DE1056008B - Vorrichtung zur Feststellung von Rauch etc. - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung von Rauch, radioaktiven Gasen, Licht oder von Eiinidringlingen mit einem einzigen Alphastrahler und zwei mit Elektroden versehenen Ionisationskammern, bei der die Differenz zwischen den Ionisationsströmen dieser Kammern beim Uberschreiten eines bestimmten Wertes ein Signal auslöst.

Die ionisierenden Eigenschaften von elektromagnetischen und Korpuskularstrahlen sind bekannt, und es ist ebenfalls bekannt, daß Rauch eine Umordnung der Ionen hervorruft, wodurch der z. B. von einer radioaktiven Quelle erzeugte Ionisationsstrom vermindert wird.

Die Ausnutzung dieser bekannten Eigenschaft zur Feststellung von Rauch usw. ist ebenfalls nicht mehr xs neu. So wird bei einer bekannten Vorrichtung ein zwischen zwei dünnen Folien und zwischen zwei Kammern angeordneter Alphastrahler verwendet, der eine symmetrische Ionisation in jeder der beiden beiderseits der Quelle liegenden Kammern hervorruft. Eine solche symmetrische Ionisation in beiden Kammern ist zur FeststeHung von Rauch ungünstig, da Schwankungen in der Betriebsspannung sich im selben Verhältnis auf die S teuer spannung der Gasentladungsröhre auswirken und die radioaktive Quelle einseitig verstaubt.

Es ist auch die Anwendung von mehr als einer radioaktiven Quelle, deren physikalisch-chemische Entwicklungen in Abhängigkeit von der Zeit unterschiedlich sind und die das Eindringen des Radktmsalzes in jeden der Träger für diese Quellen beeinflussen, bekannt, um die Alphaabstrahlung zu modifizieren. Ein zweiter Nachteil der bekannten Anordnungen liegt 'darin, daß ihre radioaktive Quelle in der Prüf kammer dauernd unter dem Einfluß der umgebenden Euft steht. Dadurch sammeln sich auf der radioaktiven Quelle Dämpfe und Staub, die ihre Alphaabstrahlung beeinflussen. Ein dritter Grund für fehlerhafte AVirkungsweise liegt in der schlechten Isolierung des die Prüfkammer von der Vergleichskammer trennenden Flansches. Tatsächlich steht dieser Flansch ähnlich wie die Prüfkammer in unmittelbarer und dauernder Berührung mit der umgebenden Luft, so daß sich leitende Substanzen auf dem Flansch niederschlagen. Darüber hinaus ist dieser Flansch nicht Vorriciitung zur Feststellung
von Rauch, etc.

Anmelder:

Dr.-Phys. Maurice E. Nahmias_f
Chatenay Malabry, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr
und Dipl.-Phys. Ε. Betzier, Patentanwälte,
Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. April 1956,
Großbritannien vom. 15. Oktober 1956

ohne teilweisen Auseinanderbau der Vorrichtung zugänglich, so daß die Reinigung nur durch einen mit dieser Konstruktion vertrauten Fachmann erfolgen kann. Schließlich ist die Konstruktion zugempfindlich, so daß sich mitunter durch 'die kontinuierliche Bewegung der Ionen in der Prüfkammer FeMalarme ergeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet alle Staub geschützt in einer Kammer so angeordnet ist, daß er außer dem Gasvolumen dieser Kammer auch das der zweiten mit einer von der der ersten verschiedenen Intensität ionisiert.

Auf diese Weise durchqueren die von dem Strahler ausgesandten Alphateilchen aufeinanderfolgend die Vergleichskammer und die Meßkammer, und alle physikalisch-chemischen Veränderungen der Strahlungsquelle in Abhängigkeit von der Zeit wirken sich auf die beiden Ionisationskammern identisch aus. Da die Absorption der Alphateilchen durch Staub im Laufe der Zeit erheblich ist, gewährleistet die staubsichere Anbringung des Strahters außer der sicher zu berechnenden Strahlungsintensität eine äußerst wirtschaftliche und intensive Ausnutzung des kostbaren radioaktiven Materials.

Eine bevorzugte Aueführungsform des Erfindungsgegenstandes soll im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in senkrechtem Schnitt, während

Fig. 2 und 3 je einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung darstellen;

Fig. 4 zeigt den Verlauf einer Braggschen Kurve. DieVorrichtung enthält zwei Ionisationskammern I und II, 'die von einem allgemein bei 1 angedeuteten Metallgehäuse mit den Seitenwandungen 2 und den sich gegenüberliegenden Abschluß wandungen 3, 4 umgeben sind. Das Gehäuse ist wenigstens annähernd

diese Nachteile dadurch, daß der Alphastrahler gegen mittig durch eine WandungiF mit einer oder vorzugs-

509 507/83

weise zwei dünnen FoMen M abgeteilt, deren Absorptionsfähigkeit etwa 1 cm Luft entspricht und die zwischen einem Paar von Gittern g_v g₂ sitzen, welche in zentralen kreisförmigen Öffnungen in den Blatten x_v X₂ montiert sind. Da/durch wird ein Bruch und eine Vibration der Folien vermieden, die bei Änderung der Kapazität auftreten kann und edne Fehlanzeige oder einen Fehlalarm liefert. Ein einziger radioaktiver, vorzugsweise Alphateilchen aussendender Strahler mit 10 με Intensität sitzt auf einem Stift 5, der symmetrisch durch einen Isoliereinsatz i₃ hindurchgreift, welcher zentral auf der Gehäuseabschlußwandung 3 angeordnet ist. ·

Der Stift ist in axialer..Richtung im Einsatz verschiebbar. Die Vergleichskammer I ist mit zwei kleinen öffnungen O_v O₂ versehen, die so angeordnet sind, daß die Bedingungen innerhalb der Kammer I den Bedingungen der umgebenden Luft entsprechen, während die radioaktive Quelle vor Staub u. dgl. geschützt ist. Eine Elektrode E_v die auf einem Potential + V₁ durch den angedeuteten Kreis gehalten wird, erstreckt sich durch einen_Einsatz I _l aus Isoliermaterial in der Seitenwandung 2 in die Kammer I. Die Meßkammer II ist mit einer Elektrode E₂ versehen, die auf dem negativen PotentiaJl - V₂ gehalten wird. Die Elektrode E₂ -erstreckt sich durch einen Einsatz i₂ aus Isoliermaterial^. der ebenfalls in der Seitenwandung2 angeordnet ist. Die Einsätze sind untereinander ähnlich und im einzelnen in Fig. 2 dargestellt. Jeder Einsatz enthält eine gelochte Scheibe 20, durch deren Bohrung die Elektroden E_i oder E₂ bzw. der Stift S hindurchführen, einen Schutzring 21 aus leitendem Material, der beim Betrieb der Vorrichtung geerdet wird und die Scheibe 20 umgibt, und "einen äußeren Ring 22 aus Isoliermaterial, der den Schutzring umgibt und an der Gehäusewandung befestigt ist. Man erkennt, daß die Schutzringe leicht zugänglich und sichtbar sind, so daß die erforderliche Reinigung derselben auch von Ungelernten ohne Zerlegen der Vorrichtungen in kürzester Zeit vorgenommen werden kann.

*' Bei der dargestellten Ausführungsform sollten die Gase kontinuierlich von einer entfernten Stelle eingeführt werden, und deshalb sind zwei isolierte Rohre t_v t₂ an gegenüberliegenden Stellen der Kammer II angeordnet, von denen das eine ails Einlaß und das andere als Auslaß dient.

" Eine abgeänderte Ausführungsfarm ist so ausgelegt, daß das die Vorrichtung umgebende Gas gemessen und beobachtet wird. Bei dieser Ausführungsform" werden die Röhren weggelassen und die Seitenwandungen der Kammer II mit Löchern versehen. Das 'ganze Gehäuse 1 ist elektrisch mit Hilfe der leitenden Feder L mit der Elektrode G einer Gastriode mit kalter Kathode 6 verbunden. Die Feder erstreckt sich durch eine Mittelbohrung in einem Block aus durchsichtigem Isoliermaterial ^₁ am Boden der Kammern, welcher die Kammer;, gegen von außen kommende zerstörende Einflüsse abschirmt.

Der Ionisationsstrom der Kammer I wird auf einem WertZ₁ gehalten, der höher als der Wert des Stromes I₂ in der Kammer II ist, indem man die Potentiale + V₁ und — V₂ und die Stellung des Strahlers 5" für eine gegebene Dicke der Folfe^-Jli einstellt. Die beiden lonisationsströme' fließen in" entgegengesetzten Richtungen, Und der Wert (I₁Z- I₂) = J₃ muß so gewählt werden, daß die Spannung'an den Klemmen des Widerstandes R im angedeuteten Kreis V₃ — RI_s normalerweise kleiner als der Wert V_i der Spannung ist, die erforderlich ist, um die Gastriode 6 über das

Gitter G zwischen A und k zu zünden. Kommt nunmehr Rauch in die Kammer II, dann nimmt der Strom I₂ ab, während I₃ und V₃ zunehmen und die Gastriode zündet. Der Strom fließt dann zwischen der Anode A und der Kathode K, wodurch die Relaisspule E erregt und damit der Unterbrecher B betätigt wird.

Elektronenröhren mit kalten Kathoden wurden bereits für die Messung sehr kleiner Ionisationsströme

ίο vorgeschlagen, und es gibt auch auf dem Markt verschiedene geeignete Kaltkathodenröhren, die auf Ströme unter 10~⁹Amp. ansprechen. Infolgedessen ist die Verwendung einer Röhre mit kalter Kathode als solche nicht ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung. DieVerwendung von zwei asymmetrischen Ionisationskammern mit einem einzigen radioaktiven Strahler stellt jedoch ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Diese Asymmetrie, die besonders vorteilhaft für die Feststellung von Rauch ist, geht auf die Form der Ionisationskurve eines Alphastrahlers, die sogenannte »Braggsche« Kurve, zurück, die sich aus drei Teilen zusammensetzt. Fig. 4 zeigt eine solche Kurve, bei der auf der Abszisse der Weg eines Alphateilchens in der Luft in cm als Maßeinheit und auf der Ordinate der Maßstab der Ionisation in einer willkürlichen Maßeinheit aufgezeichnet ist.

Der erste Teil a. der Kurve zeigt eine konstante Ionisation längs etwa der halben Bahn der Alphateilchen in Luft. Der zweite Teil b zeigt ein Ansteigen des Ionisationsstromes. Schließlich zeigt der dritte Teil c ein Maximum und den Abfall der Ionisation in den letzten 3 mm der Alphateilchenbahn.

Die vorliegende Erfindung greift die Vorteile dieser Kurvenform zur Herstellung einer asymmetrischen Ionisation in den Kammern I und II auf. Die Kammer I arbeitet auf dem konstanten Teil der Ionisationskurve, während die Kammer II auf dem variablen Teil arbeitet, der sowohl auf die Ionenumordnung als auch auf Dichtigkeitsänderungen sehr empfindlich anspricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Feststellung von radioaktiven Gasen verwendet werden. Wenn der zu untersuchende Ort ein radioaktives Gas enthält, wächst der Ionisationsstrom in der Kammer II, anstatt abzunehmen, und es ist in verschiedenen Fällen, nämlich dort, wo Alpha-Emanationen vorliegen, möglich, einen über dem Strom J₁ liegenden Strom J₂ und an den Klemmen des Widerstandes R eine über die Spannung V_i liegende Potentialdifferenz zu erhalten, wodurch der Alarm ausgelöst wird. Eine bessere Empfindlichkeit erhält man, allerdings mit der Gefahr der Beschädigung des Strahlers S₁ dadurch, daß man die Leitungen t_t und t₂ in die Bohrungen O₁ und O₂ einschraubt und das Gas, von dem man annimmt, daß es radioaktive Substanzen enthält, durch die Kammer I zirkulieren läßt. Der Strom J₁ steigt infolge der radioaktiven Gase und steigert die Werte von J₃ und V₃. Dies führt zum Alarm mit besserer Empfindlichkeit, als wenn man die üblichelonisationskammer verwendet, die nicht entgegengesetzt mit einer zweiten Ionisationskammer gekuppelt ist, wie es beim Erfindungsgegenstand der Fall ist.
" Die Gastriode wind normalerweise von einem Metallzylinder H₁ umgeben, der mit Paßsitz in einer Aussparung im Isolderblock^₁ sitzt. Innerhalb des Zylinders sind zwei durchsichtige scheibenartige Masken H₂, JJ₃ auf jeder Seite der Gastriode vorgesehen. An dem dem Block P₁ abgewandten Ende des Zylinders sitzt eine Scheibe^₂ aus durchsichtigem Isoliermaterial. Werden die Masken JJ₂ und H₃ ge-

Claims (10)

öffnet und ist eine auf Licht ansprechende Gastriode mit kalter Kathode vorgesehen, dann arbeiten der Block^1 und die Scheibe/>2 aus durchsichtigem Isoliermaterial als Lichtleitung zur Gastriode. Wird die gesamte Vorrichtung nun eingestellt und im Dainkeln gehalten, dann löst jede Flamme oder jedes Licht die Gastriode aus, vorausgesetzt, daß das Potential am Gitter G in der Finsternis durch Verschieben des Strahlers ^ auf einen Wert Vs einreguliert ist, der kleiner als das Auslösepotential Vi ist, beispielsweise V3 -V1 < 10 Volt. Bei der normalen Verwendung für die Feststellung von Rauch, radioaktiven Gasen und Flammen oder Licht wird die gesamte Vorrichtung durch einen Schirm zur Verhinderung von Alarmen im Fall unbeabsichtigter Erdung der Kammern I und II umgeben. Wird der Schirm entfernt, dann zeigt die Vorrichtung durch Erdung einer der beiden Kammern die Anwesenheit eines Eindringlings, beispielsweise eines Menschen oder Tieres, an. Ein äußerer Kontakt mit den Kammern I oder II genügt, um die Kathode zu zünden und Alarm zu geben. Die Wirksamkeit der Vorrichtung läßt sich dadurch steigern, daß man mit den Kammern I und II Metalldrähte, Gitter-, Türoder Fenstergriffe, unter Teppichen od. dgl. liegende Kontakte usw. verwendet, die gewöhnlich isoliert sind und durch Berührung mit dem Besucher oder Eindringling geerdet werden. Diese Erdung führt zur Auslösung der Gastriode und damit zur Alarmgabe. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feststellen von Rauch, radioaktiven Gasen, Licht oder von Eindringlingen mit einem einzigen Alphastrabler und zwei mit Elektroden versehenen Ionisationskammern, bei der die Differenz zwischen den Ionisationsströmen dieser Kammern beim Überschreiten eines bestimmten Wertes ein Signal auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß der Alphastrahler (S), gegen Staub geschützt, in einer Kammer (I) so angeordnet ist, daß er außer dem Gasvolumen dieser Kammer auch das der zweiten (II) mit einer von der der ersten verschiedenen Intensität ionisiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (I, II) durch eine für Alphastrahlung durchlässige oder gitterähnliche Zwischenwand (W) getrennt sind und der Alphastrahler (S) in einer der beiden Kammern angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (I, II) aus einem im wesentlichen aus Metall hergestellten Gehäuse (1) bestehen, wobei die Zwischenwand (W) das Gehäuse (1) annähernd mittig und horizontal teilt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Alphastrahler (S) an einem sich symmetrisch durch einen isolierenden

Einsatz (i₃) in einer der AbscMußwandungen (3) erstreckenden Stift (5) sitzt und die Elektroden {E_v E₂) durch isolierende Einsätze (i_v i₂) in den Seitenwandungenⁱ (2) in die beiden Kammern (I, II) eingeführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strahler (S) enthaltende Kammer (I) mit der umgebenden Luft unter geringer Diffusion in Verbinidung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Alphastrahler (S) so angeordnet ist, daß unter normalen atmosphärischen Bedingungan' die Ionisation dn der vom Strähler (S) freien Kammer (II) auf dem ansteigenden und abfallenden Teil c der Braggschen Kurve auftritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 zur Feststellung von Rauch, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, die unter den zu prüfenden Gasbedingungen den kleineren Strom liefert, mit der zu prüfenden Luft über Rohrleitungen (t_v t₂) in Verbindung steht oder gelochte Seitenwandungen zur freien Zirkulation der Luft aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 zur Feststellung von radioaktiven Gasen, dadurch gekennzeichnet, (daß die Kammer, die unter den zu prüfenden Gasbedingungen den größeren Strom liefert, mit Öffnungen (O_v O₂) zur Einführung des Gases ausgerüstet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 zur Feststellung von Licht, dadurch gekennzeichnet, daß die die Signale liefernde Vorrichtung eine lichtempfindliche Gastriode mit kalter Kathode (6) zur Aufnahme von außerhalb der Vorrichtung vorhandenem Licht aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (I, II) aus Metall bestehen und an Leitungen angeschaltet sind, deren Erdung ein Signal in der Signalvorrichtung erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsohe Patentschrift Nr. 718 327;
französische Patentschrift Nr. 972 481;
USA.-Patentschrift Nr. 2 702 898;
Greinacher: »Über ein Diff erential-Ionometer und seine Anwendung zur elektrischen Messung des Staubgehaltes der Luft«, Bulletin des Elektrotechnischen Vereins, 1922, Nr. 8, S. 356;

M el sal ler: »Methodes de mesures basees sur l'emploi du Radium«, Mesures, April 1937;

Brestmann und Malsaller: »L⁵Utilisation de phenomenes radioactifs dans la predecation des incendies et des gaz«, Rev. Gen. d'electr., 26. Februar 1939; XI, III, S. 279;

Jaeger: »Die Ionisationskammer als Feuermelder«, Bull. S.E.V., 1940, Nr. 9, S. 197;

Meili: »Ionisations-Feuermelder«, Bull. des S.E.V., 1952, Nr. 23.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 507/33 4.59