DE1514256C - Gerat zum Messen von physikalischen Großen, die die Intensität einer radioak tiven Strahlung beeinflussen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von physikalischen Größen, die die Intensität der von einer radioaktiven Meßstrahlungsquelle auf einen Strahlungsdetektor gelangenden Strahlung beeinflussen, mit einem Impulse von der Energie der einfallenden Strahlung proportionaler Amplitude liefernden Detektor, einer zusätzlichen radioaktiven Hilfs-Strahlungsquelle mit von der Strahlung der Meßquelle verschiedener diskreter Strahlungsenergie, deren Strahlung der Detektor ausgesetzt ist, mit einem dem Detektor nachgeschalteten Meßkanal mit Diskriminatorschaltung und Anzeigegerät sowie einer Stabilisationseinrichtung, die einen Impulshöhenselektor, dessen Durchlaßkanal auf den der Energie der Hilfs-Strahlungsquelle entsprechenden Bereich der Detektorimpulsamplitude eingestellt ist, sowie eine dem Impulshöhenselektor nachgeschaltete Integrationsschaltung aufweist, deren Ausgangsspannung als Regelgröße zur Stabilisierung des Meßkanals auf letzteren über eine Rückkopplungsleitung zurückgeführt ist.

Meßgeräte, bei denen radioaktive Strahlungsquellen verwendet werden, haben besonders in der Industrie Anwendung gefunden zur kontinuierlichen oder zeitweiligen Messung von Dichte, Dicke oder Volumen. Bei dieser bekannten Art von Strahlungsmeßinstrumenten machte der zeitliche Abfall der Stärke der Strahlungsquellen eine häufige Eichung und Nachstellung der Instrumente notwendig, um den natürlichen Abfall der Stärke der Quellen zu kornpensieren und die gewünschte Instrumentengenauigkeit beizubehalten. Eine solche Eichung und Einstellung macht es im allgemeinen erforderlich, daß das Gerät zeitweilig außer Betrieb genommen und geeicht oder eingestellt wird unter Verwendung einer genormten oder bekannten Strahlungsquelle. Dies ist unbequem und wegen des Zeitverlustes unwirtschaftlich.

Ein solches Strahlungsmeßgerät, welches dem normalen Abfall der Quellstärke unterworfen ist und welches geeicht oder nachgestellt werden muß, ist das BrennstofTmeßgerät nach dem Strahlungsmeßprinzip, welches in der USA.-Patentschrift 2 952 774 vom 13. September I960 offenbart wird, die der Patentinhaberin der vorliegenden Erfindung zuerteilt ist. Strahllingsmeßgeräte dieser Art messen die Menge oder Masse der Flüssigkeit in einem Tank oder Behälter unter Ausnutzung der Schwächung einer von Strahlungsquellen ausgehenden Strahlung durch die Atome der Flüssigkeit, durch die die Strahlung hindurchgeht. Eine oder mehrere Strahlungsquellen und ein Detektor sind einem die Flüssigkeit enthaltenden Tank so zugeordnet, daß die Strahlung durch den Tank zum Detektor gelangt. Je größer die Flüssigkeitsmenge in dem Tank ist, desto größer ist die Schwächung der durch den Tank hindurchgehenden Strahlung und desto kleiner ist das in dem Detektor des Flüssigkeitsmessers erzeugte Gesamtsignal.

Da die Stärken der Strahlungsquellen kontinuierlich einem natürlichen Abfall unterliegen, nimmt die Gesamtstrahlung, die durch die Flüssigkeit in dem Tank hindurchgeht, mit der Zeit ab, und dadurch wird die Instrumentengenauigkeit beeinflußt. Eine häulige Eichung dieser Instrumente ist deshalb notwendig, um den Strahlungsquellenabfall zu korrigieren und eine optimale Instrumentengenauigkeit und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Ein anderes Meßgerät dieser Art ist aus der belgischen Patentschrift 521612 bekannt, bei dem der Einfluß der zeitlichen Änderung der Meßstrahlungsquelle dadurch ausgeschaltet wird, daß der Detektor der Strahlung einer zusätzlichen Bezugs-Strahlungsquelle derselben Art ausgesetzt ist und dadurch die zeitliche Anzeigeänderung kompensiert wird. Das Gerät arbeitet dabei mit strombewertenden Detektoren, nämlich mit Ionisationskammern.

Aus der Zeitschrift »Nucleonics«, Bd. 13, 1955, Nr. 7, S. 36 bis 41, ist ein Gerät der eingangs genannten Art zur Messung einer Kernstrahlung mit Einrichtungen zu seiner Stabilisation bekannt, welches einen der Energie der einfallenden Strahlung proportionale Impulse liefernden Detektor mit zwei getrennten Strahlungsquellen aufweist: Besondere Berücksichtigung finden dabei die Stabilisierungen der elektronischen Schaltung, d. h. in der Verstärkung von Photovervielfacher und Diskriminator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Meßgerätes der eingangs genannten Art, bei dem. der zeitliche Aktivitätsabfall der Meßstrahlungsquelle kompensiert wird und sich dadurch nicht auf das Meßergebnis auswirkt.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Gerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Hilfs-Strahlungsquelle zumindest näherungsweise dieselbe Zerfallskurve aufweist wie die Meßstrahlungsquelle, daß der Impulshöhenselektor der Stabilisationseinrichtung zwei Einkanaldiskriminatoren aufweist, deren Durchlaßkanäle auf verschiedene Teilbereiche des der Strahlungsenergie der Hilfs-Strahlungsquelle entsprechenden Impulsamplitudenbereichs eingestellt sind, wobei der auf den höherliegenden Kanal eingestellte Diskriminator eines positive Impulse liefernden Ausgang und einen negative Impulse liefernden Ausgang aufweist, während der auf den niedrigeren Kanal eingestellte Diskriminator einen positive Impulse liefernden Ausgang besitzt, daß weiter der Ausgang des unteren Diskriminators und der negative Ausgang des oberen Diskriminators mit dem Eingang eines ersten integrierenden Verstärkers verbunden ist, daß der Ausgang dieses integrierenden Verstärkers sowie die positiven Ausgänge beider Kanaldiskriminatoren mit dem Eingang eines zweiten integrierenden Verstärkers verbunden sind und daß der Ausgang des letzteren mit einer Einrichtung zum Regeln der Verstärkung des Detektors oder der Meß- und der Stabilisationskanäle derart verbunden ist, daß diese Einrichtung eine Regelung im Sinne einer Stabilisierung der im Meßkanal angezeigten Impulsrate bewirkt.

Mit dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung wird nicht nur die Instabilität der elektronischen Bauteile (Bauelemente, Verstärker usw.), sondern auch die durch den Zerfall der Strahlungsquelle verursachte Instabilität selbsttätig kompensiert.

Vorzugsweise besitzt die Hilfs-Strahlungsquellc ein Energieniveau, welches wesentlich über dem der Meßstrahlungsquelle liegt.

In einer vorteilhaften Ausführungsforni sind die positiven Ausgänge der beiden Diskriminatoren der Stabilisationseinrichtung über einen Verstärker mit einer regelbaren Stromversorgung verbunden, deren Ausgang auf die Diskriminatoren derart zurückgekoppelt ist. daß deren Verstärkung im Sinne einer selbsttätigen Kompensation eingestellt wird.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung

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in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Energieniveau der inneren Strahlungsquelle 34.

In den Zeichnungen zeigt Andererseits kann das Energieniveau der äußeren

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer be- Strahlungsquelle größer oder kleiner sein als das der

sonderen Anordnung eines Strahjungsmeßgerätes zur inneren Strahlungsquelle. Die Detektoreinheit 20

Tank-Füllstandsmessung in einem Flugzeug, 5 spricht auf die Eingangsstrahlung aus der äußeren

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung an Strahlungsquelle 18 sowie auf die Kontrollstrahlung

einem Tank des in der Fig. 1 dargestellten Flug- aus der inneren Strahlungsquelle 34 an und erzeugt

zeuges, entsprechende elektrische Impuls-Signale. Diese Si-

Fig. 3 ein ausführliches Blockschaltbild des Strah- gnale werden zu einem Impulskonverterkreis 36 ge-

lungs.neßgerätes nach der Erfindung, io leitet, in dem die Signale nach Amplituden sortiert

Fij|. 4 ein Schaltplan für das Gerät nach der Er- und entsprechend als Meß-Signale zur Anzeigeeinheit

findung, 24 oder als ein Abweichungskorrektursignal zum

Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Strah- Abweichungssignalkreis 40 geleitet werden. Wie

lungsspektrums aus dem Strahlungsmeßgerät nach später noch beschrieben wird, schließen Teile des

den Fig. 3 und 4, 15 Impulskonverterkreises 36 von den Signalen alle Im-

Fig. 6 ein Ausschnitt aus einem Schaltplan einer pulse aus außer denjenigen Impulsen, die ein Meß-

Abwandlung des Ableseteiles des Gerätes nach der informationssignal darstellen, das an der Anzeige-

Fig. 4, einheit 24 erscheinen kann. Der Abweichungssignal-

Fig. 7 ein Ausschnitt aus einem Schaltplan für oder Detektorkreis in der Zwischeneinheit 22 nach

eine Schaltung, die an Stelle der Zwischeneinheit 20 der Fig. 3 erzeugt ein Rückkopplungssignal, das zur

nach der F i g. 4 benutzt werden kann, und Detektoreinheit 20 geleitet wird. Das Rückkopplungs-

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Strahlungsmeß- signal stellt selbsttätig den Verstärkungsgrad der De-

gerätes, das an mehreren TreibstofTtanks der Ausfüh- tektoreinheit so ein, daß der natürliche zeitliche Ab-

rungsform nach der Fig. 1 angebracht ist. fall der äußeren Strahlungsquelle und die damit ver-

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Strahlungsmeßgerät 25 bundene Unstabilität der Messung korrigiert wird, zur Tank-Füllstandsmessung, an einem herkömm- Die Fig. 4 ist ein ausführlicher Schaltplan für eine liehen Flugzeug angeordnet. Das Flugzeug weist besondere Ausführungsform des Strahlungsmeßunter anderem die Treibstofftanks 10, 12, 14 und 16 gerätes nach der Erfindung. Auch in diesem Falle in verschiedenen Formen und mit verschiedenen ist eine einzige äußere Strahlungsquelle 18 zusammen Fassungsvermögen auf. Jedem dieser Tanks sind eine 30 mit einer Masse in Form eines Tanks 10 dargestellt, oder mehrere äußere Strahlungsquellen 18 und eine wobei jedoch für die Flüssigkeitsmessung in solchen Strahlungs-Detektoreinheit 20 zugeordnet, die mit Tanks im allgemeinen mehrere Strahlungsquellen enteiner Zwischeneinheit 22 und. einer Anzeigeeinheit sprechend der Fig. 2 vorgesehen sind. Bei der be-24 elektrisch in Verbindung steht. Eine herkömm- sonderen Ausführungsform nach der F i g. 4 besteht liehe Batterie oder eine andere geeignete Stromquelle 35 die äußere Strahlungsquelle 18 aus einer Gamma-26 versorgt das Strahlungsmeßgerät mit Strom und strahlungsquelle.. Die Gammastrahlung stammt aus Spannung. Die Strahlungsquellen und die Detektor- einem radioaktiven Isotop, wie z. B. Caesium-137 einheit werden im allgemeinen an der Außenseite oder Kobalt-60.

des Tanks angeordnet und dringen in diesen nicht Die Gammastrahlung aus der Strahlungsquelle 18

ein. Es ist jedoch auch möglich, entweder die Strah- 40 durchdringt die Wandungen des Tanks 10 und die in

lungsquellen oder die Detektoreinheit oder auch diesem enthaltene Flüssigkeit und gelangt zu einem

beide Elemente im Innern des Tanks anzuordnen, Szintillationskristall 44 der Detektoreinheit 20. Der

da hierdurch das Strahlungsmeßgerät nicht nachteilig beispielsweise aus Natriumiodid bestehende Szintil-

beeinflußt wird. ■ lationskristall 44 ist optisch mit einer herkömmlichen

Die Fig. 2 zeigt den Flugzeugtank 10 nach der 45 Photoverstärkerröhre 46 gekoppelt.
Fig. 1 im Querschnitt und mit einer Anordnung Der Szintillationskristall 44 empfängt ferner die gleicher Strahlungsquellen 18 in geeigneten Abstän- Strahlung aus der inneren Strahlungsquelle 34, die an den um den Umfang des Tanks herum. Die äußeren den Szintillationskristall angrenzt. Bei der Ausfüh-Strahlungsquellen 18 und die Detektoreinheit 20 sind rungsform nach der Fig. 4 besteht die innere Strah- , so angeordnet, daß die Strahlung aus jeder Strah- 5° lungsquelle 34 aus einem geimpften Kristall, der alllungsquelle zur Detektoreinheit über Strecken 28 ge- gemein in der geometrischen Mitte des Szintillationslangt, die zum Teil im Innern des Tanks verlaufen. kristalle 44 angeordnet ist. Die innere Strahlungs-Je nach der Fluglage des Flugzeuges verlaufen ein quelle 34 kann auch aus einem Einsatz mit einem ge- oder mehrere Strahlungsstrecken immer durch die im eigneten radioaktiven Isotop bestehen. Sie muß dabei Tank befindliche Flüssigkeit 30. Je größer die Menge 55 mindestens näherungsweise die gleiche Zerfallskurve der im Tank enthaltenen Flüssigkeit ist, umso stärker wie die externe Strahlungsquelle 18 aufweisen. Die wird die durchlaufende Strahlung geschwächt, und innere Strahlungsquelle kann jedoch auch aus einer umso schwächer wird das von der Detektoreinheit Kombination von Strahlungsquellen mit jeweils vererzeugte Signal. . schiedenen Halbwertzeiten bestehen, so daß die Zer-

Das ausführliche Blockschaltbild in der Fig. 3 60 fallskurve der inneren Quelle in einem vorherbestimmzeigt eine äußere Strahlungsquelle 18. Die Strahlung baren Zeitraum ähnlich der der äußeren Quelle ist. aus der äußeren Strahlungsquelle 18 geht durch eine Die innere Strahlungsquelle kann ferner aus einer Masse 32 zur Detektoreinheit 20, die auch eine radioaktiven Farbe, d.h. aus einer verhältnismäßig Strahlung aus einer inneren Strahlungsquelle 34 emp- dünnen Quelle bestehen, die einen Belag auf der fängt. Diese letztgenannte Strahlung geht nicht durch 65 Außenseite des Szintillationskristalls bildet. Es ist die Masse 32. Bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch vorzuziehen, die innere Strahlungsquelle 34 der Erfindung unterscheidet sich das Energieniveau in bezug auf den Szintillationskristall 44 so anzuder äußeren Strahlungsquelle 18 wesentlich von dem ordnen, daß die Szintillationen aus der inneren Strah-

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lungsquclle mit dem Szintillationskristallkörper 44 leitet, in dem die elektrischen Eingangs- und Konoptisch verkoppelt sind. Hierdurch wird eine genaue troUimpulse gemäß dem Impulsamplitudensortier-Kontrollc über die Energieverluste von der Strah- sctiema nach der Fig. 5 voneinander getrennt lungsquelle zum Szintiilationskristallkörper ermög- werden,
licht. 5 Der Impulshöhendiskriminatorkreis 36 enthält die

Die Strahlungsquelle 34 kann aus einem Alpha- einander gleichen Transistoren 56, 58 und 60, die strahler, z. B. aus dem radioaktiven Isotop zueinander parallel dem Linearverstärker 54 nachge-Americium-241, bestehen. Andererseits können eben- schaltet sind. Die Vorspannung für die Basiseleksogut andere Alphastrahlungsquellen oder Kombi- trode eines jeden Transistors wird geeigneterweise nationen solcher Strahlungsquellen, z. B. Americium- io mit Hilfe der Spannungsteilerschaltung 62 so einge-241 und Curium-244 oder Americium-241 und stellt, daß jeder Transistor nur leitet, wenn ein elek-Plutonium-236, verwendet werden. Diese Kombi- Irischer Impuls aus dem Verstärker 54 dem Impulsnationen von radioaktiven Isotopen müssen min- Sortiermuster nach der Fig. 5 entspricht,
dcstens annähernd dieselbe natürliche Zerfallskurve Der Transistor 56 wird so eingestellt, daß nur dieaufwcisen wie die äußere Quelle oder die äußeren 15 jenigen elektrischen Eingangsimpulse, deren Ur-Ouellcn. Die innere Strahlungsquelle 34 kann auch Sprungsenergie in den Energiebereich L₁ des Sortierein Gammastrahler sein. Schemas oder darüber fällt, durch den Diskriminator

Die Fig. 5 zeigt ein typisches Spektrum, .das von zum Kanal L₁ hindurchgeleitet werden. Die Impulsdem Strahlungsmeßgerät nach der Fig. 4 ermittelt höhendiskriminatoren 58 bzw. 60 leiten nur diewurdc, wenn die äußeren Strahlungsquellen 18 aus 20 jenigen ankommenden elektrischen Kontrollimpulse Caesium-137 und die innere Strahlungsquelle 34 aus weiter, deren Energie in die Bereiche L₂ bzw. L₃ und Amcricium-241 bestehen. Die Gammaphotonenspitze darüber fällt, und zwar zum Kanal L., bzw. L₃.
50 des Cacsium-137 liegt bei ungefähr 0,66 MEV Nach der Fig. 4 wird ein ankommender elektri-(Millionen Elektronenvolt), und die Alphaszintil- scher Eingangsimpuls, dessen Energiepegel in den lationsspitzc 52 des Americiums-241 weist annähernd 25 Energiebereich L₁ fällt (vgl. Fig. 5), durch den Diseine gammaäquivalentc Energie von 1,75 MEV auf. kriminator 56 zu einem Impulsformer 66 hindurch-Das AmL'ricium-241 sendet eine 5,5-MEV-Alpha- geleitet. Ebenso werden ankommende , Kontrollstrahlung mit einer mittleren Lebensdauer von impulse, deren Energiepegel den Energiebereichen L., 470 Jahren aus; jedoch führt die geringere Lichtaus- und L., entsprechen," durch die betreffenden Disbeutc aus der Alphapartikelabsorption durch den 30 kriminatorcn 58 und 60 hindurch zu den Impuls-Szinlillationskristall 44 zu einer Lichtemission im formern 68 und 70 geleitet. Die Impulsformer 66, Kristall, der der obengenannten Gammaenergie 68 und 70 kehren die sortierten Eingangs- und Kongleichwertig ist. Die Szintillationsspitzen 50 und 52 troUimpulse um und formen diese zu gleich hohen weisen daher wesentlich verschiedene Energiepcgel Rechteckimpulsen um. Der Impulsformer 70 erzeugt auf. so daß die Pegel leicht voneinander unter- 35 zwei einander gleiche Impulse, jedoch mit entgegenschieden und von der Schaltung nach der Erfindung gesetzter Polarität, d. h., der Impulsformer 70a ergetrennt werden können. zeugt einen Impuls, der die entgegengesetzte Polarität

Das Amplitudenimpulssortierschema nach der aufweist wie der von dem Impulsformer 70 b erzeugte

Fig. 5 weist abgegrenzte Energiebereiche L₁. L₂ und Impuls.

L_:| auf. Die elektrischen Impulse, die der Zeit nach 40 Da der ankommende Kontrollimpuls, der den Imstatistisch und mit unterschiedlichen Amplituden auf- pulsformer 68 im Kanal L₂ auslöst, auch den Impulstreten, werden nach dem Schema entsprechend der former 66 im Kanal L₁ auslösen könnte, so wird ein Urspiungsenergie eines jeden Impulses sortiert. Die- aus dem vorderen Teil eines Kontrollimpulses L₂ bejenigen Impulse, deren Energiebereich kleiner ist als stehender Löschimpuls über den Leiter 69 aus dem ein willkürlicher, je nach dem Verwendungszweck 45 Impulsformer 68 zu einem Torkreis 74 im Kanal L₁ des Gerätes und den verwendeten besonderen Strah- geleitet. Der Torkreis 74 besteht· aus einem Stcuerlungsqucllen gewählter Wert, werden zurückgewiesen. transistor. Der Löschimpuls verändert bei der dar-Bci der besonderen Ausführungsform nach der gestellten Ausführungsform die Vorspannung des Fig. 4 fällt die Gammaphotonenspitze 50 in den Steuertransistors 74. so daß der Impuls L₂ aus-Energiebereich L₁. der von der die die Flüssigkeit 30 50 gelöscht wird und nicht über den Kanal L₁ den Imini Tank 10 durchdringenden Strahlung herrührt. pulsformer 66 auslösen kann. Ein Eingangsimpuls L₂, während die Alphaszintillationsspitze 52 an der der dem Energiebereich L₂ entspricht, wandert daher Energietcilungslinie auf die Energiebereiche L₂ und nur über den Kanal L₂ und löst den Impulsformer 68 L.. aufgeteilt ist. so daß diese Bereiche gleiche Zähl- aus. Ebenso wird ein aus dem vorderen Teil eines inipulsratcn aufweisen, wie später noch erläutert 55 Kontrollimpulses L., bestehender Löschimpuls aus wird. Wenn gewünscht, kann der Energiebereich L₁ dem Impulsformer 70α über den Leiter 71 zu einem einen Teil der Streustrahlung mit umfassen, die nor- Torkreis 74 und zu einem gleichen Torkreis 76 gcmalerweisc zurückgewiesen wird. leitet und löscht die unerwünschten Impulse in den

Nach der Fig. 4 werden die durch Strahlung er- KanälenL₁ und L₂ aus, so daß der KontrollimpulsL₃

zeugten Lichtimpulse aus dem Szintillationskristall 60 nur über den Kanal L₃ wandern und den Impuls-

44. die den Eingangsimpulsen aus der äußeren Slrah- former 70 auslösen kann.

lunasquellc 18 und den Kontrollimpulscn aus der Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 weisen

inneren Strahlungsquelle 34 entsprechen, von der die auf den Kanälen L₁, L₂ und L₃ ankommenden

Photoverstärkerröhre 46 aufgenommen und als elek- Impulse eine negative Polarität auf und werden nach

irische Impulse einem Lincarverstärker 54 zugeführt. 65 der Umkehrung durch die Impulsformer 66, 68 und

Die statistisch auftretenden Impulse werden in dem 70 zu positiven Impulsen. Der Impulsformer 70b er-

Vcrstärker in der herkömmlichen Weise verstärkt zeugt negative L₃-Impulse, die der Höhe und der

und zu einem Impulshöhendiskriminatorkreis 36 ge- Form nach den positiven L₃-Impulsen aus dem Im-

pulsformcr .7On entsprechen. Die umgekehrten und zu einer Rechteckwelle geformten Eingangsimpulse auf dem Kanal L_x stellen das Mcßsignal dar, das zu einem herkömmlichen integrierenden Verstärker 80 geleitet wird. Diese Ilingangsimpulse entsprechen dem iiiiergiebercich L, des Sortierschemas nach der Fig. 5 und stellen die von der Masse geschwächte Gammastrahlung aus der äußeren Strahlungsquelle 18 dar. Die zu Rechteckwellen geformten Eingangsimpulse im Kanal./,, werden von dem Verstärker 80 verarbeitet, der die Eingangsiifipulsc integriert und einem herkömmlichen Servoverstürker82 alsAnaloggleiclispaniHing zuführt. Der Servoverstärkcr 82 betreibt den Ablcsezeiger 86 der Anzeigeeinheit 24, so daß. die Menge der im Tank befindlichen Flüssigkeit direkt abgelesen werden kann.

Die F i g. 6 zeigt eine andere Anzeigeeinheit 24, die den Gleichspannungsausgang aus dem Verstärker 80 zu einem herkömmlichen Meßinstrument 90 über einen einstellbaren Widerstand 92 leitet, mit dem der Vollausschlag des Meßinstruments eingestellt werden kann. Das Potentiometer 94 und die zugehörige Schaltung ermöglichen eine Nulleinstellung des Meßinstrumentes. Andererseits können die im Kanal L₁ statistisch auftretenden Eingangsimpulse aus dem Impulsformer 66 auch zu einem Digitalausgangssignal umgewandelt und entweder zu einer Zahlenspeichercinheit für eine spätere Auswertung oder direkt zu einer Zahlenablcseeinhcit geleitet werden.

Der Abweichungssignalkreis 40 in der Zwischeneinheit 22 empfängt die umgekehrten und zu Rechteckwellen umgeformten Kontrollimpulse aus den Impulsformern 68, 7On und 70 ft. Da nach dem Impulssortierschema nach der F i g. 5 die Alphaspitze 52 in gleiche oder nahezu gleiche Anteile geteilt wird, so führen der Kanal L., und der Kanal L₃ ungefähr die Hälfte der gesamten Kontrollimpulse, die ihren Ursprung in der inneren Strahlungsquelle 34 haben. Der Impulsformer 68 führt dem Eingang eines integrierenden Verstärkers 98 positive Steuerimpulse zu, die dem Bereich L., entsprechen, während der Impulsformer 70 ft dem Eingang des Verstärkers 98 negative Steuerimpulse zuführt, die dem Bereich L₉ entsprechen. Die aus den Impulsformern 68 und 70 ft zugeführten Steuerimpulse werden von dem Verstärker 98 integriert, und es wird ein entsprechendes Gleichspannungssignal erzeugt, das den Wert Null aufweisen oder um diesen Wert herum schwanken kann. Dieses Gleichspannungssignal wird aus dem Verstärker 98 zum Eingang eines gleichen integrierenden Verstärkers 100 geleitet. Der Verstärker 100 integriert die von den Impulsformern 68 und 7On zugeführten positiven Steuerimpulse, addiert das Gleichspannungssignal aus dem Verstärker 98 hinzu und multipliziert das resultierende Signal mit einer Konstanten. Das resultierende Signal stellt ein Gleichspannuncsabweichungssignal dar.

Bei der Schaltung nach der Fig. 4 wird das Gleichspannungsabweichungssignal aus dem integrierenden Verstärker 100 über den Leiter 102 zu einer gesonderten Spannungsquelle 106 in der Detektoreinheit 20 geleitet, die mit der Photoverstärkerröhrc 46 in Verbindung steht. Das Rückkopplungsabweichungssignal stellt selbsttätig die Spannung der Spannungsqucllc 106 und dadurch den Verstärkungsgrad der Pliotoverstärkerröhrc so ein, daß der Wert des Abwciclningssignals, das von dem Abweicluingssignalkreis 40 erzeugt wird, auf Null geregelt wird.

Diese selbsttätige Einstellung des Verstärkungsgrades der Detektoreinheit 20 bewirkt eine Korrektur der Unstabiliiät. Die wiederhergestellte Verstärkung des Strahlungsgerätes nach den F i g. 3 und 4 ist nunmehr stabil, bis ein neues Abweichungssignal erzeugt und zur Detektoreinheit 20 geleitet wird. Andererseits könnte das Abwcichungssignal auch über den Leiter 102 dem Eingang eines herkömmlichen Verstärkers mit veränderbarer Verstärkung (nicht dargestellt) zugeführt werden, der zwischen den Lincarverstärker 54 und die Zwischeneinheit 22 geschaltet wird.

Nach der Fig. 7 können die SignaleL₂ und L., aus den Schaltungskreisen 68 und 70 über den Verstärker 100 a auch zu einef nachgeschalteten Spannungsquelle 108 geleitet werden, deren Ausgang mit dem B + -Spannungseingang der Impulsformerkreise 66, 68 und 70 verbunden ist und das Strahlungsgerät dadurch stabilisiert, daß ein Signal zum Kompensieren des Verfalls der Strahlungsquelle rückgekoppelt wird. Die selbsttätige Einstellung der Spannungsverstärkung der Impulsformer 66, 68 und 70 wird in der Weise durchgeführt, daß die den Impulsformern 66, 68 und 70 zugeführte Spannung B + so weit erhöht wird, daß die gewünschte Stabilisierung des Strahlungsgerätes erzielt und der natürliche Zerfall der Strahlungsquellen korrigiert wird. Die Schaltung nach der Fig. 7 kann zusammen mit der Schaltung nach der Fig. 4 verwendet werden. Auf diese Weise kann eine selbsttätige- Einstellung einer an sich bestehenden Unstabilität sowie eine durch den Verfall der äußeren Strahlungsquelle verursachte Unstabilität durchgeführt werden.

Das Gleichgewicht in der Anlage, d. h. ein Abweichungssignal mit dem Spannungswert Null, wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 beschrieben, wird hergestellt, wenn das Gleichspannungsabweichungssignal aus dem Verstärker 100 der Teilung der Alphaspitze52 in der Fig. 5 genügt. Es gibt nur eine Szintillationsspitze mit genau derselben Impulsmenge wie die Impulsmenge, die ihren Ursprung in der Bezugsalphaspitze hat. Es sei z. B. angenommen, es bestehe ein Verlust an Verstärkung in der Detektoreinheit 20. Hierbei besteht die Gefahr, daß die Impulse auf dem Sortierschema nach der Fig. 5 nach unten verschoben werden. Dies hat zur Folge, daß eine erhöhte Anzahl von Impulsen in den Energiebereich L., und damit in den Kanal L₂ gelangt. Bei der Behandlung durch den Abweichungssignalkreis 40 erzeugt die erhöhte Anzahl von Impulsen auf dem Kanal L., einen negativen Gleichspannungssignalausgang aus dem Verstärker 98. Dieses Signal wird im Verstärker 100 integriert, wodurch ein erhöhtes Abweichungsrückkopplungssignal erzeugt wird, das zur Detektoreinheit 20 geleitet wird, die die Spannungsquelle 106 so einstellt, daß der ursprüngliche Verlust an Verstärkung der Detektoreinheit 20 kompensiert wird. Die Einstellung der Verstärkung bewirkt eine Verschiebung des Spektrums nach oben aus dem Energiebereich L., in den Energiebereich L₁, wodurch die gewünschte Teilung der Alphaspitze 52 wieder erzielt wird.

Als ein Grenzbeispiel sei angenommen, die Verstärkung der Anlage sei hoch, und alle Impulse der Alphaspitze 52 befinden sich im Energiebereich L₃ des Schemas nach der Fig. 5. Außerdem sei angenommen, die Gammaphotonenspitze 50 sei nach oben aus dem Bereich L₁ in den Bereich L., verschoben, so daß die Zahl der Impulse im Bereich L., durch

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Claims (3)

1. 9 10

   irgendeinen Zufall gleich der der Impulse im Be- Patentansprüche·
   reich L₃ seien. Der Ausgang aus dem Verstärker 98

   würde dann fälschlich auf Null abgeglichen werden. 1. Gerät zum Messen von physikalischen Grö-Das Strahlungsmeßgerät nach der Ernndung korrigiert ßen, die die Intensität der von einer radioaktiven jedoch selbsttätig diesen unwahrscheinlichen Vortall, 5 Meßstrahlungsquelle auf einen Strahlungsdetekda die am Eingang des Verstärkers 100 summierte tor gelangenden Strahlung beeinflussen, mit einem Gesamtanzahl von Impulsen auf den Kanälen L₂ Impulse von der Energie der einfallenden Strah- und L₃ nunmehr ungetähr das Doppelte betragen lung proportionaler Amplitude liefernden Detekwürde, als für das Gleichgewicht des Gerätes nor- tor, einer zusätzlichen radioaktiven Hilfs-Strahmalerweise erforderlich ist. Der Abweichungssignal- io lungsquelle mit von der Strahlung der Meßquelle ausgang aus dem Verstärker 100, der zur Detektor- verschiedener diskreter Strahlungsenergie, deren einheit 20 geleitet wird, würde dann die Verstärkung Strahlung der Detektor ausgesetzt ist, mit einem der Spannungsquelle herabsetzen. Hierbei erfolgt eine dem Detektor nachgeschalteten Meßkanal mit Verschiebung nach unten in Richtung zur gewünsch- Diskriminatorschaltung und Anzeigegerät sowie ten Tejlung der Alphaspitze 52, die dementsprechend 15 einer Stabilisationseinrichtung, die einen Impulsden gewünschten Gleichgewichtspunkt darstellt. höhenselektor, dessen Durchlaßkanal auf den der Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung von einander Energie der Hilfs-Strahlungsquelle entsprcchengleichen Tanks 110, ähnlich dem Tank nach der den bereich der Detektorimpulsamplitude einge-F i g. 4,. wobei jedem Tank ein erfindungsgemäß aus- stellt ist, sowie eine dem Impulshöhenselektor gebildetes Strahlungsgerät zugeordnet ist. Das ge- 20 nachgeschaltete Integrationsschaltung aufweist, messene Informationssignal, daß der Menge der in deren Ausgangsspannung als Regelgroße zur Stajedem Tank enthaltenen Flüssigkeit entspricht, wird bilisierung des Meßkanals auf letzteren über eine von jedem Gerät aus als ein Spannungssignal zu Rückkopplungsleitung zurückgeführt ist, daeinem herkömmlichen Summierungsverstärker 112 durch gekennzeichnet, daß die Hilfsgeleitet, der ein Gesamtinformationssignal erzeugt, 25 Strahlungsquelle (34) zumindest näherungsweise das der Gesamtmenge der in sämtlichen Tanks ent- dieselbe Zerfallskurve aufweist, wie die Meßhaltenen Flüssigkeit entspricht. Eine Anzeigeeinheit strahlungsquelle (18), daß der Impülshöhenselek- 114, gleich der bereits beschriebenen, spricht auf das tor der Stabilisationseinrichtung zwei Einkanal-Gesamtsignal an und zeigt die Gesamtmenge der in diskriminatoren (68 und 70) aufweist, deren allen Tanks enthaltenen Flüssigkeit an. Wenn ge- 30 Durchlaßkanäle auf verschiedene Teilbereiche wünscht, kann die Schaltung auch so ausgestaltet des der Strahlungsenergie der Hilfs-Strahlungswerden, daß die Anzeigeeinheit die Flüssigkeitsmenge quelle (34) entsprechenden Impulsamplitudenin nur einem Tank oder in mehreren Tanks anzeigt. bereichs eingestellt sind, wobei der auf den Andererseits kann bei gewissen Tank- oder Massen- höherliegenden Kanal eingestellte Diskriminator anordnungen, bei denen mehrere Strahlungsgeräte 35 (70) einen positive Impulse liefernden Ausgang erforderlich sind, z. B. nach der Fig. 8, die selbst- ( + Aj) ^und einen negative Impulse liefernden tätige Stabilisierung eines Gerätes geeigneterweise Ausgang (-L₃) aufweist, während der auf den mit den übrigen Geräten verkoppelt werden, um diese niedrigeren Kanal eingestellte Diskriminator (68) entsprechend zu steuern. Obwohl die Genauigkeit einen positive Impulse liefernden Ausgang ( + L₂) einer solchen Anordnung herabgesetzt würde im Ver- 40 besitzt, daß weiter der Ausgang ( + L₂) des untegleich zu einer Anlage, bei der jedes Gerät sich selbst ren Diskriminators (68) und der negative Ausstabilisiert, so entfällt jedoch die dem Abweichungs- gang (-L₃) des oberen Diskriminators (70) mit detektorkreis in allen übrigen Geräten zugehörige dem Eingang eines ersten integrierenden Verstär-Schaltung. kers (98) verbunden ist, daß der Ausgang dieses Als Beispiel werden nachstehend die Werte der 45 integrierenden Verstärkers (98), sowie die posi-Widerstände R und des Kondensators C angeführt, tiven Ausgänge ( + L₂, +L₃) beider Kanaldiskridie in den verschiedenen Schaltungskreisen des Ge- minatoren (68 und 7Ö) mit dem Eingang eines rates nach der Erfindung verwendet werden: zweiten integrierenden Verstärkers (100) verbunden sind, und daß der Ausgang (102) des letz-

   ^l , 15 kQ ₅o teren mit einer Einrichtung (106) zum Regeln der

   ^x R2 .. 1,8 kQ Verstärkung des Detektors oder der Meß- und

   A3 33 kQ der Stabilisationskanäle derart verbunden ist, daß

   R 4 51 kQ diese Einrichtung eine Regelung im Sinne einer

   RS 2,2 kQ Stabilisierung der im Meßkanal angezeigten Im-

   R 6 IkQ (Pot.) 55 pulsrate bewirkt.
2. 2 ΜΩ 2· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   3 3 kQ zeichnet, daß die Hilfs-Strahlungsquelle (34) ein

   ,.' Energieniveau aufweist, das wesentlich über dem

   j ^K" der Meßstrahlungsquelle (18) liegt.

   ¹^ ^{35 v} 60
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

   30OpF 50 V kennzeichnet, daß die positiven Ausgänge ( + L.„

   C 3 0,8 μΡ 50 V +LJ der beiden Diskriminatoren (68, 70) der

   C 4 5 μΡ 100 V Stabilisationseinrichtung über einen Verstärker

   C 5 0,22 μΡ 100 V (100 α) mit einer regelbaren Stromversorgung

   65 (108) verbunden sind, deren" Ausgang auf die

   Ferner sind in den Zeichnungen mit T₁ bzw. Γ, Diskriminatoren (68, 70) derart zurückgekoppelt

   jeweils gleiche Transistortypen, mit A_x die gleiche ist, daß dadurch deren Verstärkung eingestellt

   Type eines Summierungsverstärkers bezeichnet. wird (Fig. 7).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen