DE856674C

DE856674C - Device for generating a static electrical charge

Info

Publication number: DE856674C
Application number: DEE2011A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Futterknecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-08-30
Filing date: 1950-08-30
Publication date: 1952-11-24

Description

Gerät zum Erzeugen einer statischen elektrischen Ladung Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Erzeugen einer statischen elektrischen Ladung, vorzugsweise zum Aufladen eines Elektroskops oder eines Elektrometers innerhalb eines Gehäuses und auf die Verwendung eines solchen Gerätes innerhalb eines Gerätes zur Prüfung ionisierender Einflüsse der Umgebung, z. B. zur Abschätzung der Konzentration radioaktiver Strahlung.Device for generating a static electrical charge The invention refers to a device for generating a static electrical charge, preferably for charging an electroscope or an electrometer inside a housing and the use of such a device within a device for testing ionizing influences of the environment, e.g. B. to estimate the concentration of radioactive Radiation.

Die Erfindung besteht zunächst darin, daß Körper aus isolierendem Werkstoff, z. B. Glas- oder Kunststoffperlen, innerhalb eines Gehäuses so angeordnet sind, daß sie sich vorzugsweise unter der Wirkung der Schwerkraft mit einem metallischen Körper in Berührung bringen und wieder von ihm entfernen lassen. Bei einer Ausführungsform sind im Gehäuse geschlossene Hohlräume vorgesehen, die einerseits von Isolierstoff-, andererseits von Metallflächen begrenzt sind und in den Isolierstoffkörper, z. B. The invention consists first of all in that the body is made of insulating Material, e.g. B. glass or plastic beads, arranged within a housing are that they are preferably under the action of gravity with a metallic Bring the body into contact and remove it from it again. In one embodiment closed cavities are provided in the housing, which are on the one hand made of insulating material, on the other hand are limited by metal surfaces and in the insulating body, z. B.

Glas- oder Kunststoffperlen, derart beweglich untergebracht sind, daß sie sich, z. B. durch Kippen des Gerätes, mit den metallischen Flächen in Berührung bringen und wieder von ihnen entfernen lassen.Glass or plastic beads are housed in such a way that they can be moved, that they, z. B. by tilting the device, with the metallic surfaces in contact bring and have them removed again.

Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Geräten ist es möglich, in einfachster Weise, unabhängig von persönlicher Geschicklichkeit und unabhängig vom Feuchtigkeits- und Temperaturzustand der umgebenden Luft, mit Sicherheit eine statische elektrische Ladung zu erzeugen. With the devices designed according to the invention, it is possible in the simplest way, regardless of personal skill and regardless of The humidity and temperature of the surrounding air, definitely a static one generate electrical charge.

Von besonderer Bedeutung ist die Verwendung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Gerätes in Verbindung mit einem Elektroskop oder Elektrometer, derart, daß mindestens der eine Ladungs- träger des Elektroskops oder Elektrometers mit Ilenn zur Ladungserzeugung benutzten metallischen Ko.rper in leitender Verbindung steht. Durch bloßes Kippen des ein Ganzes bildenden Gerätes wird der t rün dungsgemäße Ladungserzeuger wirksam, so daß das Elektroskop einen zweckmäßig aii einer Skala ablesbaren Ausschlag gibt, von dessen Rückgangsgeschwindigkeit auf die Leitfähigkeit der umgebenden Luft, besonders auf ihre Ionisierung, *( eschlossen werden kann. Tst das Elektrometer, wie es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist. in einem luftdicht verschlossenen Gehäuse untergebracht, so daß die das Elektrometer umgebende Luft mit der Außenluft nicht in Verbindung steht, so bildet die Ionisierung der eingeschlossenen Luft einen Maßstab für die Intensität der das Gehäuse durchdringenden Strahlung. The use of one according to the invention is of particular importance trained device in connection with an electroscope or electrometer, such, that at least one charge carrier of the electroscope or electrometer metallic bodies in conductive connection with Ilenn to generate charge stands. By simply tilting the device that forms a whole, the green becomes the correct one Charge generator effective, so that the electroscope has an expedient aii on a scale there is a readable rash, of its rate of decrease on the conductivity the surrounding air, especially its ionization, * (can be deduced. Tst the electrometer, as provided in a further embodiment of the invention. housed in an airtight housing so that the electrometer surrounding air is not in contact with the outside air, the ionization forms the trapped air is a measure of the intensity of the air penetrating the housing Radiation.

Geräte zum Feststellen radioaktiver Strahlungen sind bereits bekannt, und zwar auch solche, die eine Ionisationskammer und ein Elektrometer aufweisen. Die bekannten Geräte arbeiten mit Reibzeugen und bestehen im Gegensatz zu dem t rfindungsgemäß ausgebildeten Gerät aus zwei zusammensteckbaren Teilen. Die bekannten Geräte eignen sich deshalb nicht dazu, in kritischen Augenblicken, z. B. kurz nach der Detonation einer Atombombe, schnell und zuverlässig festzustellen, ob die Umgebung so stark radioaktiv geworden ist, daß es sich empfiehlt, den Standort zu wechseln. Devices for determining radioactive radiation are already known including those that have an ionization chamber and an electrometer. The known devices work with reamers and, in contrast to the t The device designed according to the invention consists of two parts that can be plugged together. The known Devices are therefore not suitable for use in critical moments, e.g. B. shortly after the detonation of an atomic bomb, quickly and reliably determine whether the environment has become so radioactive that it is advisable to change the location.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Geräte sind demgegenüber bei größter Zuverlässigkeit so einfach bedienbar, daß selbst Kinder oder nervös gesvorclene Erwachsene keine Fehlanzeigen bekommen. Das Elektrometer läßt sich leicht so ausführen. daß sein Ausschlag auch bei schlechter lAeleuchtung und von Brilfrnträgern beobachtet werden kann. Auch lassen sich wie Messungen mit dem neuen Gerät in kürzester Zeit wiederholen. In contrast, the devices designed according to the invention are at Greatest reliability so easy to use that even children or nervous minded people Adults do not get any false reports. The electrometer is easy to do. that his rash can also be observed in poor lighting and when wearing glasses can be. The new device can also be used for measurements in a very short time repeat.

Dabei läßt sich ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Gerät auch bei widerstandsfähiger Ausführung so klein bauen, daß es bequem in der Westentasche getragen werden kann.A device designed according to the invention can also be used here Resistant design so small that it can be comfortably in the vest pocket can be worn.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das Elektroskop aus einem zweiarmigen Zeiger und einer diesen umgebenden ringförmigen Außenelektrode besteht, ist eine z. B. aus einem Fallstift bestehende Einrichtung zum vorübergehenden selbsttätigen Kurzschließen von Zeiger und Ringelektrode vor dem Trennen der Isolierstoffkörper von dem zur Ladungserzeugung benutzten Metallkörper vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß die erzeugte Spannungsdifferenz unabhängig von Außenpotentialen, insbesondere von Erdpotential wird, weil die Elektroden, die nach dem Betätigen des Ladungserzeugers verschiedene Ladungen aufweisen, zunächst kurzgeschlossen, also auf gleiches Potential gebracht werden. Hierdurch wird auch vermieden, daß etwaige Restladungen von vorausgegangenen :\lessungen das Meßergebnis störend beinflussen könnten. In a preferred embodiment, in which the electroscope from a two-armed pointer and an annular outer electrode surrounding it exists, is a z. B. from a case pin existing facility for temporary automatic short-circuiting of pointer and ring electrode before separating the insulating body provided by the metal body used to generate the charge. This achieves that the generated voltage difference is independent of external potentials, in particular of earth potential is because the electrodes, after actuating the charge generator have different charges, initially short-circuited, i.e. at the same potential to be brought. This also prevents any residual charges from previous : \ measurements could interfere with the measurement result.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der zweiarmige Zeiger des Elektrometers an seinen Enden polschuhartig ausgebildet ist und daß die Ringelektrode aus zwei exzentrisch gegeneinander versetzten Hälften besteht. hierdurch wird ein besonders großer Ausschlagswinkel erreicht. Zxveckmäßig sind Endanschläge für den Zeiger vorgesehen, die gegebenenfalls ableitend ausgebildet sein können, so daß sie Ladungsüberschüsse abführen. Fiir besondere Anwendungsfälle können die Elektroden, deren Ladungsdifferenz angezeigt wird, mit an die Außenseite des Gehäuses führenden Leitern verlunden sein. Die Entladungsgeschwindigkeit hängt dann voll der Beschaftenheit der Außenluft ab. Another feature of the invention is that the two-armed Pointer of the electrometer is formed like a pole shoe at its ends and that the Ring electrode consists of two eccentrically offset halves. through this a particularly large deflection angle is achieved. End stops are rectangular provided for the pointer, which can optionally be designed to be dissipative, so that they discharge excess charge. For special applications, the Electrodes whose charge difference is displayed on the outside of the housing leading ladders to be wounded. The discharge speed then hangs completely the nature of the outside air.

In weiterer Erfindung ist in das Gerät ein Zeitmesser, z. B. eine Sanduhr. eingebaut die zxveckmäßig durch ein Gelläusefellster al)lesl)ar ist und deren Füllung so bemessen ist, daß sie sich in einer Zeit entleert. innerhalb der sich das Elektroskop bei durch radioaktive Strahlung beginllend schädlicher Kollzentrati1)1l im Gehäuse ionisierter Luft entlädt. In a further invention, a timer, for. Legs Hourglass. built in which is vertically through a Gelläusefellster al) lesl) ar and whose filling is so dimensioned that it empties in a time. within the the electroscope can be used when the collocentration begins to be harmful due to radioactive radiation discharges ionized air in the housing.

Weitere Merkmale ergehen sich aus der folgenden lteschreibung zweier Ansführungsbeispiele in NTerlindung Illit den Ansprüchen und der Zeichnung. Further characteristics emerge from the following description of two Execution examples in NTerligation Illit the claims and the drawing.

Fig. I ist eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels. wobei die vordere Gehäusehälfte weggeliommen ist; Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, dessen Gehäuse aus durchsichtigem Werkstoff, z. B. Plexiglas, besteht. Fig. I is a view of a first embodiment. whereby the front half of the housing is removed; Fig. 2 is a similar view of one second embodiment, the housing made of transparent material, for. B. Plexiglass.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 besteht das Geläuse I aus zwei schalenförmigen Hälften, die an ihrer Fuge luftdicht miteinander verschweißt sind. In the example according to FIG. 1, the gelice I consists of two shell-shaped Halves that are welded airtight to one another at their joint.

In das Gehäuse sind in Fig. 1 rechts und links rohrförmige, an den Enden geschlossene Gebilde eingesetzt, die aus Kunststoffhülsen 2 und dicht darauf aufgesetzten Metallbülsen 3 bestehen. In den Hülsen befindet sich eine Anzahl Kunststoff- oder Glasperlen 4. Mit den Metallhülsen 3 ist die äußere ringförmige Elektrometerelektrode 5 verbunden, die sich aus zwei exzentrischen, annähernd halbkreisförmigen Abscllnitten 6 und 7 zusammensetzt.In the housing are in Fig. 1 right and left tubular to the Ends closed structures used, which are made of plastic sleeves 2 and close to it attached metal sleeves 3 exist. In the sleeves there are a number of plastic or glass beads 4. With the metal sleeves 3 is the outer ring-shaped electrometer electrode 5 connected, consisting of two eccentric, approximately semicircular sections 6 and 7 composed.

Durch eine Feder 8 und einen Zwischenkörper 9 ist die Einbaueinheit am Gehäuse abgestützt, da die unteren Enden der Kunststoffhülsen 2 ebenfalls gegen die Gehäusewandung anliegen. An einem Ständer 10 ist der zweiarmige Zeiger 11 des Elektrometers um eine Achse T2 schwenkbar gelagert.The installation unit is provided by a spring 8 and an intermediate body 9 supported on the housing, since the lower ends of the plastic sleeves 2 also against the housing walls are in contact. On a stand 10, the two-armed pointer 11 of the Electrometer mounted pivotably about an axis T2.

Die Enden der Zeigerarme sind bei 13 und 14 polschuhartig ausgebildet. Der Ständer 10 ist auf einem Metallgehäuse 15 befestigt, das seinerseits auf aus Isolierstoff bestehenden, zwischen den Kunststoffhülsen 2 angeordneten Verbindungsstegen I6, I7, z. B. mittels Schrauben I8, befestigt ist. In das Metallgehäuse 15 ist eine Führung 19 für einen darin leicht beweglichen Fallstift 20 eingesetzt.The ends of the pointer arms are formed like pole shoes at 13 and 14. The stand 10 is mounted on a metal housing 15, which in turn is made of Insulating material, arranged between the plastic sleeves 2 connecting webs I6, I7, e.g. B. is attached by means of screws I8. In the metal housing 15 is a Guide 19 is used for a drop pin 20 that is easily movable therein.

Zwischen den Stegen I6 und 17 ist noch eine Sanduhr 21 gehalten, deren Verengung durch ein Fenster 22 des Gehäuses sichtbar ist. Durch ein weiteres, in der Zeichnung nicht dargestelltes Fenster ist der Zeiger II des Elektroskops in dem ganzen von der Ringelektrode 5 umschlossenen Bereich sichtbar; sein Ausschlag kann auf einer z. B. auf dem Fenster angeordneten Skala 32 abgelesen werden.An hourglass 21 is still held between the webs I6 and 17, whose Constriction is visible through a window 22 of the housing. Another, in The window not shown in the drawing is the pointer II of the electroscope in FIG the entire area enclosed by the ring electrode 5 is visible; his rash can be on a z. B. arranged on the window scale 32 can be read.

Gegelwiienfalls ist das ganze Gehäuse aus durchsichtigem \\7crkstoff, z. B. Plexiglas. herhestellt.If necessary, the whole case is made of transparent plastic, z. B. Plexiglas. established.

Seine Obcrtliiche kann dann bis auf die als Fenster zu benutzenden Stellen. z. B. mit undurchsichtigem l.ack, abgedeckt sein.Its Obcrtliiche can then be used as a window except for those Place. z. B. be covered with opaque lacquer.

Bei dem Beispiel nach Fig. 2 ist ein äußeres durchsichtiges. z. B. aus Plexiglas bestehendes Geläuse 23 vorgesehen. in welchem ein zweites, vorzugsweise ebenfalls durchsichtiges Isolierstoffgehäuse 31 gehalten ist. In einer in diesem ausgesparen Kammer beilnden sich die Kunststoff- oder (;lasperlen 24. I)ie die Perlen enthaltende Kammer ist auf der einen Seite durch ein Metallgehäuse 25 verschlossen, das in einen Ausschnitt 30 des Geliäuses 31 hineinragt und eine Führung I9' für den Fallstift 20' trägt. Auf dem Metallgehäuse 25 ist auch der Ständer 10' fiir den Elektrometerzeiger 1' angebracht, der um die Achse I2' schwenkbar gelagert ist und dessen Enden bei I3' und 14' wieder polschuhartig ausgebildet sind. Im Gegensatz zu dem Beispiel nach Fig. I ist die äußere ltingelektrode des Elektrometers hier von miteinrinder in leitender \'erbindung stehenden Belegungen 28 29 gebildet, die auf Ringteilen 26, 27 des tiehäuses 31 angebracht sind, die ähnlich exzentr-iscli gestaltet sind, wie die Elektroden6, 7 bei dein Beispiel nach Fig. t. Die Belegung ist so weit um den dem Fallstift 20' gegenüberliegenden Gelltiuseringteil llerulllgeffillrt, daß der Fallstift auf der Belegung aufliegt, wenn das Gerät aus der gezeichneten Stellung auf den Kopf gestellt wird. tuch bei dieser .Nusfiihl ullgsform ist zweckmäßig eine in der Zeichnung nicht dargestellte Ableseskala angelraeht. die der Skala 32 des Beispiels nach Fig. I entspricht. In the example of Fig. 2, an outer one is transparent. z. B. made of plexiglass housing 23 is provided. in which a second, preferably also transparent insulating housing 31 is held. In one in this recessed chamber beilenden the plastic or (; laser pearls 24. I) ie the pearls containing chamber is closed on one side by a metal housing 25, which protrudes into a cutout 30 of Geliäuses 31 and a guide I9 'for carries the drop pin 20 '. The stand 10 'is also on the metal housing 25 the electrometer pointer 1 'attached, which is mounted pivotably about the axis I2' and the ends of which at I3 'and 14' are again designed like pole shoes. In contrast for the example according to FIG. 1, the outer ring electrode of the electrometer is here formed by assignments 28 29 standing with one another in a managerial relationship, the are attached to ring parts 26, 27 of the housing 31, which are similarly eccentric are designed like the electrodes 6, 7 in the example according to FIG. The occupancy is filled so far around the Gelltius ring part opposite the drop pin 20 ', that the case pin rests on the assignment when the device is out of the drawn Position is turned upside down. Cloth with this nutshell is useful a reading scale, not shown in the drawing, is approached. that of the scale 32 of the example according to FIG.

Werden die Geräte aus der gezeichneten Stellung auf den Kopf gestellt, so gelangen die Perlen 4 bzw. 24 in Anlage an WIetallteile, nämlich an die :\letallllülsen 3 bei dem Beispiel nach Fig. 1 und an das WIetallgehäuse 25 bei dem Beispiel nach Fig. 2. Zugleich gelangen die Fallstifte 20 und 20' in eine Stellung, in der sie den Zeiger und die Ringelektrode des Elektrometers kurz schließen. Bei dem Beispiel nach Fig. I gelangt zugleich die Sanduhr in eine Stellung. in der der Sand in den in der .-\I)lesestellung oberen Behälterteil zurückfließt. werden nun die Geräte in die gezeichnete Ablesestellung zurückgekippt. so trennen sich die Perlen 4 von den metallischen Flächen, die sie berührten. If the devices are turned upside down from the position shown, so the pearls 4 or 24 come into contact with metallic parts, namely with the \ letallllülsen 3 in the example according to FIG. 1 and to the metal housing 25 in the example according to FIG Fig. 2. At the same time the drop pins 20 and 20 'in a position in which they short-circuit the pointer and the ring electrode of the electrometer. In the example according to Fig. I at the same time the hourglass comes into one position. in the the sand in the in the reading position, the upper part of the container flows back. are now the devices tilted back into the drawn reading position. so the pearls 4 separate from the metallic surfaces they touched.

[ierdurch wird eine Ladungsverschiebung erzeugt, derart, daß die von den Perlen verlassenen Metallteile ein anderes Potential erhalten, als sie vorher hatten; durch das Zurückfallen der Fallstifte wird zugleich der Kurzschluß zwischen den Elektrometerelektroden aufgehoben. Bei dem Beispiel nach Fig. 1 steht die Ringelektrode mit den Metallanlageflächen für die Perlen in leitender Verbindung, bei dem Beispiel nach Fig. 2 der Ständer I0' des Elektrometerzeigers, während die jeweils andere Elektrometerelektrode das Potential behält, das sie hatte, während die Stifte 20 bzw. 20' in Kurzschlußstellung waren. In beiden Fällen führt die entstehende Potentialdifferenz zu einem Ausschlag der Zeiger 1 1 bzw. II'. Bei dem Beispiel nach Fig. I kann durch Beobachtung der Sanduhr zugleich geprüft werden, ob sich der Zeigerausschlag so lange hält, wie es bei Abwesenheit ionisierender Einflüsse der Fall sein muß.[ierby a charge transfer is generated such that that of The metal parts abandoned by the pearls have a different potential than they did before had; by falling back of the locking pins, the short circuit between the electrometer electrodes. In the example according to FIG. 1, the ring electrode is at a standstill with the metal contact surfaces for the pearls in a conductive connection, in the example according to Fig. 2, the stand I0 'of the electrometer pointer, while the other Electrometer electrode retains the potential it had while pins 20 or 20 'were in the short-circuit position. In both cases the resulting potential difference leads to a deflection of the pointer 1 1 or II '. In the example of FIG. I can through Observe the hourglass at the same time check whether the pointer deflection is like this lasts a long time, as must be the case in the absence of ionizing influences.

Das Gerät spricht nicht nur auf Gammastrahlen, sondern auch auf Alpha- und Betastrahlen an, die mit ihrer sehr stark ionisierenden Wirkung die Entladung des Elektrometers beeinflussen. The device speaks not only on gamma rays, but also on alpha and beta rays, which have a very strong ionizing effect on the discharge of the electrometer.

PATENTANSPROCHE I. Gerät zum Erzeugen einer statischen elektrischen Ladung, vorzugsweise zum Aufladen eines Elektroskops oder Elektrometers innerhalb eines Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß Körper aus isolierendem Werkstoff, z. B. PATENT CLAIM I. Device for generating a static electrical Charge, preferably for charging an electroscope or electrometer inside a housing, characterized in that body made of insulating material, for. B.

Glas- oder Kunststoffperlen, innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, daß sie sich vorzugsweise unter der Wirkung der Schwerkraft mit einem metallischen Körper in Berührung bringen und wieder von ihm entfernen lassen. Glass or plastic beads, so arranged inside the case are that they are preferably under the action of gravity with a metallic Bring the body into contact and remove it from it again.

Claims

2. Device according to claim 1, characterized by closed cavities, which are limited on the one hand by insulating material and on the other hand by metal surfaces and in which insulating body, z. B. glass or plastic beads, so movable are housed that they are z. B. by tilting the device with the metallic Bring surfaces into contact and have them removed again.

3. Apparatus according to claim I and 2 for testing ionizing influences the environment, e.g. B. for estimating the concentration of radioactive radiation marked by assembling with an electroscope or electrometer such that at least one of the charge carriers of the electroscope or electronic rivet with the charge generation used metallic body is in conductive connection.

4. Device according to claim I to 3 with an electroscope or electrometer, that consists of a two-armed pointer and an annular outer electrode surrounding it consists, characterized by a device consisting, for example, of a drop pin for the temporary automatic short-circuiting of the pointer and ring electrode the separation of the insulating body from the metal body used to generate the charge.

5. Apparatus according to claim I to 4, characterized in that the two-armed Pointer is designed like a pole shoe at its ends and that the ring electrode is made of consists of two eccentrically offset halves.

6. Apparatus according to claim I to 5, characterized by optionally dissipative end stops for the pointer.

7. Apparatus according to claim I or one of the following, characterized through the Bringing all parts in an airtight container Housing, preferably made of insulating material, with a window that allows observation of the Pointer deflection is expediently permitted on a scale.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the electrodes, whose charge difference is displayed, with leading to the outside of the housing Ladders are connected.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that in the Device a timepiece, e.g. B. an hourglass is installed, which may also can be read through a housing window.

Io. Device according to claim 9, characterized in that one by a housing window with a readable hourglass is installed, the filling of which is dimensioned in such a way that that it empties in a time within which the electroscope is at Radioactive radiation starting harmful-safe concentration in the housing ionized Air discharges.

II. Device according to claim I and 2 or one of the following, characterized characterized in that a single Plexiglas housing the cavity for charge generation contains and represents the carrier of the electroscope, the outer electrode of which by a Occupancy of this housing is formed.