DE1909428C - Funkenkammer Anordnung zum lokalisie renden Nachweis von Kernstrahlungsteilchen sowie Röntgen und Gammaquanten - Google Patents

Description

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■ Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenkam- etwa 760 Torr, wobei die einzelnen Partialdrucke je

mer-Anordnung zum lokalisierenden Nachweis von nach Betriebsweise der Kammer variieren können.

Kernstrahlungsteilchen, y- oder Röntgenquanten, Der Partialdruck des Diäthylemins liegt vorzugsweise

mit drei ebenen, zueinander parallelen Elektroden zwischen 8 und 50 Torr,

in einer mit einem Röntgen- oder y-Strahlung merk- 5 Der Vorteil der erfindungsgemäöen Verwendung ' lidh absorbierenden Gas gefüllten Umhüllung, von von Diäthylamin als Zusatz zur Kammurfüllung geht denen zwei, die Funken-Anode und die Funken- deutlich aus folgender Gegenüberstellung hervor: Kathode, einen Funkenraum begrenzen, während die Bei Verwendung von Mefhylal als organischer Zudritte, die Sammel-Kathode, zur Furiken-Kafhode satz ist für die Auslösung der Funkenbildung im Verbenachbarte ist und mit dieser zusammen einen « vielfachungsraum ein Feld von 20 kV · cm"¹ not-Sammelraum begrenzt, dessen Ausdehnung senkrecht wendig. Der Gesamtdruck der Gasmisdiung beträgt zu den Elektroden so groß ist, daß die primär in den eine Atmosphäre. Man muß also hohe Betriebsspan-Sammelraum einfallende Elektronenstrahlung oder nungen anwenden, was relativ hohen, an der Kapazidie innerhalb desselben gebildeten oder in diesen ge- tat Gitter-Anode des Vervielfachungsraumes gespeilangenden Sekundär-Elektronen ihre Energie im 15 cherten Energien entspricht.

wesentlichen im Sammelraum verlieren, ferner mit Dieser Mangel wird gemäß der Erfindung durch Mitteln zum Anlegen einer gegenüber der Funken- die Verwendung von Diäthylamin beseitigt, das auch Kathode negativen Sammelspannung an die Sammel- die durch die Elektronenlawinen erzeugten ultra-Kathode, die nur so hoch gewählt ist, daß sie ein violetten Strählen absorbiert, aber -wirksamer an der Absaugen der im Sammelraum vorhandenen nega- ao Ionisation der Mischung teilnimmt: Sein Ionisationstiven Ladungsträger in den Funkenraum hinein durch potential ist niedriger als die minimale Energie der die gitterförmig ausgebildete Funken-Kathode ge- metastabilen Zustände des Xenons. Diäthylamin, währleistet, deren Maschenweite so groß ist, daß nur (C,H₅)₂NH, ha': ein Ionisationspotential von 8,02 eV, ein vernachlässigbarer Anteil der Ladungsträger von während die minimale Energie der metastabilen Zuihr weggefangen wird, und schließlich mit Mitteln 35 stände des Xenons 8,2 eV beträgt,
zum Anlegen einer Gleichspannung zwischen Fun- An Hand zahlreicher Versuche zur Erzielung lokaken-Kathode -nd -Anode, die so wenig unter der lisierter Funken sowie eines Zählplateaus wurde ge-Durchschlagsspannung liegt, daß sie beim Übertritt funden, daß der optimale Diäthylaminpartialdruck von Ladungsträgern vom Sammel- in den Funken- bei einem Xenondruck von 720 Torr im Falle eüwr raum eine Funkenbildung ywisc'-'-en den Funkenraum- 30 Vervielfachungsstrecke von 3,3 mm bei 40 Torr liegt. Elektroden bewirkt, nach Patent 1 489 739, und bei Unter diesen Bedingungen wird ein Zählplateau im der das Füllgas im wesentlichen aus einer Mischung Funkenbereich bei einem mittleren elektrischen Feld von Xenon und einem organischen Zusatz besteht. von 13 kV cm"¹ erhalten, was eine wesentliche Eine solche Funkenkammer-Anordnung, bei der Verbesserung gegenüber der Verwendung von jedoch als Füllgas insbesondere eine Mischung von 35 Methylal bedeutet.

Argon und Methan von Atmosphärendruck ange- Di« angefügte Zeichnung zeigt eine Funksnkamwandt wird, ist aus der französischen Patentschrift mer-Anordnung, auf die sich die Erfindung bezieht. 1401 288 bekannt. Sie wird im wesentlichen durch ein gasgefülltes Nach A. J. Lansiart und C. Kellershohn (»Nu- Kammergehäuse A gebildet, das zwei durch ebene cleonicsc, Bd. 24, 1966, Nr. 3, Seiten 56 bis 60) wird 40 und zueinander parallele Elektroden begrenzte in solchen Kammern Xenon mit einem organischen Räume aufweist: einen Sammelraum 3, in dem die Zusatz, nämlich MethylaWampf, als Füllgas verwen- einfallende Strahlung (z. B. von einer Probe emitdet. Diese Mischung (Xenon und MethylaJ) wird von tierte Photonen) hauptsächlich durch Photoeffekt an Lansiart u. a. auch in »IEEE-Transactions on den Gasatomen zu einer merklichen Ionisation führt, Nuclear Science«, Bd. NS-13, 1966, Nr. 3, Seiten 393 45 und mit einem ziemlich schwachen elektrischen Feld bis 398, als Füllung für Funkenkammer-Anordnungen zwischen einer Sammel-Kathode 2 und einem als mit drei Elektroden empfohlen, und als Beispiel wird Sammel-Anode wirkenden Gitter 4 und einen Elekin der letztgenannten Veröffentlichung eine Mischung tronenvervielfachungs- oder Funkenraum 7 mit von 760 mm Hg Xenon und 20 mm Hg Methylal einem erhöhten elektrischen Feld zwischen dem als angegeben. so Funken-Kathode wirkenden Gitter 4 und einer Fun-Detektoren mit einer Xenon-Methylal-Füllung ken-Anode 6.

haben ein Zählplateau und können auch im Elektro- Dank der Elektronendurchlässigkeit des Gitters nenlawinenbereich betrieben werden, wobei kontrast· zwischen Sammel· und Vervielfachungsraum wird reidie Bilder erzielt werden, bei denen sich die Bild· eine Elektrorenlawine, die in einen Funken Überkomponenten gut vom Störuntergrund abheben, Die ss gehen kann, direkt oberhalb der lonenspur jedes pri-Betriebsspannung Ut dibei jedoch relativ hoch. mären Photoelektrooi erzeugt.

Aufgabe der Erfindung 1st dalier die Schaffung Das dichte Oehluw des Detektors S wird durch

einer wichen Kammer mit einer Gasfüllung, mit der einen zylindrischen Stutzen 8 gebildet, dessen oberes

gute Blldgebungs-Elgenschaften bei niedrigeren Be* Ende durch eine durchsichtige Scheibe 10 und dessen

triebstpannungen alt bisher erreicht werden können. «0 unteres Ende durch die dünne metallische Sammel«

Die dem entsprechend auch im Lawinenbereich Kathode 2 abgeschlossen wird. Gegen diese dünne

betreibbare Funkenkammer-Anordnuna der eingangs Kathode kann man beispielsweise eine mit parallelen

genannten Art mit einer Gasfüllung, die im wesent· Bohrungen 14 versehene Platte 12 setzen, die aus Blei

liehen au» Xenon und einem organischen Zusatz be· oder nichtrostendem Stahl bestehen kann und als

steht, ist erflndungsgemäB dadurch gekennzeichnet, »s Kollimator wirkt.

daß der Zusatz Diethylamin Ut. Die Auslösung von Entladungen findet in folgender

Bei befriedigenden Betriebsbedingungen entspricht Weise statt: Wenn Röntgen· oder Gammaquanten

die Summe der Partialdrucke der genannten Gase durch den Kollimator 12 hindurchireten und die

Sarnmel-Kathode 2 erreichen, werden Elektronen ausgelöst, die auf ihrer Bahn durch den Sammelraum zwischen Kathode und Gitter ionisierend wirken, Die dabei erzeugten sekundären Elektronen treten durch das Gitter 4 hindurch in den Raum zwischen Gitter und Funken-Anode, in dem ein viel stärkeres elektrisches Feld herrscht als zwischen Gitter und Kathode. In diesem Vervielfachungsraum zwischen Gitter und Funken-Kathode kommt es zur Lawinenbildung und schließlich zum Funkenüberschlag.

Beim Nachweis von Kernteilchen (bzw. Röntgen- oder y-Quanten) werden Moleküle des organischen Dampfes zerstört, aber die Erzeugung von Funken ist mit einer viel stärkeren Zerstörung von organischen Molekülen verbunden als eine Entladung im Lawinenbereich. Die Lebensdauer der im Funkenbereich arbeitenden Teilchendetektoren ist somit geringer.

Die Partialdrucke der Füll^ase werden abhängig von der Funktionsweise und den geometrischen Ge- ao gebenheiten der Kammer festgelegt: Während beispielsweise die Untersuchung eine radioaktiven Probe (beispielsweise von Jod-125) im Funkenbereich mit einerXenon-Diäthylamin-MischungmitPartialdrücken der Komponenten von 720 Torr und 40 Torr durch- aj geführt wurde, erfolgte diejenige im Bereich kontrollierter Lawinenbildung (z. B. die Untersuchung einer ⁵⁵Fe-Verteilung) mit den gleichen Füllgasen mit Partialdrücken von 750 Torr und 10 Torr.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Funkenkammer-Anordnung zum lokalisierenden Nachweis von Kernstrahlungsteilchen, γ- oder Röntgenquanten, mit drei ebenen, zueinander parallelen Elektroden in einer mit einem Röntgen- oder y-Strahluüg merklich absorbierenden Gas gefüllten Umhüllung, von denen zwei, die Funken-Anode und die Funken-Kathode, einen Funkenraum begrenzen, während die dritte, die Saramel-Kathode, zur Funken-Kathode benachbart ist und mit dieser zusammen einen Sammelraum begrenzt, dessen Ausdehnung senkrecht zu den Elektroden so groß ist, daß die primär in den Sammelraum einfallende Elektronenstrahlung oder die innerhalb desselben gebildeten oder in diesen gelangenden Sekundär-Elektronen ihre Energie im wesentlichen im Sammelraum verlieren, ferner mit Mitteln zum Anlegen einer gegenüber der Funken-Kathode negativen Sammelspannung an die Sammel-Kathode, die nur so hoch gewählt ist, daß sie ein Absaugen der im Sammelraum vorhandenen negativen Ladungsträger in den Funkenraum hinein durch die gitterförmig ausgebildete Funken-Kathode gewährleistet, dere.1 Maschenweite so groß ist, daß nur ein vemachläss^barer Anteil der Ladungsträger von ihr weggefangen wird, und schließlich mit Mitteln zum Anlegen einer Gleichspannung zwischen Funken-Kathode und -Anode, die so wenig unter der Durchschlagsspannung liegt, daß sie beim Übertritt von Ladungsträgern vom Sammelin den Funkenraum eine Funkenbildung zwischen den Funkenraum-Elektroden bewirkt, nach Patent 1489 739, und bei der das Füllgas im wesentlichen aus einer Mischung von Xenon und einem organischen Zusatz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Diäthylamin ist

2. Funkenkammer-Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Summe der Partialdrucke von Xenon und Zusatz im Füllgas etwa 760 Torr beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Diäthylamins zwischen 8 und 50 Torr hegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen