsterker innrettet til å bli innkoblet mellom den monostabile kretsen og anoden i Geiger-Muller-røret.
6. 6. Anordningen som angitt i krav 5, karakterisert ved at den også innbefatter et Geiger-Muller-rør.