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Einrichtung zur Messung der Dosis von Strahlen (Röntgen-, Radium-,
Lichtstrahlen usw.). Die Dosis und Intensität von Röntgen-, Radium-, Licht- oder
ähnlichen Strahlen wird vorteilhaft durch Änderung der Spannung zwischen zwei voneinander
isolierten Elektroden oder Elektrodengruppen (Ionisierungskammer, Photozelle o.
dgl.) gemessen, die der Wirkung der Strahlen ausgesetzt werden. Zur Messung der
Dosis der Strahlen müssen daher Ablesungen an einem Strom- oder Spannungsmeßgerät
vorgenominen werden, was eine gewisse physikalische Schulung des Beobachters erfordert.
Um die Bedienung der Meßeinrichtung auch durch ungeschulte Personen zu ermöglichen,
hat man bereits vorgeschlagen, das Strom- oder Spannungsmeßgerät als elektrostatisches
Relais auszubilden und so einzurichten, daß es bei Erreichung einer bestimmten,
durch die Bestrahlung der Ionisierungskammer o. dgl. geänderten Spannung anspricht
und eine Anzeigevorrichtung auslöst.
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Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung dieser Art und bezweckt
insbesondere, das elektrostatische Relais durch eine besondere Ausbildung möglichst
gedrungen und unempfindlich gegen Störungen zu machen, sowie zu ermöglichen, daß
die Ionisierungskammer in große Nähe des Strahlenerzeugers, z. B. der Röntgenröhre,
gebracht oder auch in Körperhöhlen eingeführt werden kann. Dies ist nach der Erfindung
dadurch erreicht, daß der bewegliche Leiter, der die durch den Einfluß der Strahlen
erzeugte Spannungsänderung der einen Elektrode jeweilig entweder unmittelbar oder
durch Vermittlung eines besonderen Schaltorgans rückgängig macht, selbst das Stromschlußglied
für das die Anzeigevorrichtung steuernde Relais bildet. Diese Anordnung ermöglicht,
den beweglichen Leiter möglichst masselos und unempfindlich gegen mechanische Störungen
zu machen. Die Ionisierungskammer kann dabei mit dem kleinen Gehäuse, in dem die
zusammenwirkenden Leiter und Kontaktstücke des Relais untergebracht sind, zu einem
einheitlichen Ganzen verbunden sein.
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Ein weiterer Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung liegt darin,
daß die Isolation der beweglichen Verbindungsleitungen zwischen dem mit der Ionisierungskammer
verbundenen Relais und dem übrigen Teil der Einrichtung, insbesondere der Anzeigevorrichtung,
nicht den hohen Anforderungen zu entsprechen braucht, die sonst bei elektrostatischen
Messungen gestellt werden.
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Die erforderliche geringe elektrostatische Isolierung der Verbindungsleitungen
ermöglicht ferner, ohne Schwierigkeit mehrere Anzeigevorrichtungen an getrennten
Orten aufzustellen, so daß z. B. der Leiter einer Röntgentherapiestation jederzeit
von einer Stelle aus alle im Gang befindlichen Bestrahlungen dosimetrisch überwachen
kann.
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In den Abbildungen sind mehrere Ausführungsformen der Einrichtung
nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt die eine Ausführungsform der Einrichtung in schematischer
Darstellung. Abb.2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform und Abb. 3 eine
Abänderungsform der Einrichtung.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i ist in einem metallischen, gegen
die zu messenden Strahlen abgeschirmten, allseitig geschlossenen Gehäuse i ein elektrostatisches
Relais untergebracht, das aus einem feststehenden Leiter :2 und einem diesem gegenüberstehenden,
leicht beweglichen Leiter 3 besteht. Dieser Leiter ist an dem isoliert durch die
Gehäusewand hindurchgeführten Träger ,4 angebracht und besteht aus einem dünnen
Metalldraht oder -band. Der Leiter :2 ist mit einem Ende der Elektrode 5 durch eine
Leitung 6 stromleitend verbunden. Die innere Elektrode 5 der Ionisierungskarnmer
7 ist in einem Isolierblock 8 befestigt, der die äußere, haubenförmige Elektrode
30 trägt, deren Fußring 31 durch eine darübergreifende, auf das äußere Ende
des den Block 8 umschließenden Metallrohres 32 geschraubte Gewindekappe 33 gehalten
wird. Das Rohr 32 ist mit einem Stutzen 34 der Wandung des Gehäuses i durch Verschraubung
35 verbunden und mit Isoliermasse 36 ausgefüllt. In die von der haubenförmigen Elektrode
30 gebildete Kammer 7 ragt das freie Ende der inneren Elektrode 5 hinein.
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Der bewegliche Leiter 3 ist über den Träger 4 und einen Widerstand
.a.3 mit :dem einen Pol einer Batterie 9 verbunden, deren anderer gleichzeitig geerdeter
Pol an das Gehäuse i angeschlossen ist.
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In der Bahn des beweglichen Leiters 3, der als Stromschließer wirkt,
ist innerhalb
des Gehäuses i ein Gegenkontakt io angebracht, -der
mit seinem Teil i i durch das Gehäuse i isoliert hindurchgeführt und an das eine
Ende der Wicklung eines Elektromagneten 12 gelegt ist, deren anderes Ende an den
geerdeten Pol der Stromquelle 9 angeschlossen ist. Der Elektromagnet 12 bildet mit
dem Anker 28 und dessen Gegenkontakt 29 ein elektromagnetisches Hilfsrelais, das
den Stromkreis einer Stromquelle 13 schließt, in den beliebige Arbeitsgeräte, z.
B. Zählwerke 1q., Schaltvorrichtungen usw., eingeschaltet sind.
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Der Wirkung der zu messenden Strahlen wird lediglich die Kammer 7
ausgesetzt, die dadurch leitfähig (ionisiert) wird.
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Bei Beginn des Arbeitsvorganges sind sämtliche Teile des Relais und
der Ionisierungskammer ungeladen, bis auf den beweglichen Leiter 3, der infolgedessen
angezogen wird, bis er den Leiter 2 berührt. Durch diese Berührung werden der Leiter
2 und die Elektrode 5 auf die Spannung des Stromschließers 3 gebracht, so daß nunmehr
zwischen diesem und dem Leiter 2 Abstoßung stattfindet. Der Stromschließer 3 entfernt
sich daher wieder von dem Leiter 2.
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Wird die Kammer 7 bestrahlt, so sinkt allmählich die Spannung des
Leiters :2 und der Elektrode 5, wodurch der Stromschließer 3 wieder angezogen wird.
Bei einem ganz bestimmten Wert des Spannungsunterschiedes zwischen dem Stromschließer
3 und dem Leiter 2 berübren sich beide, wodurch der Leiter 2 wieder . auf die Spannung
der Stromquelle 9 aufgeladen wird. Die Folge hiervon ist die erneute Abstoßung des
Stromschließers 3. Dieses Spiel wiederholt sich in bestimmten, von der Stärke der
Ionisierung abhängigen Zeiträumen.
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Bei jeder Berührung zwischen dem Stromschließer 3 und dem Leiter 2
kommt der Stromschließer mit dem feststehenden Gegenkontakt io in Berührung, so
daß der Stromkreis geschlossen wird, in dem der Elektromagnet 12 liegt. Durch das
Hilfsrelais 12, 28, 29 wird daher der Stromkreis der Stromquelle 13 geschlossen,
so daß die Zählwerke 1q. in Betrieb gesetzt werden.
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Die Zuhilfenahme des Relais 12, 28, 29 ist nicht unbedingt .erforderlich,
da der Träger q. so angeordnet sein kann, daß er als Kontakt zwischen dem Stromschließer
3 und dem Gegenkontakt io den Arbeitsstrom für die Zählwerke 1q. usw. unmittelbar
schließen kann. In Hinblick darauf aber, daß der im allgemeinen sehr dünne, bewegliche
Leiter 3 keine höhere Strombelastung verträgt, und insbesondere bei jedem Arbeitsvorgang
gefährliche Unterbrechungsfunken zwischen dem Leiter 3 und dem Gegenkontakt io auftreten
würden, ist die Einschaltung des Hilfsrelais zweckmäßig.
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Um die bei Verwendung eines elektromagnetischen Hilfsrelais auftretenden
Unterbrechungsfunken zu vermeiden, ist bei der Ausführungsform nach A.bb. 2 an Stelle
des elektromagnetischen Hilfsrelais ein elektrostatisches Hilfsrelais :gesetzt.
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Dieses Hilfsrelais, das im Vergleich zu dem elektrostatischen Relais
2, 3, 10 als Gro'-,reliais ar?.-eitet, besteht aus zwei feststehenden Platten
1511, i5b und zwei leichten, diesen gegenüber beweglich angeordneten, leitenden
Platten z611, 16b, die miteinander durch eine leitende Brücke 17 verbunden sind.
Die Platten i611, 16b sind um eine zwischen ihnen liegende Achse 18 schwingbar gelagert.
In der Ruhelage wird die Platte 16b durch einen nicht dargestellten kleinen Magneten
gegen das Kontaktstück i9 gedrückt. Die leitende Brücke 17 ist durch die Wicklung
eines weiter unten Leschriebenen Elektromagneten 26 mit dem nicht geerdeten Pol
der Stromquelle 9 verbunden, an deren geerdeten Pol die Wicklung 21 eines Elektromagneten
angeschlossen ist, deren anderes Ende unter Einschaltung eines Widerstandes 2o mit
dem Kontaktstück i9 verbunden ist. Der geerdete Anker 22 des Elektrorhagneten steht
unter der Wirkung einer Zugfeder 23, die ihn bei Unterbrechung des Ruhestromkreises
in die Offenlage bringt, bei der er auf ein Kontaktstück 25 trifft, das durch eine
Leitung mit den Platten i 5a, i 5b
verbunden ist. Das freie Ende des als Doppelhebel
ausgebildeten Ankers 22 greift in ein Zahnrad 24 eines Zählwerks ein, wobei das
Zahnrad so ausgebildet ist, daß es bei jeder Schwingung des Ankers 22 gegen das
Kontaktstück 25 um einen Zahn weitergedreht wird. Die feststehenden Platten i511,
15b sind durch eine Leitung mit dem Gegenkontakt 25 verbunden.
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In dem Gehäuse i ist noch der Elektromagnet 26 untergebracht, dessen
Anker 27 bei Erregung seiner Wicklung losgelassen wird und über seine Ruhelage hinaus
gegen den Leiter 2 schnellt. Mit dem Anker des Magneten 26 ist der bewegliche Leiter
3 stromleitend verbunden.
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Bei Bestrahlung der Ionisierungskammer 7 ist das Spiel des Relais
2, 3, io das gleiche wie bei der Ausführungsform nach Abb. i. Bei jeder Berührung
zwischen dem Stromschließer 3 und dem Gegenkontakt io werden die feststehenden Platten
i511, 15b des elektrostatischen Grobrelais auf die Spannung der Stromquelle 9, etwa
22o Volt gegen Erde, aufgeladen. Da die beweglichen Platten 1611, 16b ebenfalls
dauernd diese Spannung haben, werden sie abgestoßen und drehen sich
in
die mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung. Hierdurch wird der Stromkreis
des Elektromagneten 2,1 unterbrochen, so daß der Anker 22 durch die Feder 23 gegen
dass Kontaktstück 25 gedrückt wird. Hierdurch wird einerseits das Zählwerk um einen
Zahn «=eitergedreht, während anderseits durch die Berührung des Ankers 2,2 mit dem
Kontaktstück 25 die Platten i 5a, i 5b des elektrostatischen Grobrelais geerdet
werden.
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Durch die elektrostatische Abstoßung zwischen dem Leiter :2 und dem
Stromschließer 3 ist inzwischen die Berührung zwischen diesen beiden Teilen wieder
aufgehoben,- und das Spiel beginnt von neuem, sobald durch die Bestrahlung der Kammer
7 die Spannung des Leiters 2 hinreichend verringert worden ist.
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Bei jeder Berührung zwischen dem Leiter 2 und dem Stromschließer 3
trifft der Anker 27 des Elektromagneten 26 auf den Leiter 2. Da der Anker 27 durch
seine stromleitende Verbindung mit dem Magneten 26 die Spannung der Stromquelle
9 hat, wird bei seinem Auftreffen auf den Leiter 2 dieser mit Sicherheit auf die
Spannung der Stromquelle 9 aufgeladen. Der leichte Schlag des Ankers verhütet überdies
ein etwaiges Anhaften des beweglichen Leiters 3 an den Leitern 2 und io.
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Da es unter Umständen zweckmäßig sein kann, das Grobrelais zu vermeiden,
so läßt sich gemäß Abänderungsform nach Abb. 3 die Einrichtung für halbselbsttätigen
Betrieb in folgender Weise treffen.
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Der leicht bewegliche Leiter 3 arbeitet bei Einwirkung der zu messenden
Strahlen auf die Kammer 7, wie oben näher ausgeführt ist. Wenn er den Kontakt i
o berührt, erhält das möglichst trägheitslos zu wählende Elektroskop 37 plötzlich
die volle Spannung der Stromquelle 9 und zeigt einen ruckweisen Ausschlag. Der Beobachter
hat dann sofort den über den Widerstand 38 geerdeten Hebel 39 der Taste 40 kurzdäuernd
gegen den Kontakt 41 herunterzudrücken, wodurch das Elektroskop in den Anfangszustand
zurückgeführt wird. Gleichzeitig öffnet die Taste den Kontakt 42 und damit den Ruhestromkreis
9-4-26-43-42-39-38-Erde kurzdauernd, so daß der Anker 27 des Magneten 26 seine oben
beschriebenen Verrichtungen erfüllt. Die Zahl der ruckweisen Ausschläge des Elektroskops
37 kann entweder durch Abzählen oder durch ein von der Taste 4.o unmittelbar mechanisch
oder durch Hilfskontakt (z. B. parallel oder in Reihe mit Magnet 26) elektrisch
betriebenes Zählwerk ermittelt werden. Auch bei dieser Abänderungsform besteht der
Vorteil, daß an die Isolation der Zuleitungen keine hohen Anforderungen gestellt
werden.