Messvorrichtung mit einer auf eine Strahlung ansprechenden Detektorröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mess vorrichtung mit einer auf eine Strahlung ansprechenden Detektorröhre, welche in Reihe Illit einem Widerstand an einer Speisequelle angeschlossen ist, wobei dieser Widerstand leichzelüg vom Strom einer gesteuerten Ent ladungtsröhre durchflossen wird, an deren Steuergitter eine von den in der Detektorröhre anftretenden Stromimpulsen abgeleitete Span lung wirksam ist. Die Detektorröhre kann z. B. auf aus Photonen oder aus Korpuskularteilchen bestehende Strahlen ansprechen, ins I) esondere eine nach Art der Geiger-Müller- Köhren ausgebildete Ionisationsröhre sein.
Es kann sieh aber auch um eine Photozelle odereine Sekandäremissionsröhre handeln.
Die Speisespannung für die bei derartigen Alessvorriehtungen meistens verwendeten Ioni sationsröhren, die in der Praxis zwischen einigen hundert und einigen tausend Volt schwankt, wird oft einem Regelgerät entnom mein, das eine Spannung liefert, die genau einstellbar und von Netzspannungsänderungen unabhängig ist. Dies ist erforderlich, weil sowohl die Grösse als auch die Zahl der unter dem Einfluss der Strahlung auftretenden, im fulsförmigen Entladungen von der Speisespannung abhängig ist. Ein solches Regelgerät ist jedoch, besonders für hohe Spannung, teuer mld kompliziert.
Wird eine nichtselbsterlöschende Detek- torröhre mit einer Schwellenspannung von z. B. 900 V verwendet und wird eine Speisespannung von 1000 V angewendet, so wird gewöhnlieh dem Messinstrument ein von der Dif fercnzspannung von 100 V abgeleiteter Strom zugeführt, welcher der sogenannten Löschschaltung entnommen wird. Bei einer Netz spannungsschwankung von etwa 50/0 wird die Speisespannung zwischen 950 und 1050 V schwanken, und die Differenzspannung schwankt also zwischen 50 und 150 V.
Die Amplitude eines von dieser Differenzspannung abhängigen Impulses wird also um einen Faktor 3 wachsen können, was Schwierigkeiten bereiten kann. Ändert sich die Speisespannung, so nimmt ferner nicht nur der Strom während des Impulses zu, sondern im allgemeinen auch die Impulsdauer. Der bei einer konstanten Strahlung das Messinstrument durchfliessende Strom kann dann sogar bis quadratisch von dem Unterschied zwischen
Speisespannung und Schwellenspannung ab hängig sein.
Noch grössere Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn sieh die Schwellenspannung, die stark von der Gasfüllung der Ionisationsröhre abhängig ist, ändert. Im allgemeinen wird in diesem Fall die Speisespannung nachträg- lich abgegliehen werden können, aber es lie gen auch Fälle vor, in denen dies nicht mög lich ist, z. B. wenn ein auf Radioaktivität zu prüfendes Gas als Gasfüllung für eine Ioni sationsröhre verwendet wird, indem bewirkt wird, dass es die Ionisationsröhre durchströmt.
Zwar ist es bekannt, in diesem Fall einen selbsttätigen nachträglichen Abgleich der Speisespanomg zu sichern, aber dies bedingt recht verwickelte Anordnungen. Es wird z. B. eine zweite Ionisationsröhre vorgesehen, die von demselben Gas durchströmt wird und die ausserdem ein radioaktives Präparat enthält.
Die Erfindung hat allgemein den Zweck, den Einfluss von Schwankungen der Betriebsbedingungen der Detektorröhre, insbesondere von Schwankungen von deren Speisespannung, auf verhältnismässig einfache Art herabzusetzen. Gemäss der Erfindung ist die Messvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Steuergitterkreis der Entladungsröhre Vorspannungsmittel enthält, welche dem Gitter eine negative Vorspannung erteilen, nebst einem ebenfalls im Kreise der Detektorröhre geschalteten Widerstand, welcher im Ausgangskreis eines Verstärkers für die Impulsspannung geschaltet ist, das Ganze derart, dass beim Auftreten eines Impulses die Entladungsröhre stromleitend wird und die Spannung über die Detektorröhre so weit herabgesetzt wird, dass der Strom in dieser Röhre gelöscht wird,
und wobei ferner ein Kondensator vorhanden ist, welcher bewirkt, dass die im Augenblick des Ansprechens der Detektorröhre in deren Speisekreis vorhandenen Spannungen sich nicht nnmittelbar wieder herstellen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Schaltung angegeben, bei der die Impulshöhe und die Impulsbreite unabhängig von der Speisespannung sind.
Die Fig. 2 zeigt eine Variante der Schaltung nach Fig. 1.
Fig. 3 gibt eine Schaltung, welche insbesondere geeignet ist, wenn nur wenige Impulse pro Zeiteinheit auftreten.
In Fig. 1 ist 1 eine Ionisationsröhre, welche von der Batterie 10 gespeist wird. Die Röhre 2 dient zur Verstä. rklmg der über dem Widerstand 3 auftretenden impulsförmigen Spannung, wenn die Röhre 1, z. B. unter der Einwirkung von radioaktiven Strahlen, in Tätigkeit kommt. Sobald der positive Impuls über dem im Kreise der Ionisationsröhre geschalteten Widerstand 3 die Spannung der Batterie 8, welche dem Steuergitter der Röhre 2 eine negative Spannung gibt, kompensiert, fliesst ein Strom durch diese Röhre, der einen verstärkten Spannungsimpuls am Widerstand 4 erzeugt.
Bei einer bekannten Schaltung wird der über den Widerstand 4 auftretende Spannungsabfall dazu bemltzt, die Röhre 1 zn löschen. Hier ist aber noch eine Entladungsröhre 7 vorhanden, welche als Triode dargestellt ist. Diese Röhre wird über den Widerstand 9 aus der Batterie 10 gespeist, und in ihrem Gitterkreis ist die Batterie 6 aufgenormen, welche eine negative Gittervorspannung liefert. Wenn die Spannung des über dem Widerstand 4 auftretenden verstärkten Spannungsimpulses ebenso gross ist als die Spannung der Batterie 6, so wird die Röhre 7 leiten, wodurch ein Spannungsabfall über dem Widerstand 9 entsteht, welcher einen sehr hohen Wert erreichen kann.
Die Spannung über der Ionisationsröhre 1 wird hierbei in solchem Masse herabgesetzt, dass die Röhre löscht. Sobald dies der Fall ist, velschwindet die Spannung über dem Widerstand 3. Der Strom der Röhre 2 nimmt somit plötzlich bis auf Null ab, wodurch auch der Spannungsabfall über dem Widerstand 4 verschwindet und die Röhre 7 ebenfalls gesperrt wird.
Aus obigem geht hervor, dass der Impuls über dem Widerstand 4 unabhängig von der in der : Batterie 10 gelieferten Speisespan- nung immer die gleiche Höhe hat, nämlich die wenige der Spannung der Batterie 6. Infolgedessen hat auch bei jedem Ansprechen der Röhre 1 der Strom durch das Messinstrument 15 dieselbe Höhe. Dagegen wäre in Ermangelung weiterer Massnahmen die Impulsbreite noch von der Spannung der Batterie 10 abhängig. Um auch diesen Einfluss zu vermeiden, ist ein Kondensator 13 vorgesehen, der von der Röhre 7 beim Eintreten eines Impulses schnell entladen, jedoch nur langsam über den Widerstand 9 wieder geladen wird.
Die im Augenblick des Ansprechens der Röhre 1 in deren Speisekreis vorhandenen Spannungen werden also erst nach einer gewissen Zeit wieder hergestellt, was den ge wünschen Effekt hat. Der Anodenkreis der Triode 2 enthält das bereits erwähnte Mess instrument 5. Der Ausschlag dieses Gerätes ist nun ausschliesslich von der Zahl der in der Ionisationsröhre erzeugten Impulse abhängig und nicht von der Spannung der Batterien 10 und auch nicht von demjenigen der Batterie 11, da der am Widerstand 4 auftretende Impuls konstant ist. Dagegen ist die Impulshöhe von der Spannung der Batterie 6 abhängig, mit der die Grösse des Impulses im Widerstand 4 Strom verglichen wird.
Die Spannung einer kleinen Vorspannungsbatterie schwankt aber praktisch viel weniger als diejenige der Speiscspannungsquellc 10, die meist nicht aus einer Batterie, sondern einem Gleichrichter besteht. Auch tritt keine die Schwankungen verstärkende Differeuzwirkung auf, wie bei der eingangs erwähnten Schaltung.
Es s ist möglich, die Spannung, mit welcher der Impuls verglichen wird, statt einer Batterie 6 indirekt dem Kondensator 13 zu entnehmen. Zu diesem Zweck wird seine Span ilung mittels eines hochohmigen Potentio neters 20 dem Gitter eines Verstärker-Elek trodcnsystems 21 zugeführt, das im Kolben der Röhre 7 untergebracht ist. Der verstärkte Strom erzeugt über dem Kathodenwiderstand 22 die negative Gittervorspannung der Röhre 7.
Wird in Fig. 2 der Widerstand 4 durch einen Kondensator überbrückt, so bleibt die Impulsgrösse unabhängig von der Speisespannung. Sie wird dann jedoch von der Ge sehwindigkeit abhängig, mit welcher die Im- pulse aufeinanderfolgen, so dass die Anzeige des Messgerätes 15 nicht mehr direkt proportional mit der Zahl der Impulse in der Zeiteinheit ist. Dies ist manehmal erwünscht, z. B. wenn ein grosser Messbereich umfasst werden soll.
Selbstverställdlieh können an Stelle der in den Figuren der Einfachheit halber dargestellten Triodenröhren Mehrgitterröhren verwendet werden.
Fig. 3 stellt eine Schaltung dar, die sich besonders gut für diejenigen Fälle eignet, in denen je Müiutc nur einige Impulse zählbar sein sollen, das Instrument 15 also z. B. nicht einen mittleren Strom misst, sondern Impulse zählt. In gewissen Fällen ist es dabei ein Nachteil, dass sich die Spannung an der Detektorröhre 1 bis zu praktisch der vollständig hohen Speisespannung steigern kann. Bei der Schaltung nach Fig. 3 wird dieser Nachteil vermieden.
Der Teil der Schaltung zur rechten der gestrichelten Linie ist zwischen den Impulsen als Spannungsregelgerät wirksam, so dass die Spannung am Kondensator 13 sich auf einen Wert einstellt, der annähernd gleich R1, + R18 X B Volt ist, wobei R17 und Rls Rls die Widerstandswerte der Widerstände 17 und 1.8 8 und B die Spannung der Batterie 19 sind.
Die Werte der Widerstände R17 und R1 8 wer- den derart bemessen, dass die Spannung am Kondensator 13 gerade etwas grösser wird als die Spannung, die während der Zählung einer genügenden Anzahl von Impulsen am Kon- densator 13 auftreten soll. Der beim Leitendwerden der Ionisationsröhren 1 am Widerstand 4 auftretende Spannungsimpuls wird mit der Spannung B der Batterie 19 ver glichen, indem die Diode 2 leitend wird, und der Kondensator 13 entlädt sich über die Röhre, sobald diese Spannungen praktisch einander gleich geworden sind.