Die Erfindung betrifft ein Strahlenmeßgerät zum Nachweis ionisierender Strahlung.

Das neuartige Gerät soll eine hohe Empfindlichkeit 5 für z.B. Beta-, Ga ma-, Röntgen- und Neutronenstrahlung besitzen, so daß es als Kontaminationsmeßgerät zum Aufspüren schwach radioaktiver Verunreinigungen geeignet ist. ^' Es soll aufgrund einer einfachen, robusten und kompakten Bauweise als universelles Strahlungswarngerät , 10 eingesetzt werden können. Das Gerät nach der Erfindung .Hl* soll sich mit hoher Genauigkeit fertigen, abgleichen und einfach und preisgünstig herstellen lassen.

Zählrohrgeräte zum Nachweis radioaktiver Strahlung 15 im Taschenformat sind bekannt. Die Miniatur-Geigerzähler-

Geräte herkömmlicher Bauart ^" sind jedoch wenig empfind¬ lich und eignen sich deshalb nicht zum Nachweis schwach radioaktiver Verunreinigungen in der Umwelt. Für diesen Zweck kommen üblicherweise spezielle Kontaminations- monitore zum Einsatz, die mit besonderen, hochempfind¬ lichen Zählrohren ausgerüstet sind. Die Konstruktion solcher Geräte ist jedoch so aufwendig, daß deren Einsatz aufgrund der hohen Kosten bisher nur für professionelle Anwender in Frage kommt. Die hier umrissene Ausgangs- Situation wird im folgenden näher erläutert.

Einige der Forderungen, die an ein zuverlässig arbei¬ tendes Strahlenmeßgerät zu stellen sind, sind in den Normen DIN 6818 und DIN 44 801 festgelegt. Darüber hinaus, ist zu beachten, daß ein Handgerät zur Konta- minationsraessung im ^' Niedrigdosis-Bereich eine gewisse Mindeserapfindlichkeit aufweisen muß, damit während einer Suchbewegung eine kurszeitige und/oder geringe Erhöhung der Zählrate über das Durchschnittsniveau des Nulleffektes vom Benutzer auch tatsächlich erkannt werden kann.

In der Praxis sind als Kontaminationsmeßgeräte nur solche Geräte wirklich geeignet, die auf den natürlichen Strahlungshintergrund von etwa 10 Mikrorem pro Stunde mit einer Zählrate von 1 s~ oder mehr ansprechen. Bei geringeren Zählraten ist es außerordentlich schwie¬ rig, Veränderungen derselben unmittelbar festzustellen. Dabei ist es unerheblich, in welcher Weise die Zähl- rate zur Anzeige gelangt. Bei der Darstellung mit Hilfe eines Zeigerinstruments ergibt sich bei geringen Zähl¬ raten selbst bei Anwendung der maximal zulässigen Zeit-

konstanten von 4 s (DIN 44 801) keine ausreichende Ablesegenauigkeit. Die optische oder akustische Einzel¬ impuls-Darstellung bringt keine Verbesserung, da auch * der menschliche Organismus nicht in der Lage ist, langsam 5 ablaufende stochastische Ereignisse mit hinreichender Genauigkeit zu bewerten.

Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die standardmäßig lieferbaren Niederspannungs-Zählrohre mit Edelgas/

10 Halogen-Füllung, insbesondere die Miniaturausführungen, für die Konstruktion eines leistungsfähigen und für Kontaminationsmessungen geeigneten Strahlungsmeßgerätes nicht in Frage kommen, weil die Empfindlichkeit dieser Detektoren zum sicheren Nachweis schwacher Strahler

15 nicht ausreicht. ^• - -

In Erkenntnis dieser Tatsache wurde schon -früh die ' ^• Anwendung großflächiger Proportionalzählrohre propagiert. Es sind Proportionalzählrohrgeräte bekannt, die mit ° verhältnismäßig hohem Aufwand in Richtung maximal mög¬ licher Empfindlichkeit optimiert sind und die insbeson¬ dere in Form von Durchflußzählern mit dünnwandigen Fenstern als Meßgeräte für Alpha- und Betastrahlung ausgelegt sind. Alle Fensterzählrohre der genannten

•25 Art müssen bauartbedingt mit einer konstanten Hochspan¬ nung von mehreren Kilovolt betrieben werden und darin liegt eine der Hauptschwierigkeiten bei der Miniaturi¬ sierung von hochempfindlichen Strahlenmeßgeräten.

30 Bekannt sind auch tragbare Ausführungen mit eingebautem Großflächen-Proportionalzählrohr, die als Arbeitsplatz¬ monitore zur Erfüllung der Forderungen nach § 64 StrlSchV

kommerziell erhältlich sind. Bei dem beträchtlichen

Aufwand dieser Geräte, einem Bauvolumen von mehr als

3 2 dm und einem Gewicht von mehr als 1 kg kommen solche

Geräte praktisch nur beim genehmigungsbedürftigen Umgang mit radioaktiven Stoffen nach § 3 StrlSchV zur Anwendung. Universell einsetzbare Taschengeräte mit großflächigen Proportionalzählrohren sind bisher nicht bekannt. Bekannt sind lediglich Taschengeräte mit Geiger-Müller-Zähl¬ rohren, insbesondere mit Zählrohren, vom Niederspannungs- Typ klassischer Bauart.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zuverlässig arbeiten¬ des, als Strahlenschutzdosimeter verwendbares Strahlen¬ meßgerät anzugeben, das bei kleinen räumlichen Abmes- sungen und bei geringem Stromverbrauch ein hohen Ansprech- vermδgen für schwache Strahler aufweist und dessen Konstruktion .so einfach und robust ausgeführt ist, daß das Gerät einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung gestellt werden kann.

• Diese. Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, - daß das Zählrohr im wesentlichen aus nur wenigen, d.h. zwei oder drei einfachen Kunststoffteilen in einem Schichtaufbau und einem hochelastischen Zähldraht aufge- baut ist und daß der Zählrohrkonstruktion unmittelbar

^• anliegend ein störspannungsarmer (und mit geringem Stromverbrauch arbeitender) Hochspannungsgenerator (zur Erzeugung der Betriebsspannung für das im Propor- tionalbereich arbeitende Zählrohr) und eine Impuls-Aus- werteschaltung mit (abgleichbarer) Störspannungskompen- . sation zugeordnet sind.

Durch die Kombination der drei erfindungsgemäßen Ma߬ nahmen ist es möglich, mit einfachen Fertigungstechniken ein zuverlässig arbeitendes Strahlenmeßgerät als Taschen¬ gerät, aufzubauen und mit einem hochempfindlichen, ^' aber mehrere Kilovolt Hochspannung benötigenden Gro߬ flächen-Proportionalzählrohr auszustatten. Dabei sind insbesondere das Zählrohr, der Hochspannungsgenerator und die Impuls-Auswertung bei dem unten zu beschrei¬ benden Ausführungsbeispiel ohne Anwendung aufwendiger Abschirmmaßnahmen in dicht gedrängter Anordnung neben¬ einander aufgebaut und zusammen in einem Kunststoff¬ gehäuse mit kleinen Abmessungen untergebracht.

Ein Problem bei solchen Anordnungen ist das Erzielen eines ausreichenden .Störsp.annungsabstandes zwischen den am Zähldraht abzugreifenden Impulsen und den vom Hochspannungsgenerator über Streukapazitäten in die Auswerteschaltung eingekoppelten Störimpulsen. Während bei gewöhnlichen Zählrohren vom Geiger-Müller-Typ, insbesondere bei den Niederspannungs-Halogenzählrohren, die Höhe der abgegebenen Impulse etwa 10 -2 bis 10-1 ^• der Betriebsspannung beträgt, sind diese Verhältnisse bei im Proportionalbereich betriebenen Zählrohren wesentlich ungünstiger. Dort ist mit einer I puls- Spitzenspannung zu rechnen, die im Bereich von 10 ^" bis 10 -4 der Betriebsspannung liegt.

Wenn aus Sicherheitsgründen gefordert wird, daß der Störspannungsabstand bei der SignalVerarbeitung um mindestens 20 dB unter dem kleinsten, bei der Auswertung zu berücksichtigenden Nutzsignal liegen soll, so be-

deutet dies, daß bei der Konstruktion von Geräten mit Proportionalzählrohren Störspannungsabstände im Bereich von -140 dB bis -100 dB, bezogen auf die Spitzen¬ spannung des Hochspannungsgenerators beherrscht werden müssen. Die Arbeitsfrequenz beträgt dabei üblicher¬ weise einige Kiloherz. In diesen ungünstigen Verhält¬ nissen liegt der Hauptgrund dafür, daß die mit Hoch¬ spannung arbeitenden Proportionalzählrohre bisher noch nicht in Geräte von echtem Taschenformat einge- baut werden konnten.

Im folgenden soll die Ausgestaltung der drei erfindungs¬ gemäßen Maßnahmen näher erläutert werden. Eine- mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlenmeßge- rätes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Schichtkonstruktion des -Zählrohres in perspek¬ tivischer Darstellung,

Fig. 2 Schnitt durch die vordere Haltevorrichtung für den Zähldraht,

Fig. 3 Schnitt durch die hintere Haltevorrichtung für den Zähldraht,

Fig. 4 Querschnitt durch das Zählrohr,

Fig. 5 Verteilung der Ansprechempfindlichkeit* über den Querschnitt des Zählrohres,

Fig. 6 Kennlinie des -Zählrohres,

Fig. 7 Blockschaltbild des Hochspannungsgenerators und der Störspannungskompensation.

Alle genannten Anforderungen werden erfindungsgemäß durch eine Zählrohrkonstruktion erfüllt, bei der das

Zählrohr im wesentlichen aus drei, z.B. durch Klebstoff verbundenen platten- bzw. folienförmigen Kunststoff¬ teilen und einem Zähldraht besteht. Fig. 1 zeigt, wie diese Teile in einem Schichtaufbau zusammengefügt sind. Im einzelnen sind dargestellt: Ein Fenster 8 in Form eines einfachen, z.B. rechteckigen Zuschnitts aus einem dünnwandigen, glasfaserverstärkten Metall- Kunststoff-Laminat, ein rahmenförmiger Mittelteil 1, z.B. in Form einer mit einem Mittelausschnitt ver- sehenen Kunststoffplatte, ein Boden 9 in Form eines einfachen, z.B. rechteckigen Zuschnitts aus einem beliebigen Metall-Kunststoff-Laminat und ein im Mittel¬ teil 1 aufgespannter Metalldraht 2 mit hoher Elastizi¬ tät. Weiterhin zeigt Fig. 1 zwei Isolierhülsen 3 aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) , eine Rohrniete 4 zur Abschirmung des Kabelanschlusses, ein Koaxialkabel 10 aus Kupferrohr.

Das den Zeichnungen zugrundeliegende Mustergerät hat ein Kunststoffgehäuse mit den Außenabmessungen 155 x 72 x 42 mm. Die Außenabmessungen des rahmenförmi en Mittelteils 1 betragen 127 x 60 mm. Die Wandstärke W beträgt 10 mm. Die Zählrohrkonstruktion füllt die Flachseite des Gehäuses voll aus.

Zur Herstellung des Fensters 8 und auch des Bodens 9 kann kupferkaschiertes Glasfaser-Ξpoxid-Laminat

verwendet werden, in der Qualität wie es als Basis¬ material für gedruckte Schaltungen bis herab zu Flächen-

2 dichten von 50 mg/cm im Handel ist. Fenster und Boden sind so mit dem rahmenförmigen Mittelteil verklebbar, daß die Metallbeschichtungen jeweils nach innen zeigen.

Die Me-tallbeläge dienen als Kathodenflächen.

Der als Anode geschaltete Zähldraht 2 ist genau in der Mitte zwischen den Kathodenflächen aufgespannt. Sowohl der Zähldraht selbst, als auch die zu seiner Aufspannung dienenden Hilfsmaterialien sind durch den Schichtaufbau mit einfachen Mitteln wirkungsvoll abschirmbar.

Bei der Herstellung von großen Stückzahlen kann es zweckmäßig sein, Mittelteil 1 und Boden 9 zusammen in einem Stück, .z.B. in Spritzgußtechnik, als Unter¬ teil- 1+9 herzustellen. Auf den Boden der so entstan¬ denen Kunststoffhalbschale ist durch Laminieren oder durch Aufdampfen im Vakuum ein metallischer Überzug untergebracht. Ansonsten unterscheidet sich diese Variante nicht von der oben gegebenen Beschreibung.

Gemäß der Erfindung wird für den Mittelteil 1 der oben beschriebenen Konstruktion weichmacherfreies

Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinyliden- fluorid oder ein Mischpolymerisat aus diesen Komponen¬ ten eingesetzt. Diese Materialien können sowohl span¬ abhebend als auch thermoplastisch gut verarbeitet werden und ergeben bei Anwendung von Epoxidharz-Kleb¬ stoffen gut haftende Verbindungen mit den oben erwähn¬ ten kupferkaschierten Platten. Darüber hinaus haben die genannten Materialien wegen ihrer stark polaren

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Molekülstruktur den besonderen Vorzug, _^ daß sie nur in sehr geringem Maße von dem weiter unten zu bespre¬ chenden, unpolaren Zählgas durchdrungen werden.

Es bestehen jedoch erhebliche Vorurteile über die

Anwendung von Kunststoffmaterialien bei der Konstruk¬ tion von Zählrohren mit abgeschlossenem Gasraum. Die negativen Erfahrungen liegen vor allem daran, daß solche Materialien über längere Zeit Re ^' stgase abgeben und meist auch für das Zählgas nicht vollkommen undurch¬ lässig sind.

■ Gewisse Erfahrungen liegen vor für die Materialien Polymethylmethacrylat (Plexiglas) und Polyäthylen, insofern als diese Materialien zur Konstruktion von Zählrohren mit Gewebe-äquivalenten Wänden und zur Konstruktion von- Rückstoßprotonenz-ählern herangezogen worden sind. Soweit solche. Konstruktionen mit abge¬ schlossenem-Gasraum für eine längere Lebensdauer vor- gesehen sind, werden sie meist zusätzlich durch Ein¬ fassungen aus dünnen Metallblechen oder Metallfolien hermetisch abgedichtet.

Die Verwendung von Polymethylmethacrylat (Plexiglas) bei Zählrohren mit abgeschlossenem Gasraum ist deshalb problematisch, weil dieses Material besonders hohe Mengen an Restgasen abgibt und diese vorwiegend aus Wasserdampf bestehen. Dabei können im Zählrohr innerhalb kurzer Zeit Wasserdampf-Partialdrucke von mehr als ^' ' 1 Torr entstehen. Gerade solche Moleküle, wie H.O und 0-, die leicht negative Ionen bilden können, stören schon in geringen Spuren erheblich. Dies würde auf

die erfindungsgemäße Zählrohrkonstruktion in besonderem

Maße zutreffen, weil dort die Geometrie des elektrischen

Feldes ungünstiger ist, als bei der üblichen Bauweise mit radialsymmetrischem Feld.

Auch die Verwendung von Polyäthylen, Polypropylen und ähnlich aufgebauten Polymeren kommt für die erfin¬ dungsgemäße Konstruktion nicht in Frage, weil sich solche Materialien nur mit lösungs ittelhaltigen Kleb- stoffSystemen zufriedenstellend verarbeiten lassen. Abgesehen von der in diesem Falle schlechten Haftung auf Metalloberflächen, müßte dann auch mit einer sehr . starken Gasabgabe aus der Klebefuge gerechnet werden. Aufgrund der engen chemischen Verwandtschaft zwischen den letztgenannten Polymeren und dem" eiter unten - zu besprechenden Zählgas ist außerdem eine hohe Lös¬ lichkeit des Gases in dem Wandmaterial zu erwarten. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Polyäthylens ist etwa doppelt so groß wie der des erfindungsgemäßen ^" Materials. Dieser Materialkenngröße kommt bei der beschriebenen Konstruktion besondere Bedeutung zu.

Auch das bei vakuumtechnischen Anwendungen bevorzugte Material Polytetraf-luoräthylen (Teflon) und chemisch nahe verwandte Fluorkohlenwasserstoffe scheiden wegen - der besonderen klebetechnischen Schwierigkeiten für die Herstellung des Mittelteils bzw. Unterteils aus.

Bei Verwendung von Polyvinylchlorid oder chemisch ähnlichen Materialien bringt gerade die Anwendung von Kupfer im Innenraum des Zählrohres einen besonderen Vorteil: Die partiell oxidierte Oberfläche dieses

Metalls bindet eventuell entstehende geringe Restgas¬ mengen, insbesondere die Hauptstörfaktoren H-0 und O -, ggf. auch HC1 oder HF, chemisch sehr fest und macht sie dadurch unschädlich. Dieser Mechanismus ist wesentlich, wenn trotz der Anwendung von Kunststoff- materialien eine lange Lebensdauer der Zählrohre er¬ reicht werden muß.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in einem horizontalen Schnitt in vergrößertem Maßstab, mit welchen Hilfsmitteln der Zähldraht 2 im Mittelteil 1 aufgespannt ist. Eine Lothülse 6 befindet sich am vorderen Zähldrahtende und dient zum Anschluß des Zähldrahtes- 2 an das Koaxial- ^' kabel 5. Eine kleine Rohrniete 7 dient als hinterer Endabschluß des Zähldrahtes 2. Der _^ Zähldraht 2 ist mit definierter Vorspannung an den Metallteilen 6 und 7 angelötet. Die beiden in den Fig. 2 und 3 gezeig¬ ten Befestigungsvorrichtungen für den Zähldraht -sind durch Ausgießen mit Epoxidharz abgedichtet.

Bisher war es allgemein üblich, die mechanische Spannung des Zähldrahtes durch eine im Zählrohr angebrachte Spiralfeder dauerhaft aufrechtzuerhalten. Wenn aus Gründen der Raumeinsparung.oder aus Gründen rationeller Fertigung auf eine Spannfede -verzichtet werden muß, dann müssen um so höhere Anforderungen an die Material¬ eigenschaften des Zähldrahtes gestellt werden, damit dieser Draht unter allen Betriebsbedingungen gespannt bleibt.

Eine befriedigende Lösung des genannten Problems besteht bei einer Weiterbildung der Erfindung darin, daß bei

aus Kunststoffmaterialien aufgebauten Zählrohren ohne Spannfeder solche Legierungen eingesetzt werden, die einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, einen nied¬ rigen Elastizitätsmodul, einen weiten Bereich der voll-e'lastischen Verformbarkeit, eine hohe Zugfestigkeit und eine gute Lötbarkeit vereinen. Nach der Erfindung kann bei Konstruktionen aus Kunststoff eine gehärtete Gold-Silber-Kupfer-Legierung mit der Zusammensetzung 70 % Au, 20 % Ag und 10 % Cu oder die gehärtete Wider- Standslegierung Manganin mit der Kurzformel CuMnl2Ni nach DIN 17 471 eingesetzt werden.

Die für Zähldrähte üblichen Materialien wie Wolfram, Platin, Chromeisen und andere versagen bei Konstruk- tionen aus Kunststoff, weil bei Temperaturzyklen ent¬ weder der Draht reißt .oder irreversible Verformung des Drahtes oder des zur Aufspannung dienenden Mittel¬ teils bzw. Unterteils eintritt. Auch gute Lötbarkeit ist bei Konstruktionen .aus Kunststof materialien vor- teilhaft.

Als Zählgas wird vorzugsweise hochgereinigtes n-Butän oder hochgereinigtes iso-Butan in den-Gasraum des Zählrohres eingefüllt. Diese Gase sind langfristig inert gegenüber allen mit dem Gasraum in Verbindung - stehenden Materialien, insbesondere gegenüber Poly¬ vinylchlorid und chemisch ähnlichen Polymeren, ausge¬ härteten Epoxid-Harzen, Kupfer, Tetrafluoräthylen, der genannten Gold-Silber-Kupfer-Legierung, der Wider- standslegierung Manganin und dem bei der Lötung ver¬ wendeten flußmittelfreien Lötzinn. Darüber hinaus wirkt sich das hohe Molekulargewich.t des vorgeschlagenen Gases günstig in Richtung niedriger Diffusionsgeschwin-

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digkeiten aus. Durch den hohen Anteil von Wasserstoff¬ atomen im Butanmolekül ist als Besonderheit auch das Erfassen von schnellen Neutronen mit dem Zählrohr möglich.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Zählrohrkon¬ struktion. Bei dem den Zeichnungen zugrundeliegenden Mustergerät beträgt die lichte Höhe h des Gasraumes 8 mm und die gesarate Bauhöhe H 10 mm.

Fig. 5 zeigt, wie sich die Ansprechempfindlichkeit des Zählrohres über den Querschnitt nach Fig. 4 ver¬ teilt. Gemessen wurde mit der auf 5 mm Breite ausge- blendeten Mischstrahlung von natürlichem Uran. Die Betriebsspannung des Z-ählrohres beträgt bei dieser Messung 3200 V, die Diskriminator-Schwelle 100 mV. Die effektiv nutzbare Breite des Zählrohres, gemessen als Halbwertsbreite HWB" ergibt sich zu etwa 2,5 cm.

Fig. 6 zeigt die vollständige Kennlinie der bevorzugten und in obigen Figuren beschriebenen Ausführungsform des Zählrohres. Die Kennlinie gilt für gleichmäßig . über die gesarate Fensterfläche verteilte Strahlung von natürlichem Uran..Die Diskriminator-Schwelle beträgt 100 mV. Im Bereich des Plateaus wird über einen Bereich von 800 V eine konstante Zählrate erhalten. Nach Alte¬ rungsversuchen bei erhöhter Temperatur, die einem Zeitablauf von drei Jahren entsprachen, konnten keine wesentlichen Veränderungen an der Zählrohrkennlinie festgestellt werden.

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Weitere Daten des Muster-Zählrohres in der bevorzugten Ausführungsform:

Nulleffekt (ohne Abschirmung): ca. 1,2 Imp/s Zählraje bei einer Dosisleistung von 1 mR/h: ca. 120 Imp/s

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die erfindungs¬ gemäße Konstruktion des Zählrohres in einem Schichtauf- bau sehr unterschiedlichen Kriterien genügt. Es wird bei großer Fensterfläche eine geringe Bauhöhe erreicht, so daß Zählrohr und Elektronik zusammen in einem flachen Gehäuse übereinander angeordnet werden können. In Bezug auf das Fenstermaterial wird ein Werkstoff einge- setzt, der einerseits aufgrund geringer Flächendichte gute .Durchlässigkeit für Betastrahlung hat, der weiter¬ hin aufgrund seiner Zusammensetzung eine geringe Wellen¬ längenabhängigkeit bei der Absorption von Photonen¬ strahlung aufweist, der aber andererseits ausreichende mechanische Stabilität besitzt, so daß das Fenster nicht durch besondere Hilfskonstruktionen wie Schütz¬ gitter oder ähnliches vor Zerstörung geschützt werden muß. Ohne Hilfskonstruktionen wird eine Dekontamination des Meßgerätes wesentlich erleichtert.

Im Hinblick auf die Empfindlichkeit für Gammastrahlung und auch im Hinblick auf die Langzeitstabilität der Zählrohrkennlinie wirkt es sich günstig aus, daß der Innenraum des Zählrohres zu einem großen Anteil durch Wandungen aus Metall begrenzt ist. Wände aus Kunststoff¬ materialien haben relativ hohe Wandstärken, so daß

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ein- und auswärts gerichtete Gasdiffusionsprozesse in unschädlichen Grenzen bleiben.

Schließlich wird durch den Schichtaufbau auch der erwähnten Problematik mit dem Störspannungsabstand Rechnung getragen. Bei der gezeigten Formgebung der Kathodenflächen ist eine gute Abschirmung des Zähl¬ drahtes selbst, seiner beidseitigen Halterungen und des Kabelanschlusses zum Abgreifen der Impulse gegeben.

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Alle Teile der Z-ählrohrkonstruktion zeichnen sich durch einfache Formgebung aus bzw. sind als Fertig¬ teile im Handel. Auf diese Weise ist es möglich, die Zählrohre rationell und kostengünstig herzustellen. 15 Die Konstruktion ist robust und unempfindlich gegen die mechanischen Belastungen, denen ein universelles Strahlenwarngerät- ausgesetzt werden kann.

Wenn die Zählrohre im .Bereich höherer Dosisleistung

20 eingesetzt werden müssen und dabei die übliche Lebens¬ dauergrenze von 10 bis 10 Impulsen bei Zählrohren mit sich irreversibel zersetzenden Gasfüllungen erreicht

^• '• ^' ». wird, dann kann nach einer weiteren Ausbildung der

Erfindung zusätzlich .ein besonderes Reinigungsprinzip 5 angewendet werden: Durch Einbringen von Absorbentien wie Aktivkohle, Kieselgel, Aluminiumoxid, Magnesium¬ oxid oder dergl. in den abgeschlossenen Gasraum kann der schädliche Einfluß der bei der Entladung gebildeten Zersetzungsprodukte verringert und die Lebensdauer 0 der Zählrohre unter starker Strahlenbelastung herauf¬ gesetzt werden.

Weitere Maßnahmen der Erfindung betreffen die Ausge¬ staltung der elektronischen Baugruppen. In Bezug auf die Elektronik liegen bei einem Strahlenmeßgerät in Taschenformat besondere Verhältnisse vor. Herkömmliche Schaltungstechniken können nicht ohne weiteres über¬ nommen* werden, weil die räumliche Nähe von Hochspannungs¬ erzeugung und Impuls-Auswertung zu den oben erwähnten Problemen mit der Störsp-annungseinkopplung führt. Vollständige Abschirmung der einzelnen Baugruppen in separaten Metallgehäusen kommt bei einem einfachen Taschengerät wegen des zusätzlichen Raumbedarfs und des erhöhten Gewichts nicht in Frage. Bei Taschenge¬ räten ist neben einer besonderen Ausbildung der Zähl¬ rohrkonstruktion, z.B. in Form eines Schichtaufbaues, ein besonders störspannungsarmer Hochspannungsgenerator notwendig und es ist weiterhin vorteilhaft, eine be¬ sondere, abgleichbare Störspannungskompensation vorzu¬ sehen.

^{' '} Fig..7 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators und der dazugehörigen, auf die Impuls-Auswerteschaltung wirkenden Störspannungs¬ kompensation. Fig. 7 wird wie folgt erläutert:

Ein Gegent-akt-Sinuswandler GTSW wird von einem Takt¬ generator TG fortlaufend angesteuert. Die Betriebs¬ spannung wird jedoch nur dann an den Gegentakt-Sinus¬ wandler angelegt, wenn der Tastregler TSTR ein ent¬ sprechendes Freigabesignal erzeugt. Die Freigabesignale werden dann erzeugt, wenn die Zählrohrbetriebsspannung unter einen bestimmten Wert gefallen ist. Dies wird dadurch festgestellt, daß ^' ein aus der zweiten Stufe

A2 des Kaskadenvervielfachers KSKV über einen Spannungs¬ teiler RV, Pl abgegriffenes Ist-Signal mit einer Re¬ ferenzspannung REF 'verglichen wird.

Aus der obersten Stufe AlO des Kaskadenvervielfachers wird die Hochspannung HSP über eine Siebkette RS, CS entnommen. Im Fußpunkt der Siebkette RS, CS ist ein niederohmiges Potentiometer P2 eingebaut, über welches ein bestimmter Anteil des vom Gegentakt-Sinus- wandler erzeugten Signals über einen Vorwiderstand RK zur Kompensation von Störspannungen eingekoppelt wird.

Ziel der Störspannungskompensation ist es nicht, eine vollkommene Glättung der -Hochspannung zu erreichen, sondern das Potentiometer P2 so abzugleichen, daß* in der zur Verstärkung und Auswertung der Zählrohr¬ impulse vorgesehenen Schaltungsanordnung ein größt¬ möglicher Störspannungsabstand zustande kommt. Dies ist etwa dann der -Fall , wenn der hauptsächlich von den Bauteilen des Kaskadenvervielfachers KSKV herrühren¬ de und in die Auswerteschaltung eingekoppelte Stör¬ spannungsanteil phasenrichtig und mit der erforder¬ lichen Amplitude durch das- der Hochspannung".überla- gerte und über die Zählrohrkapazität bis zur Auswerte¬ schaltung weitergeleitete Kompensationssignal aufge¬ hoben wird. Die Verstärkung und Auswertung der Impulse kann mit allen herkömmlichen Methoden erfolgen.

Erfindungsgemäß wird eine erhebliche Reduzierung der vom Hochspannungsgenerator abgegebenen Störstrahlung

dadurch erreicht, daß der Gleichspannungswandler nicht in üblicher Weise als Sperrwandler ausgelegt ist, sondern als Gegentakt-Sinuswandler Signale mit geringem Oberwellengehalt erzeugt. Dies ist eine für ein hatte- riebetriebenes Gerät ungewöhnliche Maßnahme, weil ein solcher Wandler auch bei geringer sekundärseitiger Belastung eine relativ hohe Stromaufnahme hat. Diese Stromaufnahme ist jedoch durch eine weitere Maßnahme der Erfindung um mehr als den Faktor 10 gesenkt worden, indem der Regler für die Konstanthaltung der Hochspan¬ nung als Tastregler ausgelegt ist. Gemäß den Steuer¬ signalen des Tastreglers braucht der Gegentakt-Sinus¬ wandler nicht fortlaufend zu arbeiten, sondern er wird periodisch ein- und ausgeschaltet mit einem solchen Tastverhältnis, wie es zur Aufrechterhaltung der Zähl¬ rohr-Betriebsspannung notwendig istr. Das Ein- und Ausschalten des Wandlers -gelingt mit gutem Wirkungs¬ grad, wenn der Wandler von einem Taktgenerator mit doppelter Arbeitsfrequenz angesteuert wird.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß eine Verbesserung des Verhältnisses von Nutzsignal zu Störsignal dadurch erreicht wird, daß in die Sieb¬ kette des Hochspannungsgenerators ein .in der Amplitude abgleichbares Kompensationssignal einkoppelbar ist, welches dem Gegentakt-Sinuswandler entnehmbar ist. Eine Kompensation dieser Art kann nur dann optimal abgeglichen werden, wenn das zu unterdrückende Stör¬ signal so wie im Falle des Gegentakt-Sinuswandlers oberwellenarm ist und die Störspannungskomponente dadurch in Frequenz und Phasenlage mit dem vom Gegen-

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takt-Sinuswandler abgegebenen Signal weitgehend iden¬ tisch ist.

Der Hochspannungsgenerator des Mustergerätes ist mit CMOS-Gattern und Standard-Operationsverstärkern aufge¬ baut und liefert bei Eingangsspannungen von 5 bis 10 V eine auf +.1 % stabilisierte Hochspannung von 3200 V. Die Stromaufnahme beträgt dabei maximal 3 πiA. Nach dem Einschalten des Gerätes ist die Hochspan- -10 nung innerhalb von 2 s stabil auf 3200 V.

Im Zusammenhang mit der beschriebenen Erfindung wird auch ein besonders einfaches Verfahren zur Befüllung des Zählrohres mit dem Zählgas angegeben ^" . Die Befüllung

15 des Zählrohres erfolgt im Zusammenhang mit einem be¬ sonderen Spül-' und Alterungsprozeß, der die Grundlage¬ für eine hohe Langzeitstabilität der Zählrohrkennlinie bildet und der sich durch geringen Arbeitsaufwand auszeichnet.. Der dabei angewendete Fülldruck entspricht

20 etwa dem Atmosphärendruck.

Vorzugsweise werden. alle Zählrohre einer Produktioηs- charge nach der Verklebung über die ein- und ausgangs- seitig vorgesehenen Füllstutzen 10 in Reihe mitein- 25 ander verbunden und bei erhöhter Temperatur zunächst ausreichend lange mit getrockneter Luft, dann mit technisch reinem Argon und danach ^' mit hochgereinigtem Butan in langsamem Durchfluß gespült und dadurch ge¬ altert. Nach dem Spül- und Alterungsprozeß werden 0 die Zählrohre nacheinander abgenommen, ohne den Gas¬ durchfluß zu unterbrechen. Beim Abnehmen der einzelnen Zählrohre werden die aus dünnem Kupferrohr bestehenden Füllstutzen 10 (Fig. 1) zusammengepreßt und verlötet.