DE889956C - Ionisationskammer - Google Patents

Description

• Ionisationskammor Bisher war es üblich, beim Nachweis und bei der Dosismessung von Röntgenstrahlen Ionisationskammern zu verwenden, in denen die durchtretende Röntgenstrahlung Photoelektronen in Luft oder anderen Gasen auslöste und die durch die Elektronen verursachte Ionisation im Gas zum Nachweis diente bzw. als Maßgröße verwendet wurde. Diese Geräte haben den Nachteil zu geringer Ionenausbeute, so daß der Nutzeffekt äußerst gering ist und die heute geforderte Empfindlichkeit nur mit sehr großen Ionisationskammern und empfindlichen Elektrometern und auch damit kaum noch erreicht werden kann. Unmöglich ist es mit dieser Methode, eng gebündelte Strahlen geringer Intensität, wie sie z. B. als unerwünschte und gesundheitsgefährdende Strahlung aus Strahlenschutzsystemen austreten- können, nachzuweisen. Der Spitzenzähler und das Zählrohr, die wohl die Empfindlichkeit hätten, solche schwache Strahlung nachzuweisen, haben bisher für die Praxis der Dosismessung wegen der relativ langen zur Messung notwendigen Zeit oder der dazu notwendigen Verstärkerapparatur oder wegen der Notwendigkeit der dauernden Nacheichung der Härtenabhängigkeit und des mit hohen Kosten verbundenen Aufwandes keine Bedeutung erlangt.
• Dagegen bietet der Gegenstand der Erfindung den Vorteil, daß die nachzuweisende oder zu messende Röntgenenergie weitgehend in zur Messung gelangende Ionisationsenergie umgewandelt wird. Die Empfindlichkeit des Gegenstandes der Erfindung wird deshalb so groß, daß im Gegensatz zu den oben beschriebenen Einrichtungen sehr geringe Dosen und Dosen kleiner Strahlenbündel direkt abgelesen werden können. Beim Gegenstand der Erfindung sind kein Verstärker und kein äußerer Aufwand für die Aufstellung des Ableseinstrumentes, ferner keine Zeitmessung, Aufladung.usw. notwendig.
• _ Der Gegenstand der Erfindung (s. Zeichnung), die Ionisationskammer, besteht aus feinverteilten Stoffen, zweckmäßig Folien oder Drahtgitter, durch die die einfallende Röntgenstrahlung hindurchtritt. Aus diesen löst die Röntgenstrahlung Photoelektronen aus, welche die dazwischen befindlichen Gasräume ionisieren. Die gebildeten Ionen werden durch Zugspannungen, welche an die Folien, wie die Fig. i zeigt, gelegt werden, der unmittelbaren Messung durch das Instrument J zugeführt. Ein maximaler Nutzeffekt wird erreicht, wenn der Quotient maximal ist. Um die Anordnung für harte und weiche Strahlung in gleicher Weise geeignet zu machen, werden die fünf wellenlängenabhängigen Faktoren, von denen die Ionenausbeute abhängig ist, d. h. Material, Dicke, Form, Abstand und Reihenfolge der Stoffe geeignet gewählt. Es wird versucht, den Nutzeffekt noch dadurch zu erhöhen, daß man die Elektronen mit Geschwindigkeiten, welche für die Ionenausbeute ungünstig sind, z. B. Elektronen, die nach Durchlaufen des Gasvolumens noch die Gegenfolie treffen und diese evtl. sogar durchdringen, mit Hilfe von Sekundärelektronenstrahlern vervielfacht. Die beschriebene Ionisationskammer eignet sich in gleicher Weise für Gamma- und Ultrastrahlung sowie für energiereiche Korpuskularstrahlung. Bei letzterer Anwendung beruht der Verstärkungseffekt auf Abbremsung der Korpuskeln und dem Sekundärelektroneneffekt. Um die Kammer auch für Neutronen geeignet zu machen, werden Stoffe gewählt, welche bei Bestrahlung mit Neutronen Protonen abgeben.
• Ein Ausführungsbeispiel des Patentgegenstandes zeigt die Fig. i. Die Röntgenstrahlung R durchstrahlt einen Hohlzylinder, in welchem 15, q. und ioA starke Goldfolien (F1 bis F") in Abständen von i und 1,5 mm aufgespannt sind. Die ungeradzahligen Folien 1,3 ... 15 sind mit dem Leiter I leitend verbunden, die geradzahligen 2 ... 14 mit dem Leiter II. Leiter I ist über ein Meßinstrument J mit dem 8o-Volt-Pol einer Batterie verbunden. Der andere Pol der Batterie und Leiter II sind geerdet. Sobald Röntgenstrahlung in die Kammer fällt, wird die Luft zwischen den Folien ionisiert, und die Ionen wandern je nach ihrer Ladung zu den Folien des Leiters I oder des Leiters II. Der Strom gelangt im Instrument J zur Messung.
• Die beschriebene Kammer ist wie folgt hergestellt (Fig. 2) : Es sind i und i,5 mm starke Polystyrolringe mit zwei Kerben K mit je einer runden Goldfolie beklebt. Jede Goldfolie hat eine kurze Fahne S über einer der Kerben. Die Ringe werden so aufeinandergelegt, daß die Fahnen S abwechselnd um 18o° verdreht zu liegen kommen. Durch die Leitungsdrähte I und II in den Kerben werden die geradzahligen und die ungeradzahligen Folien jeweils unter sich kurzgeschlossen. Die Polystyrolringe werden in einem passenden Metallzylinder M durch den einschraubbaren Metallring L zusammengepreßt (Fig. i). Diese Kammer gibt in dem in der Medizin üblichen Härtegebiet eine ioofach stärkere Ionisation gegenüber einer gewöhnlichen Luftkammer gleichen Volumens. Die Kammer hat sich in gleicher Weise zur Messung von ß-Strahlung von Radium als geeignet erwiesen.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel ist im Prinzip von derselben Bauart wie das eben beschriebene, doch weicht es wie folgt von diesem ab: Alle 15 Goldfolien sind mit dem Leiter II verbunden und geerdet. Zwischen j e zwei Folien ist ein mit dem Leiter I verbundenes weitmaschiges Aluminiumnetz geschaltet. Die Spannung der Batterie beträgt 2o V. Es sind also 15 Goldfolien und 16 Aluminiumnetze hintereinander angebracht. Da die Dicke der Polystyrolringe jetzt nur halb so stark gewählt wurde, ist das Gesamtvolumen des Ionisierungsraumes das gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Kammer gibt einen noch wesentlich höheren Nutzeffekt. Der Grund dafür ist, daß der Elektronenstrom, der von den Goldfolien ausgeht, in gleicher Richtung wie der Ionenstrom fließt.
• Um die Ionisationswirkung von Gammastrahlen im Meßvolumen zu verstärken, wurden 3o;cc starke Bleifolien gewählt.
• Eine in dem für die Medizin in Frage kommenden Härtegebiet (Halbwertschicht o,2 bis 1,3 mm Cu) härteunabhängige Kammer ist wie folgt zusammengesetzt: 6 Stück 2 ,u Au-Folien, 3 Stück 7,u Au-Folien mit i mm und 2 Stück 1o ,u Pt-Folien und 6 Stück ioß Pb-Folien mit 1,5 mm gegenseitigem Abstand.
• Als Beispiel für eine nur in einem bestimmten Spektralgebiet wesentlich empfindliche Kammer sei folgendes angegeben. Eine Kammer für Strahlung mit der Halbwertschicht 0,5 bis o,8 mm Cu ist wie folgt zusammengesetzt: (Vorfilterung mit '/"mm Al) 5 Stück i ,u Au-Folien, 3 Stück q. ,u Au-Folien in j e i mm Abstand, von Strahleneintritts- zu Strahlenaustrittsseite gerechnet.
• Die Neutronenkammer gleicht der zuerst beschriebenen Kammer, nur sind hier an Stelle von Goldfolien io ii starke Aluminiumfolien verwendet, welche mit Paraffin bestrichen sind.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ionisationskammer zum Nachweis und zur Messung von Röntgenstrahlung, gekennzeichnet durch in der Kammer abwechselnd hintereinandergeschaltete Stoffe, zweckmäßig Folien oder Drahtgitter und dazwischen befindliche Gaslamellen, die von der Röntgenstrahlung durchsetzt werden, wobei die Ionisationswirkung der aus den Folien austretenden Elektronen zum Nachweis bzw. zur Messung der Röntgenstrahlung benutzt wird.
2. 2. Ionisationskammer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Folien, Drahtgitter und Gaslamellen aus solchem Material bestehen und so dimensioniert und angeordnet sind, daß Wellenlängenunabhängigkeit erzielt wird.
3. 3. Ionisationskammer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien, Drahtgitter und Gaslamellen aus solchem Material bestehen und so dimensioniert und angeordnet sind, daß erhöhte Empfindlichkeit nur in einem bestimmten Spektralgebiet erzielt wird.
4. 4. Ionisationskammer zum Nachweis und zur Messung von Neutronenstrahlung in Abänderung von Einrichtungen nach den Ansprüchen z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Folien, Drahtgitter und Gaslamellen Stoffe benutzt werden, die bei Bestrahlung mit Neutronen Protonenstrahlung aussenden.