DE1639338A1

DE1639338A1 - Messgeraet fuer Thermo-Lumineszenz-Dosimeter

Info

Publication number: DE1639338A1
Application number: DE19681639338
Authority: DE
Inventors: Schayes Raymond Georges
Original assignee: MANUF BELGE DE LAMPES ET DE MA; MANUFACTURE BELGE DE LAMPES ET DE MATERIEL ELECTRONIQUE EN ABREGE MBLE; Manufacture Belge de Lampes et de Materiel Electronique SA MBLE
Current assignee: MANUF BELGE DE LAMPES ET DE MA; MANUFACTURE BELGE DE LAMPES ET DE MATERIEL ELECTRONIQUE EN ABREGE MBLE; Manufacture Belge de Lampes et de Materiel Electronique SA MBLE
Priority date: 1967-02-22
Filing date: 1968-01-09
Publication date: 1971-02-04
Also published as: NL6702652A; US3569702A; BE711031A; CH480640A; FR1570512A; GB1190483A

Description

D*. Herbert Schola 1S39338

Anmelder: N. V. Philips' Glcetfampenfabrielceii
Akte No. PHN- 2274

wi»s vom; 8 ο Januar I968

N. V. Philips'. Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Meßgerät für Ihermo-Lumineszenz-Dosimeter¹¹

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät für Ihermo-Lumineszenz-Dosimeter mit einem elektrischen Heizwiderstand, der hei der Messung von einem Heizstrom durchlaufen wird, so daß der thermo-leuchtende Stoff erhitzt wird und die Erhitzung die zu messende Lichtausstrahlung hervorruft.

Mittels solcher Geräte wird die Lichtmenge gemessen, die von dem strahlungsempfindlichen Element des Dosimeters bei dessen Erhitzung ausgestrahlt wird, welche Lichtmenge in eine ablesbare Größe umgewandelt werden kann, deren Einheit in einer bestimmten Beziehung zu einer Menge ionisierender Strahlung gewählt werden kann. In einem Hiermo-Lumineszenz-Dosimeter wird die ionisierende Strahlung in einem strahlungsempfindlichen Stoff, z.B. CaPp, gespeichert, der bei Erhitzung eine der empfangenen Strahlungsdosis proportionale Lichtmenge auestrahlt·

PHN-2274

7/Li/ - 2 -

Es ist bekannt, daß die Umwandlung von Strahlungsenergie in Licht bei zunehmender Temperatur des strahlungsempfindlichen Elementes entsprechend einer Intensitätskurve erfolgt, die eine Anzahl von Spitzen aufweist. Biese sogenannten ersten, zweiten und dritten Spitzen lassen sich durch die Eigenschaften des verwendeten, strahlungsempfindlichen Materials erklären. Sie ersten und zweiten Spitzen sind nicht interessant. Eine genaue Anzeige der Dosis der wirksamen Strahlung wird durch Messung der Intensität der dritten Spitze erhalten. Zu diesem Zweck muß das thermo-leuchtende Element bis auf etwa 4oo ⁰O erhitzt werden.

Beim Erhitzen des Dosimeters muß dafür gesorgt werden, daß beim Erreichen einer bestimmten Temperatur die Erhitzung aufhört. Bei dieser Temperatur ist es wichtig, daß sie den ganzen !Temperaturbereich bis jenseits der dritten Spitze durchläuft, damit die ganze Ladung abgegeben werden kann. Die !Temperatur soll nicht zu hoch gesteigert werden, da dann möglicherweise eine Infrarotstrahlung des Heizelementes die Messung beeinflußt, während außerdem die strahlungsempfindlichen Eigenschaften des thermo-leuchtenden Stoffes bei zu hoher !Temperatur stark abnehmen.

Es ist verständlich, daß bei allen DoBirnetern die Erhitzung zu dem Zeitpunkt abgebrochen werden muß, in dem eine bestimmte, für alle Dosimeter gleiche !Temperatur erreicht wird. Es ist je doch nicht einfach, einmalig die Erhitzungedauer festzustellen und die gefundene Zeitdauer darauf als Sohaltzeit für eine An zahl von Dosimetern anzuwenden. Die Dosimeter werden geringe,

ΛΑΜΛΛΛ /ΛΑSi

individuelle Unterschiede, z.B. in Wärmekapazität und Strahlungsverlust, aufweisen. Weiterhin ist die Schaltzeit von der Anfangstemperatur jedes Dosimeters und von der Umgebungstemperatur abhängig. Infolgedessen schwankt die erforderliche Schaltzeit, so daß der richtige Zeitpunkt zum Beenden der Erhitzung somit für jedes Dosimeter an sich bestimmt werden müßte. Eine solche individuelle Pestsetzung der Schaltzeit erschwert die Wahl des richtigen Zeitpunktes.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche in einfacher Weise die Abschaltung des Heizstromes für Dosimeter mit einem elektrischen Heizwiderstand selbsttätig beim Erreichen der erwünschten Temperatur erfolgt. Die Erfindung gründet sich auf die Tatsache, daß der Widerstand im allgemeinen von der Temperatur abhängig ist und daß diese Temperatur ein Maß für die Temperatur des thermo-leuchtenden Stoffes ist. Daher ist der Wert des Heizwiderstandes für die in dem thermo-leuchtenden Stoff erreichte Temperatur maßgebend, flach der Erfindung enthält das Meßgerät eine Vorrichtung, die ein von dem Wert des Heizwiderstandes abhängiges Signal mit einem spezifischen Signal ver- λ gleicht und beim Überschreiten dieses Signals den Heizstrom unterbricht.

Es hat sich gezeigt, daß der Temperaturverlauf während der Erhitzung des Elementes einen Einfluß auf den Maximalwert der Intensität des ausgestrahlten Lichtes hat. Vorzugsweise wird daher in dem Meßgerät die Erhitzung derart geregelt, daß der Temperaturverlauf in dem für die Messung interessanten Bereich stets derselbe ist. Eine Maßnahme zu diesem Zweck ist bereits vorher vorgeschlagen worden. Für thermo-leuchtende Dosimeter,

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die ein Heizelement enthalten, kann in dem Meßgerät ein Stromregler untergebracht werden, um den effektiven Wert des Heizstromes während der Zunahme der Temperatur konstant zu halten. Dieser Regler wird die gelieferte Spannung der Spannungsquelle beeinflussen, die für den Heizstrom vorgesehen ist. Diese Spannung kann eine Gleichspannung sein, wobei der Heizstrom ebenfalls ein Gleichstrom ist,dessen Stärke auf einen konstanten Wert geregelt wird. Es zeigt sich, daß ein solcher Regler benutzt werden kann, um eine einfache Vorrichtung zum Prüfen des Heizstromes zu erhalten. Die Spannungsquelle kann impulsartige Spannungen liefern, wobei der Regler die Höhe, die Dauer oder das Auftreten der Impulse beeinflußt. Die Erfindung schafft weiter eine Vorrichtung, durch welche der Heizstrom im richtigen Augenblick bei Verwendung einer solchen Speisequelle unterbrochen werden kann, wobei das Vergleichssignal sich in entsprechender Weise ändert.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die einige Ausführungsbeispiele von Schaltschemen darstellt und in der

Mg. 1 eine Vorrichtung zur Verwendung einer Gleichstromquelle zum liefern des Heizstroms,

Pig. 2 eine Anzahl graphischer Darstellungen des Temperaturverlaufs bei Heizung des Leuchtstoffes, und die

Pig. 3 Schaltbilder einer Vorrichtung nach der Erfindung für ¹²¹¹ ein Meßgerät mit einem dem Dosimeter zugeführten, konstanten Heizstrom zeigen.

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Die Vorrichtung nach Pig. 1 enthält zwei Stromkreise mit einem gemeinsamen Widerstand 7. Ein Stromkreis enthält das thermoleuchtende Dosimeter 4. Mittels des Einschalt-Druckkontaktes 2 erfolgt die Erregung der Relaisschaltspule 3 für den Übernahmekontakt 5 infolge der Potentialeinstellungen des Transistors 8. Am Anfang der Erhitzung des Dosimeter-Heizelementes werden diese Potentiale durch die Spannung über dem Widerstand 9 nicht beeinflußt, die das Vergleichssignal für den zweiten Stromkreis Λ liefert.

Das Steuersignal des Transistors 8 wird durch einen Widerstand

10 geliefert, der in Reihe mit dem Dosimeter 4 geschaltet ist. Sei Zunahme des Widerstandes des Heizelementes des Dosimeters 4 infolge der Erhitzung verringert sich die Spannung über dem Widerstand 1o, wodurch das Steuersignal am !Transistor 8 abnimmt. Eine Erniedrigung des Wertes des Steuersignals unter den Wert der Bezugsspannung über dem Widerstand 9 macht den Transistor

11 wirksam, wodurch die Spannung über dem Widerstand 7 nicht weiter abnimmt und das weiter abnehmende Steuersignal des Widerstandes 1o den Transistor 8 sperrt. Infolgedessen wird das Re-

lais 5 unwirksam und unterbricht den Strom durch das Dosimeter- ™ element 4«

Beim Anschluß des Dosimeter-Heizelementes an eine konstante Spannung nimmt die Temperatur des Elementes annähernd exponentiell zu, wenigstens bei zunehmender Erhitzung wird die Temperaturzunahme allmählich geringer. Von den in Hg. 2 dargestellten Kurven zeigen die Linien 12 und 13 den Temperaturverlauf, wenn beim Anfang der Erhitzung die Anfangstemperaturen nicht gleich sind, was auftreten kann, wenn die Vorrichtung bei verschiedenen Umgebungstemperaturen wirksam gemacht wird· Aus den Kurven zeigt

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sich, daß der für die Messung interessante Temperaturbereich zwischen den Temperaturen T₁ und T₂ bei der höheren Anfangstemperatur T₀ schneller durchlaufen wird als bei einer niedrigeren Anfangstemperatur T₀ ¹. Gleiche Mengen angehäufter Strahlung werden dann Lichtspitzen ungleicher Intensität hervorrufen. Dieser Nachteil kann durch Regelung des Heizstroms vermieden werden, wenn dafür gesorgt wird, daß während der Erhitzung der effektive Wert des Heizstroms gleich bleibt. Eine solche Regelung ist bereits vorgeschlagen worden und hat zur Folge, daß die Spannung der Speisequelle sich stets ändert. Der Temperaturverlauf entspricht dann annähernd den Kurven 14 und 15» und der Temperaturbereich zwischen T-. und T« wird in diesem Falle in nahezu der gleichen Zeitspanne durchlaufen bei verschiedenen Anfangstemperaturen Tq¹ und T_Q.

Änderungen der Speisespannung sollen keinen Einfluß auf den Zeitpunkt haben, zu dem der Speisestrom des Heizelementes unterbrochen wird. Diese Bedingung wird bei der Vorrichtung nach Pig. 3 erfüllt. Die Speisespannung wird durch den Druckkontakt 2 dem Stromkreis mit dem Dosimeter 4 und dem Widerstand 1o zugeführt, wobei der Widerstand 1o die Steuerspannung des Transistors 8 zur Betätigung des Relais 3 liefert, das den Übernahmekontakt 5 schließt.

Die Speisespannung wird außerdem der Reihenschaltung von zwei Widerständen 9 und 16 zugeführt, wobei die Spannung am Verbindungspunkt als Steuerspannung des Transistors 11 dient. Das Dosimeter 4 mit dem Widerstand 1o und den beiden Widerständen und 16 bilden gemeinsam eine Brüokensehaltung und die Gleichheit der Steuerspannungen der beiden Transistoren 8 und 11 bedingt den Zeitpunkt, zu dem daa Relais 3 außer Betrieb gerückt

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wird. Die Anfangsspannung am Widerstand lobleibt gleich trotz der Zunahme des Widerstandes des Heizelementes im Dosimeter 4 bei einem konstanten Wert des Speisestroms. Hingegen ändert sich die Steuerspannung am Transistor 11 infolge der zunehmenden Stärke der Speisespannung. Sobald diese Steuerspannung die Spannung am Widerstand 1o überschreitet, fällt das Relais 3 ab. Damit die Wirkung des die Widerstände 9 und 16 durchfließenden Stroms nicht beeinflußt wird, müssen diese Widerstände im Ver- ^ gleich zum Widerstand des Dosimeter-Heizelementes und zum Wi- ' derstand 1o groß gewählt werden. Pur die Transistorkreise wird in diesem falle vorzugsweise eine gesonderte, stabilisierte Speisespannung benutzt.

Eine Regelvorrichtung zum Unterbrechen des Stroms durch das Dosimeter zum richtigen Zeitpunkt, welche außerdem zur Speisung mit konstanter Stromstärke eingerichtet ist, ist in fig. 4 dargestellt, wobei insbesondere das gleiche Schaltungssystem verwendet wird. Der Strom für den Heizwiderstand des Dosimeters wird von einer Spannungsquelle mit konstanter Amplitude der Spannung über den Regeltransistor 17 geliefert. Der Strom durchläuft das Dosimeter 4 und den Widerstand 1o und die infolge- ä dessen an diesem Widerstand auftretende Spannung liefert das Steuersignal für den Transistor 8. Um einen konstanten Strom durch diesen Kreis zu erzielen, wird die Steuerspannung des Transistors 8 mit einer Bezugsspannung konstanten Wertes verglichen, die einer Potentiometerschaltung zweier Widerstände 18 und 19 entnommen wird, die über Klemme 2o an eine stabilisierte Spannung angeschlossen ist, wobei das Potential des gemeinsamen Punktes als Steuerspannung des Transistors 11 dient. Die Transistorschaltung der Elemente 8 und 11 mit dem gemeinsamen Emitterwideretand 7 ist als Differenzverstärker wirksam,

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aus dem eine resultierende Spannung durch die Spannungsteilerwiderstände 21 und 22 erhalten wird. Durch die Verstärkerschaltung mit den Transistoren 23 und 24 wird das Ausgangssignal der Basis des Regeltransistors 17 zugeführt. Änderungen der Spannung des Widerstandes 1o in bezug auf die Regelspannung des Widerstandes 18 werden verstärkt über dem Regeltransistor 18 wirksam, dessen Stromleitung sich entsprechend ändert, so daß diese Änderungen ausgeglichen werden.

Über die Brückenschaltung mit dem Dosimeter 4» dem Widerstand 1o und den großen Widerständen 9 und 16 wird an dem Verbindungspunkt beider letzterer Widerstände ein Vergleichssignal erzeugt, dessen Wert sich bei zunehmender Temperatur und bei Änderung des Widerstandes des Heizelementes des Dosimeters 4 ändert. Wenn das Brückengleichgewicht erreicht wird, wird das Potential am Verbindungspunkt höher als das Potential des Verbindungspunktes der Widerstände 18 und 19. Über die durch die Dioden 25 und 26 gebildete Durchlaßschaltung ist die Spannung am Widerstand 9 als Steuerpotential für den Transistor 11 wirksam und der Strom durch diesen Kreis nimmt zu, so daß auch der Strom durch den Regeltransistor 17 höher wird. Dies bringt eine weitere Zunahme der Spannung über dem Widerstand 9 mit sich und durch diese positive Rückkopplung wird eine schnelle Zunahme des Stroms durch den Kreis hervorgerufen, der den Transistor 24 enthält^ welcher Strom den Elektromagneten 27 eines nicht dargestellten Ruhekontaktes in dem Speisestromkreis stark erregt, wodurch eine schnelle Unterbrechung des Speisestromkreises eintritt. Der Differentialverstärker ist somit als Regelschaltung zum Konstani halten des Stromes wirksam, bis die erforderliche Temperatur des Dosimeterelementes erreicht ist, und weiter ist er als Schaltkreis zur schnellen Beendigung der Erhitzung wirksam.

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Claims

Patentansprüche:

1. Meßgerät für Ehermo-Lumineszenz-Dosimeter mit einem elektrischen Heizwiderstand, der bei der Messung von einem Heizstrom durchlaufen wird, so daß der thermo-leuchtende Stoff erhitzt wird und die Erhitzung die zu messende licht- Λ ausstrahlung hervorruft, dadurch gekennzeichnet« daß das Meßgerät eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Heizstroms bei einer bestimmten !Eemperatur des Leuchtstoffes enthält, und daß ein von dem Widerstand des Heizelementes abhängiges Signal mit einem ähnlichen Bezugssignal verglichen wird, das für den Widerstand bei der erwünschten lemperatur maßgebend ist, und daß ein mit der Zeit zunehmendes Differenzsignal den Heizstrom unterbricht.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Regelvorrichtung zum Eonstanthalten der Intensität des Heizstroms enthält.

3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Regelvorrichtung zum Konstanthalten des effektiven Wertes des Heizstroms enthält.

4. Meßgerät nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß es eine Spannungsquelle enthält, deren Spannung durch die Widerstandsänderung des Heizelementes des Dosimeters beeinflußt wird, und daß das von dem Widerstand abhängige Signal und das Bezugssignal zum Unterbrechen des Heizstromes der von der Spannungβquelle gelieferten Spannung proportional sind.

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- 1α -

5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wheatstone'sehe Brücke enthält, von der ein Zweig den Heizwiderstand enthält und von der zwei diagonal einander gegenüber liegende Punkte mit der Spannungsquelle verbunden sind und daß das Potential zwischen den beiden weiteren diagonalen Punkten das Differenzsignal zum Unterbrechen des Heizstromes ist und der Widerstand des mit der gleichen Seite mit der Spannungsquelle verbundenen Zweiges einen erheblich höheren Wert als der Heizwiderstand hat.

6. Meßgerät nach Ansprüchen 3 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung einen Differentialverstärker enthält, der die Differenz zwischen einem Potential konstanter Größe und einem dem den Heizwiderstand durchfließenden Strom proportionalen Signal verstärkt, und daß eine Durchlaßschaltung vorhanden ist, die das konstante Potential und ein Bezugspotential zum Bestimmen der !temperatur des Heizwiderstandes dem Differential verstärker zuführt, und zwar in der Weise, daß, wenn das Bezugssignal das konstante Potential überschreitet, der Differentialverstärker von dem erstgenannten Signal gesteuert und der Heizstrom unterbrochen wird.

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