DE1472283C - Zweistrahlfotometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein digital anzeigendes Zweistrahlfotometer.

Es liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, mechanisch robustes, elektrisch wenig störanfälliges Zweistrahlfotometer zu erstellen, welches das Meßergebnis als Zahlenwert zur Anzeige bringt. Dabei sollen Fehler von 1 Digit zulässig sein. Wegen der gestellten Forderungen sind Wechsellichtfotometer mit mechanischer Umschaltung der Lichtwege hier nicht anwendbar, da schwingende oder rotierende Bauteile einer rauhen Behandlung des Gerätes nicht standhalten. Ein bereits vorgeschlagenes Meßverfahren (deutsche Patentschrift 1 242 895) ist hier ebenfalls nicht anwendbar, weil der zu seiner Durchführung notwendige apparative Aufwand zu hoch ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein digital anzeigendes Zweistrahlfotometer, das sich dadurch auszeichnet, daß im Anschluß an den fotoelektrischen Empfänger jedem Strahlengang eine Kippstufe zugeordnet ist, daß das Verhältnis der die Kippzeiten bestimmenden Größen 1 : η ist, wobei η proportional der Stärke des Vergleichslichtes ist, und daß der Kippstufe des Vergleichsstrahlenganges ein Verstärker mit nachgeschaltetem Relais, der Kippstufe des Meßstrahlenganges ein Zähler mit digitaler Anzeige nachgeschaltet ist und daß der Zähler über das Relais der Kippstufe des Vergleichsstrahlenganges abgeschaltet wird.

In F i g. 1 ist als Ausführungsbeispiel ein Auswertegerät für Dosimetergläser dargestellt, bei dem zwei fotoelektrische Empfänger 23,13 verwendet sind, von denen sich der erstere im Vergleichs-, der zweite im Meßstrahlengang befindet. Diese werden ebenso wie eine Quecksilberdampflampe 9 über ein mit einem Zerhacker ausgerüstetes Netzgerät 7 sowie einen Betriebsschalter 8 aus einer Batterie 6, z. B. einer Fahrzeugbatterie, gespeist. Der Lampe 9 ist ein UV-Filter 9' nachgeschaltet. Das Licht der Lampe 9 wird mittels eines Teilers 1Ö in zwei Anteile aufgespalten, von denen der eine zur Anregung eines Vergleichsnormals 11, der andere zur Anregung des Meßobjektes 21 verwendet wird. Die angeregte Strahlung des Normals trifft nach Durchlaufen eines Orartgefilters 12 auf einen Fotomultiplier 13 auf. Diesem ist eine aus einem Kondensator 14, einer Glimmlampe 15 sowie einem Widerstand 16 aufgebaute Kippstufe nachgeschaltet, die einen Verstärker 17 steuert. Der Ausgang dieses Verstärkers hebt die Seibsthaltüng eines von Hand einschaltbären Relais 18 wieder auf. Die Strahlung des Meßobjektes 21 trifft über ein Orartgefilter 22 auf den Fotomultiplier 23 auf, dem eihe aus einem Kondensator 24, einer Glimmlampe 25 sowie einem Widerstand 26 aufgebaute kippstufe rtächgeschaltet ist. Diese steuert einen auf Null zurückstellbaren, digital anzeigenden Zähler 27.

Es sei nun angenommen, daß die beiden Multiplier' hinsichtlich ihrer elektrischen Daten genau gleich sind, daß das Normal 11 mit 100 Röntgen bestrahlt ist und daß die Anzeige in Röntgen erfolgen soll. Dann ist ή = 100. Ist das Meßobjekt ebenfalls mit 100 Röntgen bestrahlt, so fließt, nachdem man den Selbsthältekreis des Relais 18 vort Hand geschlossen und damit den Schalter 8 betätigt hat, in beiden Multipliem der gleiche Fotostrom. Hat man nun . die Kapazität des Kondensators 24 gleich '/ίου der Kapazität des Kondensators 14 gewählt, so wird die kippstufe 24, 25^26 des Meßstrahlenganges 99nial kippen, bevor der KX). Kippvorgang mit dem ersteh Kippen der Stufe 14, 15, 16 zusammenfällt. Letztere löst über den Verstärker die Selbsthaltung des Relais und schaltet das Gerät ab. Der Zähler zeigt jetzt »lOOr« an.

Ist im allgemeinen Fall das Normal mit η Röntgen bestrahlt, so ist der Fotostrom Z₀ = K₁-X₀, wobei Ki der Empfindlichkeit des Multipliers 13 entspricht, und es ergibt sich die Meßzeit

, _ "-C- U₀

K₁ -η '

wobei U₀ die Kippspannung der Stufe 14, 15, 16 ist. Wird nun ein Objekt mit einer Bestrahlungsdosis X Röntgen eingelegt, so ergibt sich der Meßstrom i_x = K₂ ■ X und die Kippzeiten

" K₂-X'

Der Faktor K₂ ist die Empfindlichkeit des Multipliers 23. Die Stufe 24, 25, 26 wird also so oft kippen, wie t_x in < <, enthalten ist:

C ■ U₀ K₂X

Jh

C-U₀

X .

Sind also, wie zunächst angenommen, die Muhiplier untereinander gleich,, d.h. aber K₁ = K₂, so wird genau das gewünschte X vom Zähler angezeigt. Das Verhältnis der Faktoren K₁ und K₂ läßt sich mittels eines im Netzteil befindlichen Potentiometers T einstellen.

Ist nun beispielsweise die Dosis des Normals X₀ = 257 Röntgen, so braucht man die Kapazität C₁ des Kondensators 14 nicht 257mal größer als die Kapazität C₂ des Kondensators 24 zu wählen. Man kann vielmehr durch Variation der Empfindlichkeiten und geeignete Wahl der Kapazitäten erreichen, daß auch bei unterschiedlichen Zündspannungen LZ₁ und U₂ der beiden Kippstufen das Verhältnis

U₁ K₂

C₂ U₂ K₁

d. h. das Zeitverhältnis — = X ist. Die Bestrahluhgs-

'.X

dosis des Normals braucht nicht einmal bekannt,'zu sein, sie ttiüß nur konstant sein. Zur Eichung des Gerätes wird nur einmal ein mit bekannter Dosis bestrahltes Glas als Meßobjekt eingesetzt Und das Potentiometer so länge verstellt, bis der Zähler die bekannte Dosis anzeigt.

In F i g. 2 ist scherriatisch eine auf dem gleichen Grundprinzip basierende Anordnung gezeigt, bei der aber nur ein gemeinsamer fotoelektrischer Empfänger vorhanden ist, der wechselweise dem Meß-UHd dem Vergleichsstrahlerigang zugeordnet wird. Ein solcher Aufbau ist erforderlich, wenn der Spekträlbereich der Messung häufig gewechselt werden muß. Im gleichen Rhythmus, in dem der Wechsel zwischen deh beiden Strahlertgähgeh erfolgt, wird auch der dem Multiplier 33 nachgeordnete Schalter 32 betätigt, so daß die beiden Kondensatoren 34 Und 44, von denen der erstere n-mal die Kapazität des letzteren aufweist, wechselweise geladen werden. Dabei muß die SchaltfreqUenz ^ der schnellsten KippfreqUenz im Meßkreis sein.

Es ist vorteilhaft, die abwechselnde Beleuchtung des Multipliers nicht auf mechanischem Wege mittels Blenden zu bewerkstelligen, sondern durch eine elektrische Umschaltung von Lampen zu erzeugen. So kann man beispielsweise zwei Gasentladungslampen verwenden, die aus einer Wechselstromquelle gespeist werden. Durch entsprechende Gleichrichter ist dabei bewirkt, daß die eine nur im positiven, die andere nur im negativen Halbwellenbereich gezündet wird. In diesem Fall läßt sich die Eichung des Gerätes durch eine genaue Dimensionierung der Kondensatoren,, durch optische Beeinflussung des einen Lichtstrahls oder durch die Zuschaltung einer Hilfsspannung in den Ladekreis der Kondensatoren erreichen. Legt man zusätzlich zwischen die Anode des Multipliers und den Schalter einen Verstärker und/ oder richtet man die beiden Multiplierausgangsströme gleich und glättet sie, so ist man von der Forderung Schaltfrequenz 2; schnellste Kippfrequenz frei.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Digital anzeigendes Zweistrahlfotometer, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den öder die fotoelektrischen Empfänger (13, 23, 33) jedem Strahlengang eine Kippstufe (14,15,16; 24, 25,26) zugeordnet ist, daß das Verhältnis der die Kippzeiten bestimmenden Größen 1 : η ist, wobei η proportional der Stärke des Vergleichslichtes ist, und daß der Kippstufe (14,15,16; 34,15,16) des Vergleichsstrahlenganges' ein Verstärker (17) mit nachfolgendem Relais (18), der Kippstufe (24, 25, 26; 44, 25, 26) des Meßstrahlenganges ein Zähler (27) mit digitaler Anzeige nachgeschaltet ist und daß der Zähler (27) über das Relais (18) der Kippstufe des Vergleichsstrahlenganges abgeschaltet wird.

2. Zweistrahlfotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das. Fotometer einen auf die beiden Stfahlengänge umschaltbaren fotoelektrischen Empfänger (33) aufweist (Fi g. 2).

3. Zweistrahlfotometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der beiden Strahlengänge durch elektrische Umschaltung von Lampen erfolgt. -

4. Zweistrahlfotometer nach Anspruch 3, dad.urch gekennzeichnet, daß zwei von einer Wechselstromquelle gespeiste Gasentladungslampen verwendet sind, von denen die eine im positiven, die andere im negativen Halbwellenbereich arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen