-
Batteriebetriebenes Meßgerät für ionisierende Strahlung Für Strahlungsmessungen
im Gelände oder an Orten, wo ein Anschluß an das Lichtnetz nicht möglich ist, werden
batteriebetriebene Meßgeräte benutzt.
-
Diese tragbaren Geräte sollen möglichst klein und leicht sein und
eine lange Lebensdauer ohne Batteriewechsel ermöglichen. Dabei werden Batterien
mit geringer Spannung verwendet, und die benötigte Hochspannung für das strahlungsempfindliche
Organ wird mit transistorbestückten Gleichspannungswandlern erzeugt. Derartige Gleichspannungswandler
sind an sich bekannt. Für eine zuverlässige Eichung des Meßgerätes ist jedoch die
Stabilisierung der erzeugten Hochspannung gegen Batteriespannungsschwankungen und
Belastungsänderungen nötig.
-
Bei bereits bekannten Schaltungen zur Stabilisierung fließt dauernd
Strom durch das Spannung normal, und die Batterie, welche diesen Strom liefern muß,
wird dadurch unhandlich groß. Bei weiteren bekannten Schaltungen zur Stabilisierung
werden Zenerdioden, Neumannzellen oder Koronastabilisatoren als Spannungsnormale
verwendet. Diese Spannungsnormale besitzen den Nachteil, daß sie relativ teuer sind
und sich daher für einfache Strahlungsmesser nicht eignen.
-
In einem batteriebetriebenen Meßgerät für ionisierende Strahlung,
bei dem ein stabilisierter, mit Transistoren bestiickter Gleichspannungswandler
aus einer niedrigen Batteriespannung die Hochspannung für das strahlungsempfindliche
Organ erzeugt, ist der erfindungsgemäße Gedanke dadurch gekennzeichnet, daß zur
Stabilisierung der Hochspannung von einem Teil der Sekundärwicklung bzw. von einer
zusätzlichen Sekundärwicklung des Übertragers im Gleichspannungswandler die Impulse
in der Sperrphase über einen in Flußrichtung gepolten Gleichrichter einem Kondensator
zugeführt werden, daß mit diesem Kondensator eine Glimmlampe verbunden ist, wobei
der Kondensator periodisch zunächst durch die Impulse der Sperrphase bis zur Zündspannung
der Glimmlampe aufgeladen wird und sich dann über diese Glimmlampe bis zu deren
Brennspannung entlädt.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung steuert der durch die-Glimmlampe
fließende Strom obengenannten Transistor. Vor der Zuführung zum Transistor ist es
zweckmäßig, diesen Strom zu verstärken. Ferner sind Maßnahmen getroffen, die die
Glimmlampe vor sichtbarem und ultraviolettem Licht schützen, da dieses Licht bekanntlich
die Zündspannung der Glimmlampe beeinflußt.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele
darstellen, näher erläutert.
-
Die Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Strahlungsmeßgerätes
nach der Erfindung. Wenn der
Schalter 1 geschlossen wird, fließt ein langsam ansteigender
Strom von der Batterie 2 durch die Primärwicklung 5 des übertragers 3 und die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 8. Die in der Rückkopplungswicklung 4 des Übertragers 3 induzierte
Spannung treibt durch die Emitter-Basis-Strecke des (Schalt-) Transistors 8 und
den einstellbaren Widerstand 9 einen Strom, der den Transistor 8 weiter öffnet,
bis der Kollektorstrom im Transistor 8 seinen Höchstwert erreicht (Stromflußphase).
Dann bricht die Spannung in der Wicklung 4 zusammen, und der Transistor 8 wird gesperrt.
Das schnelle Absinken des Stromes in Wicklung 5 erzeugt in den Wicklungen 6 und
7 eine Spannungsspitze, die über den Gleichrichter 10 den Glättungskondensator 11
auflädt (Sperrphase).
-
Dabei ist zu beachten, daß der Glättungskondensator 11 nur während
der Sperrphase aufgeladen wird. Derartige an sich bekannte Gleichspannungswandler
werden als Sperrwandler bezeichnet. Der Kondensator 12 erhöht den Wirkungsgrad des
Gleichspannungswandlers. Wenn die ionisierende Strahlung im Geiger-Müller-Zählrohr
13 Entladungen hervorruft, fließen die Stromimpulse über den Zählrohrwiderstand
14, das Geiger-Müller-Zählrohr 13 und das Anzeigegerät 15, das beispielsweise die
Dosisleistung in r/h anzeigt.
-
Der Kondensator 16 glättet dabei die statistischen Schwankungen der
Impulse. Am einstellbaren Widerstand 17 kann die Empfindlichkeit des Meßgerätes
eingestellt werden. Die negativen Spannungsspitzen in der Sekundärwicklung 6 des
Ubertragers 3, während der Sperrphase, laden über den in Flußrichtung gepolten
Gleichrichter
18 auch den Kondensator 19 auf, bis die an ihm liegende Spannung die Zündspannung
der Glimmlampe 20 überschreitet. Dann entlädt sich der Kondensator 19 über die Glimmlampe
20 bis zu deren Brennspannung. Der Entladungsstrom fließt durch die Glimmlampe 20,
die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 8 und die Primärwicklung 5 des Üi>ertragers
3 nach Masse. Dieser Entladungsstrom verhindert, daß der Transistor 8 während der
Stromflußphase ganz geöffnet wird. Hierdurch wird die Stromaufnahme des Gleichspannungswandlers
aus der Batterie und damit die erzeugte Hochspannung am Glättungskondensator 11
verringert. Die Stabilisierungsschaltung wirkt also in zweifacher Weise auf diese
Hochspannung ein, wenn diese den Sollwert überschreitet. Ein Teil der vom Gleichspannungsteil
gelieferten Leistung wird durch den über den Gleichrichter8 abfließenden Strom dem
Hochspannungsteil entzogen. Die Stromaufnahme des Gleichspannungswandlers aus der
Batterie geht dabei zurück. Der Leistungsverbrauch dieser Stabilisierungsschaltung
ist gering, denn durch die Glimmlampe 20 fließen nur sehr kurze Stromimpulse.
-
Die Schaltung nach Abb. 2 stellt eine Weiterentwicklung der Schaltung
nach Abb. 1 dar. Gleich wie in der Schaltungsanordnung nach Abb. l fließt in der
Stromflußphase der Strom aus der Batterie 21 über die Primärwicklung 24 des Übertragers
22, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 27 und den Schalter 28. Die in
der Rückkopplungswicklung 23 des Übertragers 22 induzierte Spannung treibt den Strom
durch die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 27 und den einstellbaren Widerstand
29. In der Sperrphase laden die Spannungsspitzen in den Sekundärwicklungen 25 und
26 über die Verdopplerschaltung, die aus den beiden Gleichrichtern 30 und 31, den
Kondensatoren 32 und 33 und dem Widerstand 34 besteht, den Glättungskondensator
35 auf. Die von der ionisierenden Strahlung ausgelösten Stromimpulse fließen über
das Geiger-Müller-Zählrohr 36, den Zählrohrwiderstand 37, den Verstärker 38 und
das Anzeigegerät 39. Die Kondensatoren 40 und 41 und der einstellbare Widerstand
42 haben die gleichen Aufgaben wie die entsprechenden Bauelemente 12,16 und 17 der
Abb. 1. Die negativen Spannungsspitzen in der Sekundärwicklung 25 des Übertragers
22 während der Sperrphase laden über den in Flußrichtung gepolten Gleichrichter
43 auch den Kondensator 44 auf, bis die an ihm liegende Spannung die Zündspannung
der Glimmlampe 45 überschreitet. Dann entlädt sich der Kondensator 44 über die Glimmlampe
45, die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 46 und den Widerstand 47. Der
Steuertransistor 46 wird dabei geöffnet, und der Strom über den Widerstand 47, die
Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 46 und den in Flußrichtung gepolten
Gleichrichter 48 sperrt den Transistor 27, so daß die Hochspannung am Glättungskondensator
35 nicht weiter ansteigen kann. Der Heißleiter 49 stabilisiert in Verbindung mit
dem Emitterwiderstand 47 den Arbeitspunkt des
Steuertransistors 46 gegen Temperaturschwankungen,
während der Kondensator 50 die Impulse aus der Glimmlampe 45 glättet.
-
Die Zündspannung der Glimmlampe wird durch sichtbares und ultraviolettes
Licht beeinflußt. Um Schwankungen der Hochspannung für das strahlungsempfindliche
Organ zu verhindern, sind daher Maßnahmen zu treffen, die die Glimmlampe vor sichtbarem
und ultraviolettem Licht schützen.
-
Die Erfindung ermöglicht den Bau von handlichen Strahlungsmeßgeräten
mit langer Betriebsdauer ohne Batteriewechsel. Mit den beschriebenen Beispielen
sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung nicht erschöpft. Der Entladungsstrom
durch die Glimmlampe kann auch über einen mehrstufigen Transistorverstärker dem
Schalttransistor zugeführt werden und an Stelle der vorgesehenen p-n-p-Transistoren
können auch n-p-n-Transistoren treten, wenn Batterie und Gleichrichter entsprechend
umgepolt werden.
-
PATENTANSPROCHE: 1. Batteriebetriebenes Meßgerät für ionisierende
Strahlung, bei dem ein stabilisierter mit Transistoren bestückter Gleichspannungswandler
aus einer niedrigen Batteriespannung die Hochspannung für das strahlungsempfindliche
Organ erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Hochspannung von
einem Teil der Sekundärwicklung bzw. von einer zusätzlichen Sekundärwicklung des
Übertragers im Gleichspannungswandler die Impulse in der Sperrphase über einen in
Flußrichtung gepolten Gleichrichter einem Kondensator zugeführt werden, daß mit
diesem Kondensator eine Glimmlampe verbunden ist, wobei der Kondensator periodisch
zunächst durch die Impulse der Sperrphase bis zur Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen
wird und sich dann über diese Glimmlampe bis zu deren Brennspannung entlädt.
-
2. Batteriebetriebenes Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der durch die Glimmlampe fließende Strom den Transistor steuert.
-
3. Batteriebetriebenes Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der durch die Glimmlampe fließende Strom vor der Zuführung zum Transistor verstärkt
wird.