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Einrichtung zum Messen der Rate des radioaktiven Zerfalls einer Probe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Rate des radioaktiven
Zerfalls einer Probe.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, durch welche
die Zeit, in welcher die Radioaktivität einer der Vorrichtung dargebotenen Probe
auf einen vorbestimmten Bruchteil der der Anfangs aktivität abgefallen ist, automatisch
gemessen werden kann, ohne daß zuerst der Pegel der Anfangsradioaktivität quantitativ
bestimmt wird, und die außerdem eine Anzeige dafür liefert, ob diese Zeit kürzer
oder länger als ein vorgegebener Zeitabschnitt ist.
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Es ist bereits bekannt, gasförmige Proben aus einem oder mehreren
Gasströmen abzuleiten und in einer Probenkammer vor den Detektor zu bringen.
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Die Strahlungsmeßvorrichtung liefert dort eine elektrische Meßgröße,
die proportional der Probenaktivität ist. Es ist weiter bekannt, diese Meßgröße
in einem Komparator mit einer gespeicherten Meßgröße zu vergleichen.
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Eine Einrichtung zum Messen der Rate des radioaktiven Zerfalls einer
Probe aus einem strömenden Medium mit Hilfe eines Komparators, der den Meßwert für
die Radioaktivität der vom Strömungslauf abgetrennten Probe mit einem in einer Speichervorrichtung
gespeicherten Meßwert laufend vergleicht, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die den Speicher zu einem um eine vorbestimmte
Verzögerung nach dem Abtrennen der Probe liegenden Zeitpunkt vom Meßgerät für die
Radioaktivität trennt, so daß der Speicher den zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Meßwert
speichert, daß ferner einer seits elektrische Mittel einen vorbestimmten Bruchteil
des gespeicherten Wertes, vorzugsweise den halben Wert, dem Komparator zuführen,
der andererseits ständig mit dem Meßgerät verbunden ist, daß weiterhin ein Zeitgeber
vorhanden ist, der einen mit dem Abtrennen der Probe beginnenden Zeitabschnitt vorgibt,
und daß schließlich Mittel vorgesehen sind, welche die vom Komparator ermittelte
Beziehung zwischen dem vorbestimmten Bruchteil des gespeicherten Wertes und dem
am Ende des von dem Zeitgeber vorgegebenen Zeitabschnitts vorliegenden augenblicklichen
Meßwert anzeigen. Dabei sind der Komparator und der Zeitgeber derart mit den Anzeigemitteln
verbunden, daß diese anzeigen, ob am Ende des vom Zeitgeber vorgegebenen Zeitabschnitts
der augenblickliche Meßwert größer oder kleiner als der vorbestimmte Bruchteil des
vorgespeicherten Wertes ist.
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Insbesondere weist die erfindungsgemäße Einrichtung für das strömende
Medium ein Leitungssystem auf, das aus zwei parallel angeordneten Zweigrohren besteht,
in denen elektromagnetisch betätigte Ventile angeordnet und so einstellbar sind,
daß in einer ersten Stellung das Medium durch das eine Zweigrohr strömt, in dem
eine Probenkammer mit zugeordnetem Strahlungsdetektor vorgesehen ist, wobei ein
zweiter Komparator den vom Detektor gelieferten Meßwert mit einem vorgegebenen Wert
vergleicht und beim Erreichen einer vorbestimmten Relation zwischen beiden Werten
die Ventile in eine zweite Stellung umschaltet, in der die Probe in der Probenkammer
vom Strömungslauf abgetrennt ist und das Medium durch das andere Zweigrohr strömt.
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Zweckmäßig weist die Speichervorrichtung eine selbsttätig auf Null
abgleichende Kompensationsanordnung auf, bei der ein Servomotor im Ausgangskreis
eines Summenverstärkers liegt, dessen einer Eingang mit dem Meßgerät für die Radioaktivität
verbunden ist und an dessen anderem Eingang eine vom Servomotor gesteuerte Spannung
liegt, wobei der Motor bei Nullabgleich einen elektrischen St-om; und Spannungswert
einstellt, der den zu speichernden Meßwert repräsentiert. Dabei kann der Servomotor
den
Strom- und Spannungswert an einem Potentiometer einstellen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert das Strahlungsmeßgerät
einen der Probenaktivität im logarithmischen Maßstab entsprechenden Meßwert, und
die Speichervorrichtung enthält eine Schaltungsanordnung, die zur Gewinnung des
dem Komparator zuzuführenden Wertes den gespeicherten Wert, der dem im Augenblick
der Probenabtrennung vom Meßgerät gelieferten Meßwert entspricht, um einen vorgegebenen
Faktor, vorzugsweise um den Faktor log 2, verringert.
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Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist zum Ausführen des Verfahrens
der Spaltproduktermittlung geeignet, wie sie in der französischen Patentschrift
1 313498 beschrieben ist, wo die Radioaktivitätszerfallsrate einer abgetrennten
Probe des Prüfströmungsmittels in bezug auf die Strahlungsenergien im Bereich von
1,5 bis 6 MeV gemessen wird.
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Besondere Ausführungsformen, die für diesen Zweck geeignet sind,
werden nun an Hand der die Erfindung an Beispielen wiedergebenden schematischen
Zeichnung näher erläutert, in welcher die drei Figuren verschiedene Ausführungsformen
der Schaltungsanordnung darstellen. Das Erfordernis ist in diesem Fall, daß Spaltprodukte
in einem Strom eines Strömungsmediums ermittelt werden, welches über dicht umhüllten
Kernbrennstoff geströmt ist, der einer Neutronenbestrahlung in einem Kernreaktor
ausgesetzt ist oder war.
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Für den Zweck des vorliegenden Beispiels wird angenommen, daß dieses
Strömungsmedium ein gasfönniges Kühlmittel ist, das von mindestens einem Brennstoff-
oder einem Prüfkanal hergeleitet ist, der z. B. ein umhülltes Brennelement enthält.
Vorzugsweise wird nur ein Teil des gasförmigen Kühlmittels, das geprüft werden soll,
abgezapft und durch ein Leitungssystem geleitet, mit dem die Detektorvorrichtung
in Verbindung steht.
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Das Leitungssystem weist Zweigrohre 11 und 12 auf; in dem Zweigrohr
11 ist ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 13 vorgesehen, und in dem Zweigrohr
12 sind zwei elektromagnetisch betätigte Ventile 14 und 15 an je einer Seite eines
in einem Behälter eingeschlossenen Szintillationszählers 16 und diesem dicht benachbart
vorgesehen, welcher eine Szintillatoranordnung, wie sie in der vorgenannten französischen
Patentschrift beschrieben und dargestellt ist, zusammen mit zwei diametral einander
gegenüberliegenden Fotovervielfacherröhren 29 und 30 aufweist. Die Dicke des verwendeten
Szintillators reicht aus, um Betateilchen mit Energien bis zu ungefähr SMeV zu absorbieren,
und die Fotovervielfacherröhren, die in dem Szintillationszähler vorgesehen sind,
sind in bekannter Weise mit einem Verstärker 31 und einem Ratemeter 32 verbunden,
wobei das letztere einen Diskriminator aufweist, der im vorliegenden Falle so eingestellt
ist, daß er Signale zurüchweist, die Strahlungen mit Energien unterhalb 2 MeV entsprechen.
Die Dicke des Szintillators einerseits und die Diskriminatorvorspannung andererseits
bestimmen den Bereich der Strahlenenergie, für welchen der Zähler empfindlich ist,
im vorliegenden Falle 2 bis 5 MeV, wobei die obere Grenze weniger klar umrissen
ist, da die Szintillatordicke keine scharfe Grenze ergibt.
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Die Ausgangsspannung des Ratemeters 32 stellt. nach ihrer Größe die
Zählrate oder den Pegel der
Radioaktivität in dem genannten Energiebereich dar, ist
jedoch durch die Ratemeter-Zeitkonstante verzögert, welche durch den Wert der Kapazität
33 und den Wert des Widerstands 34 bestimmt ist.
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Es bestehen parallele Verbindungen vom Ratemeterausgang zu drei funktionsmäßig
getrennten Einheiten, nämlich zu einer ersten Vergleichsschaltung, die eine Doppeltriode35
aufweist und die die Abtrennung und darauffolgende Zerfallsratemessung einer Gasprobe
auslöst, ferner zu einem Speicherkreis, der einen Speicherverstärker 36 zum Speichern
der bei Beginn der Zerfallsratemessung herrschenden Ratemeter-Ausgangsspannung aufweist,
und schließlich zu einer zweiten Vergleichsschaltung, die eine Doppeltriode37 aufweist
und zum Vergleichen der gespeicherten Ausgangsspannung mit der augenblicklichen
Ausgangsspannung des Ratemeters dient.
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Im einzelnen betrachtet ist bei der ersten Vergleichsschaltung an
die Anoden der Doppeltriode 35 ein Relais 38 mit zwei Arbeitskontakten 38 a und
38b geschaltet, wobei der erste dieser Kontakte in dem Erregerkreis eines Zeitverzögerungselementes
liegt, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem abfallverzögerten
Relais 39 besteht, und wobei der andere dieser Kontakte in dem Erregerkreis eines
Startrelais 40 liegt, derart, daß er in Reihe mit einem Haltekontakt 40a dieses
Relais geschaltet ist. Eine vorgegebene Spannung wird durch eine Konstantspannungsquelle
42 einem der Gitter der Doppeitriode 35 zugeführt, so daß dann, wenn die dem anderen
Gitter zugeführte Ratemeter-Ausgangsspannung auf den gleichen Wert wie die vorgegebene
Spannung ansteigt, das Relais 38 entregt wird. Die Verzögerungscharakteristik des
Relais 39 verzögert das Öffnen des Einzelunterbrecherkontaktes 39a um ungefähr 5
Sekunden.
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Im Speicherkreis liegt der Ruhe- bzw. Unterbrecherkontakt39a im Erregerkreis
eines Speicherrelais 43, welches einen ersten Unterbrecherkontakt 43 a in der Verbindung
der Ratemeter-Ausgangsklemme mit dem Speicherverstärker 36 und einem zweiten Unterbrecherkontakt
43 b in Reihe mit einem Widerstand 44 hat, der parallel zu einem Kondensator 45
an den Speicherverstärker geschaltet ist. Im Speicherverstärker werden thermionische
Röhren verwendet, um eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz
zu gewährleisten.
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In der zweiten Vergleichsschaltung ist das eine der beiden Gitter
der Doppeltriode 37 unmittelbar an die Ratemeter-Ausgangsklemme geschaltet, während
das andere Gitter mit der Speicherverstärkerausgangsklemme über einen Widerstands-Spannungsteiler
46, 47 verbunden ist, durch welchen die Spannung, die diesem Gitter zugeführt wird,
auf die Hälfte der Speicherverstärker-Ausgangsspannung reduziert wird.
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An den Anoden der Doppeltriode 37 ist ein Relais 48 angeschaltet,
welches Arbeitskontakte 48 a und 48b hat, die beide in einem Alarmkreis liegen,
der nunmehr beschrieben werden soll.
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Im Alarmstromkreis befinden sich ein Ruhe- bzw.
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Unterbrecherkontakt 40 b und ein Arbcitskontakt 40c des Startrelais
40, wobei ersterer in Reihe mit einem Arbeitskontakt 49 a eines Relais 49 im Hauptkreis
eines Uhrmotors 50 und der letztere in einem Erregerkreis eines Relais 51 angeordnet
ist, derart, daß er in Reihe mit einem Haltel;ontakt 51 a dieses Relais liegt. Ein
Unl:erbrecherkontakt ã2, der von dem Uhrmotor 50 gesteuert wird, ist in einem Erregerkreis
eines
weiteren Relais 53 angeordnet, wobei dieser Kontakt automatisch geöffnet wird, wenn
der Motor eine vorbestimmte Zeit gelaufen ist, nachdem er durch Schließen seines
Stromkreises in Bewegung gesetzt worden ist, und wobei dieser Kontakt beim Zurückstellen
des Uhrmotors in die Bereitschaftsstellung für den darauffolgenden Arbeitsgang wieder
geschlossen wird.
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Jedes der Relais 40, 49 und 51 kann über entsprechende Kontakte eines
Rückstellschalters 54 erregt werden, beim Startrelais 40 ist ein weiterer Erregerstromkreis
über einen Unterbrecherkontakt 53 a des Relais 53 in Reihe mit einem Arbeitskontakt
48 a des Relais 48 vorgesehen. Der Haltestromkreis des Relais 49 über seinen Haltekontakt
49 b wird über zwei parallele Wege geschlossen, deren einer den Schließkontakt 48
b des Relais 48 und deren anderer einen Schließkontakt 53 b des Relais 53 enthält.
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Die Relais 49 und 51 besitzen Kontakte, die in einem Lampenanzeigerstromkreis
zusammenarbeiten, welcher drei Lampen 4, 5 und 6 aufweist. Die Lampe 4 zeigt durch
ihr Leuchten an, daß die Meßeinrichtung eingeschaltet ist und normal arbeitet; die
Lampe 5 zeigt, wenn sie leuchtet, an, daß eine Radioaktivität, welche eine Zerfallsratenmessung
ausgelöst hat, nicht von Spaltprodukten herrührt, und die Lampe 6 zeigt, wenn sie
leuchtet, an, daß eine derartige Radioaktivität von Spaltprodukten herrührt.
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Die Steuerung dieser Lampen durch die Relaiskontakte 49 c, 51 b und
51 c soll im nachstehenden unter Erläuterung des Betriebs der Meßeinrichtung näher
beschrieben werden.
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Im Netzkreis der elektromagnetisch betätigten Ventile 13, 14 und
15 steuert ein Arbeitskontakt 404 des Startrelais die Erregung des Ventils 13, und
ein Arbeitskontakt 40 e des gleichen Relais steuert gleichzeitig die Erregung der
Ventile 14 und 15, wobei das Ventil 13 im entregten Zustand geöffnet und im erregten
Zustand geschlossen ist, während für die Ventile 14 und 15 das Entgegengesetzte
gilt. Demzufolge fließt, wenn das Startrelais 40 normal erregt ist, gasförmiges
Kühlmittel, das in das Leitungssystem eintritt, durch das Zweigrohr 12, wogegen
beim Entregen der Kühlmittelstrom durch das Zweigrohr 11 umgeleitet und eine Gasprobe
zwischen den Ventilen 14 und 15 abgetrennt wird.
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Um die Meßeinrichtung für automatischen Betrieb vorzubereiten, wird
der Rückstellschalter 54 betätigt, um die Relais 40, 49 und 51 zu erregen, welche
über ihre entsprechenden Haltekontakte 40 a, 49 b und 51 a erregt bleiben. Wenn
das Startrelais 40 somit erregt ist, strömt das Gas durch das Zweigrohr 12, und
wenn dessen Aktivität am Ausgang des Ratemeters 32 eine Spannung ergibt, die einem
normalen Untergrundpegel der Radioaktivität entspricht, werden die Relais 38 und
48 im ersten und im zweiten Vergleichskreis ebenfalls erregt; als Folge davon, daß
das Relais 38 erregt wird, werden sowohl das Verzögerungsrelais 39 als auch das
Speicherrelais 43 erregt. Da der Uhrmotor 50 so eingerichtet ist, daß er bei Unterbrechung
seines Stromkreises sich selbst zurückstellt, wird der Kontakt 52 geschlossen und
somit das Relais 53 erregt. Somit sind während des Normalbetriebes alle Relais erregt,
und die über den geschlossenen Kontakt 51 b erleuchtete Lampe 4 zeigt den Normalzustand
an.
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Wenn ein bedeutender Anstieg der Radioaktivität des durch den Szintillationszähler
strömenden Gases
erfolgt und ein Pegel erreicht wird, der dem ungefähr Vier- bis
Fünffachen des normalen Untergrundpegels entspricht, so wird die Ratemeter-Ausgangsspannung
etwa gleich der der Doppeltriode 35 zugeführten Vergleichsspannung, so daß das Relais
38 entregt wird und mit seinem Kontakt 38 b den Haltestromkreis des Startrelais
40 unterbricht. Das Startrelais wird daher entregt, wobei sein offener Haltekontakt
40 a ein Wiedererregen durch das Relais 38 verhindert, und das Öffnen der Kontakte
40 d, 40 e verursacht ein unmittelbares Umkehren der entsprechenden Stellungen der
Ventile 13, 14 und 15, wodurch eine Probe des Gases an der Szintillatoranordnung
abgetrennt und die Strömung durch das Zweigrohr 11 umgeleitet wird. Durch Schließen
des Kontaktes 40 b des Startrelais wird der Versorgungskreis des Uhrmotors 50 über
den Arbeitskontakt 49 a des zu dieser Zeit erregten Relais 49 geschlossen, und durch
Öffnen des Kontaktes 40 c wird der Haltekreis des Relais 51 unterbrochen. Dieser
letztere Arbeitsgang bewirkt, daß die »Normal«-Lampe 4 durch Öffnen des Kontaktes
51 b gelöscht und die »Andere-Aktivität«-Lampe 5 an ihrer Stelle über den Kontakt
51 c und den Umwechselkontakt 49 c des gegenwärtig erregten Relais 49 erleuchtet
wird. Bei den dann vorliegenden Bedingungen ist sonach der Uhrmotor in Bewegung
gesetzt worden, um seinen vorbestimmten Zeitabschnitt zu messen, eine parallel zum
Uhrmotor 50 liegende Lampe 57 leuchtet zugleich mit der »Andere-Aktivität«-Lampe
5 auf, und infolge des Öffnens des Kontaktes 38 a beim Entregen des Relais 38 wird
auch das Verzögerungsrelais 39 entregt und daher zum Öffnen seines Kontaktes 39
a nach einer Zeitverzögerung von ungefähr 5 Sekunden vor'oereitet.
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Während dieser Verzögerungszeit hat der Exponentialanstieg der Ratemeter-Ausgangsspannung
in Ansprecherwiderung auf den Anstieg der Radioaktivität seinen Gleichgewichtswert
erreicht, und die Ausgangsspannung fängt an, gemäß der Zerfallsrate der Radioaktivität
der abgetrennten Probe abzufallen.
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Da erst dann, wenn das Verzögerungsrelais 39 seinen Kontakt 39 a öffnet,
um das Speicherrelais 43 zu entregen, die Speicherung im Speicherverstärker 36 durch
Öffnen der Kontakte 43 a und 43b eingeleitet wird, ist die Ratemeter-Ausgangsspannung,
welche auf diese Weise gespeichert wird, der Gleichgewichtswert oder ein Wert, der
kurz danach auftritt, wobei dieser Wert an dem Kondensator 45 festgehalten wird.
Durch den Widerstands-Spannungsteiler 46, 47 wird eine Spannung, die gleich der
Hälfte des gespeicherten Wertes ist, dem Vergleichsverstärker 37 übermittelt.
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Wenn die abfallende Ausgangsspannung aus dem Ratemeter gleich dem
halben im Speicherverstärker gespeicherten Wert wird, verursacht der Vergleichsverstärker37,
daß das Relais 48 entregt wird und ein Signal dafür abgibt, daß dieser Zustand erreicht
ist. Der Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Zerfallsratemessung, d. h. der Augenblick,
wo eine Speicherung im Speicherverstärker 36 erfolgt und wo dieses Signal gegeben
wird, ist die Halbwertszeit der Radioaktivität der abgetrennten Gasprobe. Wenn diese
Halbwertszeit weniger als 5 Minuten beträgt, d. h. weniger als der Zeitabschnitt,
der durch den Uhrmotor 50 abgemessen wird (nach Abzug der Verzögerung des Verzögerungsrelais
39), so liegt eine kurze Halbwertszeit vor, die annehmen läßt, daß Spaltprodukte
in der Probe vorhanden sind.
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Nach Beendigung der Periode, die durch den Uhrmotor 50 gemessen wird,
verursacht ein Öffnen der Unterbrecherkontakte 52 eine Entregung des Relais 53.
Wenn die Erregung des Relais 48 dann noch nicht stattgefunden hat, wird das Startrelais
40 über die Kontakte 53 a und 48 a sofort wieder erregt und über seinen Haltekontakt40a
und den Kontakt 38 b des Relais 38 erregt gehalten, welches vorher wieder erregt
worden ist, wenn die Ratemeter-Ausgangsspannung unter die dem ersten Vergleichsverstärker
zugeführte vorgegebene Spannung abfällt. Das Unterbrechen des Uhrmotor-Speisekreises
am Kontakt 40 b veranlaßt die automatische Rückstellung des Motors, wodurch die
Uhrkontakte 52 wieder geschlossen und das Relais 53 wieder erregt wird; durch Öffnen
des Kontaktes 53 a beim Entregen des Relais 53 wird nochmals die Entregung des Startrelais
40 vom Relais 38 abhängig gemacht. Die Stellungen oder Zustände der Ventile 13,
14 und 15 werden für den Normalbetrieb durch Wiederschließen der Kontakte 40 d und
40 e wiederhergestellt. Der übrige Teil der Vorrichtung ist nun ebenfalls in den
Zustand für den Normalbetrieb zurückgebracht worden, mit dem Unterschied, daß das
Relais 51 entregt bleibt und demzufolge das Leuchten der »Andere-Aktivität«-Lampe
fortdauert und nach Erlöschen der Uhrmotorlampe 57 anzeigt, daß die Zerfallsratemessung
mit einem negativen Ergebnis hinsichtlich des Vorliegens einer Spaltproduktaktivität
abgeschlossen ist.
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Wenn die Erregung des Relais 48 auftritt, bevor der durch den Uhrmotor
50 gemessene Zeitabschnitt abgeschlossen ist, wird durch Öffnen des Kontaktes 48
a der Wiedererregerkreis des Startrelais 40 über den Kontakt 53 a unterbrochen,
und durch Öffnung des Kontaktes 48 b wird die Entregung des Relais 49 beim Unterbrechen
des Kontaktes 53 b vorbereitet; somit werden beim Öffnen des Uhrkontaktes 52 am
Ende der abgemessenen Zeitperiode die Relais 49 und 53 gleichzeitig entregt, und
der Kontakt 49 a des ersteren unterbricht den Uhrmotor-Speisestromkreis. In seiner
Abfall-Stellung verursacht der Wechselkontakt 49 c des Relais 49, daß die »Spaltprodukt<-Lampe
6 an Stelle der »Andere-Aktivität«-Lampe 5 aufleuchtet, wobei der Stromkreis der
»Normal«-Lampe 4 am offenen Kontakt 51 b unterbrochen bleibt. Daher wird bei Beendigung
der Zerfallsratemessung eine Anzeige gegeben, daß Spaltprodukte in der abgetrennten
Gasprobe vorhanden sind.
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Im Interesse der Sicherheit sind in dieser Anordnung im Normalzustand
alle Relais erregt, um sicherzustellen, daß im Fall des Versagens eines der Relais
eine durch Leuchten der »Spaltprodukt«-Lampe angezeigte Alarmanzeige entweder unmittelbar
oder spätestens bei dem nächsten Schaltungsarbeitsgang (z. B. im Fall eines Versagens
des Relais 48) auftritt. Vorzugsweise sind alle Relais doppelt gewickelt und die
Wicklungen so geschaltet, daß sie parallel arbeiten können, aber jede das Relais
einzeln betätigen kann.
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Es ist vorteilhaft, einen weiteren Szintillationszähler oder einen
sonstigen Zähler 58 zum Messen von ionisierenden Strahlungen in dem Leitungssystem
stromabwärts zu den Zweigrohren 11 und 12 einzubauen. Von Hand zu betätigende EIN-AUS-Ventile
59a und 59D ermöglichen es, daß der Gasstrom entweder durch eine abgeschirmte Kammer,
die den Szintillator dieses Szintillationszählers ent-
hält, hindurch- oder an dieser
vorbeigeleitet wird, wobei in dieser Kammer auch noch ein Filter (nicht gezeigt)
angebracht ist. Der Zähler58 ist weniger empfindlich als der Zähler 16 und geeignet,
z. B. durch Verwendung eines Kristalls aus Natriumjodid als Szintillator die Emission
von Gammastrahlen aus festem Material zu messen, das an dem Filter abgeschieden
wird. Wenn der zusätzliche Zähler 58 in Betrieb ist, wird eine Prüfung auf weitere
plötzliche Anstiege der Radioaktivität aufrechterhalten, solange der Zähler 16 mit
dem Messen einer abgetrennten Probe beschäftigt ist. Der zusätzliche Zähler ist
außerdem imstande, einen kurzen Radioaktivitätsstoß anzuzeigen, auf welchen der
Zähler 16 wegen seiner eingebauten Verzögerung nicht genügend anspricht.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 2 bestehen Verbindungen von dem Ausgang
des Ratemeters 32, dessen Zeitkonstante durch die Kapazität33 und den Widerstand
34 bestimmt ist, einerseits mit einer ersten Vergleichsschaltung, die auf der Doppeltriode
35 basiert, und andererseits mit einem Gleichstrom-Summierungsverstärker 60 über
den Arbeitskontakt 43 a des Relais 43, wobei dieses Relais durch Erregen des Relais
38 zu erregen ist, welches mit Hilfe des ersten seiner zwei Arbeitskontakte 38 a
und 38b bewirkt, daß der Erregerkreis des Relais 43 über ein Zeitverzögerungselement
geschlossen wird, welches in Form des Relais 39 von geringem Widerstand mit einem
Arbeitskontakt 39a im Erregerstromkreis des Relais 43 liegt.
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Der einzige Ausgangsanschluß des Summierungsverstärkers 60 ist über
den zweiten Arbeitskontakt 43b des Relais 43 an einen Gleichstrom-Servomotor 61
geschaltet, um diesen anzutreiben; dieser Servomotor ist mit zwei gemeinsam verschiebbaren
Anzapfungen zweier Potentiometer 62 und 63 gekoppelt, die parallel zwischen einem
positiven Potential und Erde angeordnet sind. Der Schieber des Potentiometers 62
hat eine Rückkopplungsverbindung 64 zum Summierungsverstärker, und die Anordnung
ist so getroffen, daß ein Fehlersignal, das aus dem Unterschied zwischen den Potentialen
des Ratemeters und der Rückkopplungsverbindung besteht, durch den Verstärker verstärkt
wird und zum Antrieb des Servomotors in dem Sinne wirkt, daß dadurch der Fehler
verringert wird; diese Anordnung bildet daher ein nach Null strebendes Servosystem
mit geschlossener Rückkopplungsschleife, welches am Schieber des Potentiometers
63 eine Spannung ergibt, die gleich der Ratemeter-Ausgangsspannung ist. Dieser Schieber
ist mit dem Widerstands-Spannungsteiler 46, 47 verbunden, mittels dessen nur die
Hälfte der Schieberspannung dem entsprechenden Gitter der Doppeltriode 37 übermittelt
wird, welche die Basis der zweiten Vergleichsschaltung bildet, wobei das andere
Gitter dieser Röhre eine direkte Verbindung mit dem Ratemeterausgang hat.
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Wenn angenommen wird, daß alle Relais anfänglich erregt werden, baut
das nach Null strebende Servosystem eine Spannung auf, die gleich der am Schieber
des Potentiometers 63 auftretenden Ratemeter-Ausgangsspannung ist, so daß am rechten
Gitter der Doppeltriode 37 die Spannung ungefähr die Hälfte der Spannung am linken
Gitter ist und daher das zugeordnete Relais 48 ebenfalls erregt wird.
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Wenn die Ratemeter-Ausgangsspannung genügend ansteigt, um eine Entregung
des Relais 38 zu bewirken,
dann wird durch das darauffolgende Öffnen
des Kontaktes 38b unmittelbar der zeitliche Ablauf der vorgegebenen Periode durch
den Uhrmotor (in F i g. 2 nicht dargestellt) eingeleitet, aber erst nach der Verzögerung
von 5 Sekunden der Freigabe des Relais 39 ist die Verbindung des Servosystems mit
dem Ratemeter durch Öffnen der Kontakte 43 a und 43 b unterbrochen. Demzufolge entspricht
die Spannung, die als gespeicherter Wert am Schieber des Potentiometers 63 wiedergegeben
wird, einem stabilen Wert des Ratemeterausgangs. An der Doppeltriode 37 wird die
Hälfte dieses Wertes mit der augenblicklichen Ratemeter-Ausgangsspannung verglichen,
deren Gleichwerden mit dem Halbwert bewirkt, daß das Relais 48 entregt wird und
somit das Signal gegeben wird, daß dieser Zustand erreicht ist. Ob die Halbwertszeit
kurz oder lang ist geht daraus hervor, ob dieses Signal vor oder nach dem Abschluß
der vorgegebenen Periode auftritt, die durch den Uhrmotor abgemessen wird.
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Bei dem im vorstehenden beschriebenen Beispiel erfolgt die Speicherung
elektromechanisch, im Gegensatz zu dem als nächstes zu beschreibenden Beispiel,
welches in Fig.3 dargestellt ist und bei welchem die Speichervorrichtung einen Kondensator
aufweist.
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Darüber hinaus ist bei diesem nächsten Beispiel das Ratemeter 32 ein
logarithmisches Instrument im Unterschied zu dem linearen Instrument von F i g.
2, so daß es für die Halbwertszeitmessung erforderlich ist, die Zeit zu bestimmen,
die der Spannungsausgaug braucht, um um einen konstanten Wert zu fallen, nämlich
um K log 2, worin K eine Konstante ist, die durch die Empfindlichkeit des logarithmischen
Ratemeters bestimmt ist und die Ausgangsspannung pro Dekade des Ratemeters bedeutet.
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Das logarithmische Ratemeter 32 ist über einen Gleichstromverstärker70
mit der Basis eines Transistors 71 verbunden, der als Emitterfolger zum Liefern
von Ladeströmen bei niedriger Impedanz über die Arbeitskontakte 43 a und 43b des
Relais 43 an den Speicherkondensator 72 geschaltet ist. Wenn diese Kontakte geschlossen
sind, wird der Speicherkondensator auf die an einem Emitterwiderstand 73 abfallende
Spannung aufgeladen.
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Parallel zur Verbindung mit dem Kondensator über den Kontakt 43 a
ist eine Verbindung mit einem Abgriff 74 an einem Widerstandsteilernetzwerk 75,
76 vorgesehen, welches eine Zener-Diode 77 in einer Verbindung von seinem zwischengelegenen
Punkt gegen Erde enthält, um eine feststehende stabile Spannung an dem Widerstand75
zu erhalten. Der Abgriff 74 ist in Verbindung mit den Widerständen 75, 76 so eingestellt,
daß beim Öffnen der Kontakte 43 a und 43 b die Spannung am Speicherkondensator um
einen feststehenden Betrag, der K log 2 entspricht, verringert wird. Um sicherzustellen,
daß keine Tendenz besteht, daß der Kondensator über den Widerstand 76 umgeladen
wird, werden die Kontakte des Relais 43 so eingestellt, daß der Kontakt 43 b sich
etwas vor dem Kontakt 43 a öffnet.
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Mit Hilfe einer zweiten Emittertolgerschaltung, die durch einen Transistor
78 gebildet wird, wird der Ratemeterausgang, wie er am Emitter des Transistors 71
wiedergegeben wird, kontinuierlich dem linken Gitter des Doppeltriodenventils 37
übermittelt.
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Das rechte Gitter wird durch eine dritte Emitterfolgerschaltung beliefert,
welche durch einen Transistor 79 gebildet wird, dessen Basis mit dem Spei-
cherkondensator
über einen Unterbrecherkontakt 53 c des Relais 53 verbunden werden kann, wobei dieses
Relais in Reihe mit dem Unterbrecherkontakt 52 des Uhrmotors (erscheint nicht in
Fig. 3) liegt, welche automatisch geöffnet werden, wenn der Motor die vorbestimmte
Periode beendet hat. Die Basis des Transistors 79 ist außerdem mit einem Widerstands-Spannungsteiler
80 verbunden, der eine Basisvorspannung liefert, um den Transistor 79 nichtleitend
zu machen, wenn der Kontakt 53 c offen ist.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß nach Entregung
des Relais 43 der Kondensator 72 eine Spannung speichert, die dem Logarithmus der
halben Ratemeteranzeige zu dieser Zeit entspricht. Da jedoch das Relais 53 erregt
bleibt, bis die Kontakte 52 sich öffnen, wird nur am Ende des vorbestimmten Zeitabschnitts
dieser aufgespeicherte Wert über den Kontakt 53c und über den Transistor 79 der
Doppeltriode 37 zum Vergleich mit der augenblicklichen Ratemeter-Ausgangsspannung
übermittelt. Ob die Halbwertszeit lang oder kurz ist, wird dadurch angezeigt, ob
das Relais 48 erregt bleibt oder zu diesem Zeitpunkt entregt ist.
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In dem Beispiel von Fig. 3 läßt sich erkennen, daß der Speicherkondensator
während der vorbestimmten Periode von der Doppeltriode 37 und dem Transistor 79
mit seinem Basiswiderstand getrennt ist, wodurch eine Ursache für einen Ladungsverlust
ausgeschaltet wird. Um Leckverluste von vornherein zu verringern, sollte der Kondensator
einen hohen Isolationswiderstand haben; geeignet ist ein Polystyrol-Kondensator.
Bei Verwendung von Transistoren braucht der Gleichstromverstärker keine hohe Leistung
liefern zu können.