DE1589864B2 - Einrichtung zum Aufnehmen, Speichern und Weiterleiten von Strahlungs Informa tion mit einer Vielzahl von Strahlungs detektoren und einer Ladungsspeicherrohre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auf- impulse einer weiteren Auswertung zuzuführen nehmen, Speichern und Weiterleiten von Strahlungs- (R. L. Chase: »Nuclear Pulse Spectrometry«, Information mit einer Vielzahl von proportional McGraw-Hill Book Company, 1961, S. 129 bis 139). arbeitenden, elektrische Ladungssignale liefernden Bei Speicherröhren dieser Art können jedoch Ladun-Strahlungsdetektoren, mit einer Ladungsspeicher- 5 gen nur mit Hilfe eines Elektronenstrahles auf durch röhre, die eine der Zahl der Detektoren entspre- Netzmaschen vorbestimmten Bereichen der Speicherchende Zahl von Speicherelementen aufweist, von platte gespeichert werden. Es ist insbesondere nicht denen je eines mit der Zählelektrode je eines der möglich, mit einer derartigen Anordnung Informatio-Detektoren elektrisch verbunden ist und dessen mit nen einer Vielzahl von Detektoren zu speichern, weil der Kapazität des zugeordneten Detektors vereinigte io die Koordinaten der eine normierte Ladung aufneh-Kapazität als Speicherkapazität wirkt, wobei diese menden Speicherplätze eine von einem einzigen De-Speicherelemente von einem in der Ladungsspeicher- tektor abgegebenen Information darstellen, röhre periodisch abgelenkten Elektrodenstrahl in zeit- Bei einer anderen bekannten Einrichtung (»Elek-

licher Folge abgetastet und die dadurch abgenomme- tromedizin«, Bd. 9, 1964, Heft 1, S. 1 bis 6) wird zunen Informationssignale zu weiterer Verarbeitung 15 nächst ein Röntgenstrahlenbild mit Hilfe einer Vielweitergeleitet werden. · . ..':■'... zahl von in einem Rasterschirm angeordneten

Die Verarbeitung der Meßdaten in der modernen Szintillatoren oder einer anderen Röntgenstrahlen in Forschung, beispielsweise in der Kern- und Hoch- Lichtstrahlen umsetzenden Einrichtung in ein optienergiephysik, wird zu einem immer schwierigeren sches Bild umgewandelt, welches nach einer weiteren Problem, da Experimente mit hundert oder mehr 20 Umwandlung mit einem nachgeschalteten photoelek-Detektoren immer häufiger werden. Besonders auf- trischen Wandler als Ladungsbild in der Kapazität wendig wird die Datenverarbeitung dann, wenn die der den Detektorelementen des photoelektrischen Informationen als Analogsignale, ζ. B. von Propor- Wandlers zugeordneten; Speicherplatten-Elementen tionalzählrohren oder im Proportionalbereich arbei- gespeichert wird. Die Entladung der Speicherelemente tenden Funkenkammern, anfallen. In diesem Fall 25 erfolgt durch einen periodisch abgelenkten Elektronenmuß für jedes Zählrohr und jeden Funkenkammer- strahl. Mit einer derartigen Einrichtung können nur draht ein eigener Verstärker mit einem Analog- Informationen von Detektoren verarbeitet werden, speicher vorgesehen werden, der das Analogsignal deren Signale primär in einer Spannung bestehen, aufnimmt und bis zu seiner Weiterverarbeitung In der deutschen Patentschrift, 1295 709 ist ferner

speichert. 30 eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum

Dieses Verfahren ist wegen der Vielzahl der erfor- Auswerten der von einer Vielzahl von energieporporderlichen Hilfsgeräte nicht nur außerordentlich kost- tional arbeitenden Kernstrahlungsdetektoren abgegespielig, sondern damit steigt auch die Zahl der mög- benen elektrischen Signale mit einer der Zahl der liehen Fehlerquellen und die Ausfallwahrscheinlich- Detektoren entsprechenden Zahl von Speicherkanälen keit einzelner Meßstränge. Die Nichterfassung einzel- 35 einer mit den Detektoren verbundenen Ladungs"-ner Meßpunkte kann aber den Wert des unter großem speicherröhre vorgeschlagen. Dabei ist es aber not-Aufwand erzielten Gesamtergebnisses erheblich her- wendig, die Speicherkanäle ähnlich wie bei einer absetzen. . Fernsehaufnahmeröhre elektronisch abzutasten und

Will man die Anzahl der erforderlichen Hilfsgeräte das gespeicherte Ladungsbild vor seiner Weiterverz. B. dadurch reduzieren, daß man auf Verstärker 40 arbeitung zunächst in einen anderen Speicher zu verzichtet, so ergeben sich neue Schwierigkeiten, denn übertragen.

das Abfragen; eines, solchen elektrostatischen; Spei- Auch das Ablenken eines Elektronenstrahles durch

chers nach Spannungen in der Größenordnung von Anlegen einer Treppenspannung an die Ablenkelekmaximal einigen Zehntel Volt stellt außergewöhnliche troden ist ebenso bekannt (»Atomkernenergie«, 9. Jahr-Anforderungen an den abfragenden Schalter. In ge- 45 gang, 1964, Heft 7/8, S. 273 bis 275) wie elektronische öffnetem Zustand muß sein Eingangswiderstand mit Vielfachschalter zum Erzeugen von Impulsen beim steigender Speicherzeit sehr hohe Werte haben, das Auf treffen eines Elektronenstrahles auf eine Elektrode Öffnen und Schließen des Schalters muß möglichst (G. A. Tjagunov: »Elektronen-und Ionenröhren«, schnell vor sich gehen, und die _ Schaltersteuerung VEB, Wilhelm Knapp; .Verlag,; Halle/Saale, 1954, darf in der Meßleitung' keine störenden Impulse er- 50 S. 169 und ^:17ÖJ-'^! sowie'^;deutsche Auslegeschrift zeugen. .O:-,; 1002479). ^:-;/_/.^; VV^r·⁷-"'." -.-'

Es ist eine Einrichtung zum Auswerten der Ladungs- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

impulse einer Funkenkammer bekannt(»Nuclear In- Einrichtung zu „schaffen, jmit der eine Vielzahl von

sTrume^r^dTMeifliods^VBd."^ (1967), S. 176 bis Strahlungsinformationen in einfacher Weise aufge-178), bei der jeder Detektordfäht mit einem Magnet-, 55. hommen,; gespeichert und weitergeleitet werden könkemspeicher, zum Speichern der Detektorimpulse ver- nen und die sich durch; einfachen Aufbau und dembunden ist 'und''äußerdem über einen Köppel-Kon- zufolge hohe BetriebssicKerheif auszeichnet, densator mit Hochspannungsimpulsen versorgt wird. Diese Auf gäbe wird bei einer* Einrichtung der ein-

Die Koppel-Kondensatoren können durch-Detektor- gangs'gehännteü Art^! erfiridungsgemäß dadurch gesignale zwar in einem Nebeneffekt aufgeladen werden,-60 löst, : daß :; die? Speicherelemente durch Sekundäfaber eine.^Entladungy derselben.) zum; Zwecke;:der emissipns-Elektrpdeit.hoher., Sekundärelektronenaμs-WeiterverarbeitungVder, Detektorsignaie findet nicht .,beut^ gebildet sind,.deren.vom^,Signal des der betrefstatt. ^^!'' ''"' '.' ''"■'" ' ' -■'■'.'■""■";--"--i" ' ' fenden .,SekündaremissiorisrElektrode zugeordneten

Es ist auch bekannt, in Vielkanal-Impulshöhen- Detektors heirühfendeiiäduhgen'durch den abtastenanalysatoren Ladungen auf den von Flächenelemen- 65 den.Elektronenstrahl entweder in Form von Sekunten einer sekundäremittierenden Fläche gebildeten därelektronen abgeführt oder neutralisiert werden, Kapazität zu speichern, diese periodisch durch einen und daß mit den nicht an die Sekundäremissions-Elektronenstrahl zu entladen und die Entladungs- Elektroden angeschlossenen Elektroden der Strah-

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lungsdetektoren ein allen Detektoren gemeinsamer bestimmter Reihenfolge von einem periodisch abge-Arbeitswiderstand verbunden ist, an dem der Größe lenkten Elektronenstrahl 12 abgetastet und nehmen der Ladungsänderungen der Sekundäremissions- infolgedessen ungefähr das Potential des Gitters 9 an. Elektroden proportionale Spannungsimpulse ent- Solange dieses Gleichgewichtspotential nicht gestehen, die zur Weiterverarbeitung abgenommen 5 stört wird, verlassen genauso viele Elektronen die werden. Sekundäremissions-Elektrode, wie durch den Strahl

Es hat sich gezeigt, daß während des Abtastens der zugeführt werden, d. h., über. die Zählrohrkapazität Sekundäremissions-Elektroden mit einem Elektronen- und den Arbeitswiderstand 2 fließt dann kein Strom, strahl am Arbeitswiderstand Störimpulse auftreten, Ändert sich jedoch das Potential dadurch, daß in deren Amplitude wesentlich größer sein kann als die io einem der Zählrohre eine Entladung stattgefunden der als Meßimpulse erzeugten Spannungsimpulse. hat und die zugeordnete Sekundäremissions-Elektrode

Zur Beseitigung dieser Störimpulse hat es sich als negativ aufgeladen wurde, so wird der Elektronenbesonders vorteilhaft erwiesen, die Ladungsspeicher- strahl beim nächsten Auftreffen die auf diese Sekunröhre für hohen Eingangswiderstand auszubilden und däremissions-Elektrode aufgebrachte Ladung in Form die· an.ihre Ablenkelektroden angelegte Spannung 15 von Sekundärelektronen abführen und das Gleichtreppenförmig zu wählen und so zu bemessen,. daß gewichtspotential. wiederherstellen. Der dabei im der durch sie abgelenkte Elektronenstrahl nur auf Zählrohrkreis fließende Strom erzeugt am Arbeitsden Mitten der Sekundäremissions-Elektroden ver- widerstand 2 einen Spannungsimpuls, dessen Höhe weilt. : , : der Potentialänderung der Sekundäremissions-Elek-

Dabei sind die mit den Strahlungsdetektoren ver- 20 trode und damit der Größe des Zählrohrimpulses bundenen Sekundäremissions-Elektroden von einer proportional ist. ..:,...,,,..,..
_ gemeinsamen, sie in einer Ebene allseitig umschlie- Das Hauptproblem beim Aufbau der erfindungs-

j ßehden Schutzelektröde umgeben, und es ist in Rieh- gemäßen Einrichtung besteht darin, daß bei ungüntung zur Kathode der Ladungsspeicherröhre unmittel- stiger : Elektrodengeometrie am Arbeitswiderstand bar vor den Sekundäremissions-Elektroden ein Gitter 25 jedesmal dann ein Impuls, entsteht,, wenn der Elek- und zwischen diesem und der Kathode eine ringför- tronenstrahl eine Sekundärernissions-Elektrpde übermige Anode angeordnet. . brückt, auch ohne daß deren Potential vorher von

Zweckmäßigerweise werden die Sekundäremissions- außen geändert .wurde., Diese unerwünschten Stör-Elektroden auf einen tellerförmig ausgebildeten, senk- impulse sind von erheblich größerer Amplitude als recht zur Achse der Ladungsspeicherröhre angeord- 30 Änderungen des einem Meßwert proportionalen neten gläsernen Elektrodenträger aufgebracht, der Spannungsimpulses. ,.

aus Sinterglas besteht und mit Glaslot auf der Stirn- Diese Störimpulse entstehen dadurch, daß zwischen

seite der Ladungsspeicherröhre mit deren Glaskolben zwei Strahldurchgängen langsame Streu- oder Sekunverbunden ist. Die mit den Sekundäremissions-Elek- därelektronen die Sekundäremissions-Elektroden netroden verbundenen Durchführungsstifte sind in den 35 gativ aufladen. Trifft nun der Strahl eine Sekundär-Elektrodenträger vakuumdicht eingesintert, die Sekun- emissions-Elektrode, so führt er die überschüssige däremissions-Elektroden sowie die Schutzelektrode Ladung in Form von: Sekundärelektronen ab und im Vakuum auf den Elektrodenträger aufgedampft. stellt das Gleichgewichtspotential wieder her.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Die Sekundärelektronen;bilden je nach; den herr-

Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird 4? sehenden Feldverhältnissen ; entweder eine Raumim folgenden näher beschrieben. : ; - ladungswolke, aus der sie langsam: auf die Sekundär-Die Mäntel der. Zählrohre 1 sind über einen ge- emissions-Elektrode zurückfallen,_; oder gelangen auf ^ meinsamen Arbeitswiderstahd 2 mit dem negativen andere Elektroden, yor allem auf .kurz zuvor abge-

^ Pol 3 einer Hochspannungsquelle, die Zähldrähte 4 tastete und daher positive.! Sekundäremissions-Elekmit den in einen aus Sinterglas bestehenden, teller- 45 troden. , _:. :"r> !^ivrjpir^rro;:;,*^! >^l\r; ; :^;

förmigen Elektrodenträger 6 eingesinterten Durch- "Es findet also eine Elektronenwanderung statt, bei führungsstiften 5 verbunden. Auf der Innenseite des der, gemittelt über eine Abtastperiode, für jede Se-Elektrodenträgers ist jeweils in der Umgebung der kundäremissions-Elektrqde.die;Zahl der zufließenden.. Durchführungsstifte" eine aus Material hoher Sekun- immer gleich derjenigen der abfließenden Ladungen därelektrodenausbeute bestehende Schicht 7 (Sekun- 5o ist. Das gilt jedoch nicht für Zeitintervalle, die klein däremissions-Elektrode) im Vakuum aufgedampft;:!' jir. sind, verglichen mit der Zeit, die der Elektronenstrahl Jede Sekundäremissions-Elektrode ist von einer eben- zum Abtasten einer Sekundäremissions-Elektrode befalls auf den Elektrodenträger aufgedampften gemein- nötigt.

samen Schutzelektrode 8 umschlossen. Der Isolations- Das vorgeschlagene Elektrodensystem trägt wesent-

widerstand der einzelnen Sekundäremissions-Elektro- 55 Hch dazu bei, die Störimpulse zu unterdrücken, inden gegen die Schutzelektrode liegt zwischen dem das Gitter die Entstehung von Raumladungen 1,5 · 10" Ohm und 10¹² Ohm. Vor den von der unmittelbar vor den Sekundäremissions-Elektroden Schutzelektrode umgebenen Sekundäremissions-Elek- unterbindet, während die Schutzelektroden verhintroden ist in einem Abstand von etwa 0,1 mm ein dem, daß streifend austretende Sekundärelektronen Gitter 9 angeordnet. Die Anode 10 ist ringförmig 60 auf benachbarte Sekundäremissions-Elektroden geausgebildet und ebenso wie das Gitter 9, die Sekun- langen. . :
däremissions-Elektroden 7 und die Schutzelektrode 8 Diese Maßnahmen allein sind jedoch nicht ausmit dem Elektrodenträger 6 zu einem Bauelement reichend. Lenkt man nämlich den nicht modulierten vereinigt, welches mit Glaslot mit dem Kolben 11 Elektronenstrahl in bekannter Weise durch eine einer Ladungsspeicherröhre verbunden ist, welche die 65 Sägezahnspannung ab, so läßt sich ein Elektronenbekannten Mittel zur Erzeugung, Ablenkung und übergang von der Schutzelektrode zu den Sekundär-

; Fokussierung eines Elektronenstrahles 12 enthält. emissions-Elektroden nicht völlig ausschalten. Legt

^: , Die Sekundäremissions-Elektroden 7 werden in vor- man jedoch eine Treppenspannung an die Ablenk-

platten, so daß der Elektronenstrahl praktisch nur die Mitten der Sekundäremissions-Elektroden trifft, so wird dieser Ladungsaustausch unmöglich gemacht, und die Störimpulse werden vollständig beseitigt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen also insbesondere darin, daß z. B. in der Kern- und Hochenergiephysik auftretende Meßprobleme durch eine einschneidende Reduzierung des apparativen Aufwandes neben einer Kostensenkung auch eine erhebliche technische Vereinfachung erfahren, die zugleich mit einer beachtlichen Erhöhung der Betriebssicherheit verbunden ist. Dabei kann die vorgeschlagene Einrichtung nicht hur zum Abfragen von Proportiönalzählrohren oder Funkenkammern im Proportionalbereich benutzt werden, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo von vielen sehr hochohmigen Detektoren relativ kleine positive oder negative Signale abgenommen werden sollen, die der Detektorspannung proportional sind. ^:

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Claims (8)

Patentansprüche: '

1. Einrichtung zum 'Auf nehmen, Speichern und Weiterleiten von Strahmhgs-Inforrriätion mit einer Vielzahl von proportional' arbeitenden, elekirische^r Ladungssignale¹' liefernden Strahlungsdetektoren, mit einer Ladurigsspeicherröhre, die eine der Zahl der Detektoren entsprechende Zahl von Speicherelementen aufweist, von denen je eines mit der Zählelektrode je eines der Detektoren elektrisch verbunden ist und dessen mit der Kapazität des zugeordneten Detektors vereinigte Kapazität als Speicherkapazität wirkt, wobei diese Speicherelemente von einem in der Ladungsspeicherröhre periodisch abgelenkten Elektronenstrahl in zeitlicher Folge abgetastet und die dadurch abgenommenen Informationssignale zu weiterer Verarbeitung weitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente durch Sekundäremissions-Elektroden (7) hoher Sekündäreiektröhenäusbeute gebildet sind, derenvom Signal des der betreffenden Sekundäremissions-Elektrode (7) zugeordneten- Detektors (1) herrührende Ladungen durch den abtastenden Elektronenstrahl (12) entweder in Form von Sekundärelektrönetf abgeführt oder neutralisiert werden, und daß mit den nicht an die Sekundäremissions-Elektroden (7) angeschlossenen Elektroden der Strahlungsdetektoren (1) ein allen Detektoren gemeinsamer Arbeitswiderstand (2) verbunden ist, an dem der Größe der Ladungsänderungen der Sekundäremissions-Elektroden (7) proportionale Spannungsimpulse entstehen, die zur Weiterverarbeitung abgenommen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsspeicherröhre für hohen Eingangswiderstand ausgebildet ist und daß die an ihre Ablenkelektroden angelegte Spannung treppenförmig und so bemessen ist, daß der durch sie abgelenkte Elektronenstrahl (12) nur auf den Mitten der Sekundäremissions-Elektroden (7) verweilt. '

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Strahlungsdetektoren (1) verbundenen Sekundäremissions-Elektroden (7) von einer gemeinsamen, sie in einer Ebene allseitig umschließenden Schutzelektrode (8) umgeben sind, daß in Richtung zur Kathode der Ladungsspeicherröhre unmittelbar vor den Sekundäremissions-Elektroden (7)^: ein Gitter und zwischen diesem und der Kathode eine ringförmige Anode (10) angeordnet sind.^: "- ■

- 4. Einrichtung^: nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäremissions-Elektroden (7) 'auf einem tellerförmig ausgebildeten, senkrecht zur Achse der Ladungsspeicherröhre angeordneten gläsernen Elektrodenträger (6) aufgebracht sind. ;..

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenträger (6) aus Sinterglas'besteht und mit Glaslot auf der Stirnseite der Ladungsspeicherröhre mit deren Glaskolben (11) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäremissions-Elektroden (7) mit Durchführungsstiften (5) verbunden sind, die in den Elektrodenträger (6) vakuumdicht eingesintert sind.

^; Einrichtung; nach einem der ,Ansprüche 4 bis 6; dadurch gekennzeichnet; daß die Sekundäremissions-Elektroden (7) : im Vakuum auf den Elektrodenträger. (6) aufgedampft sind.
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8. Einrichtung nach - Anspruch'4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzelektrode (8) auf den Elektrodenträger (6) aufgedampft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen