DE2239065A1 - Ionisationskammer - Google Patents

Description

"Ionisationskammer"

Die Erfindung betrifft eine Ionisationskammer, insbesondere eine luftäquivalente Ionisationskammer.

Bei luftäquivalenten Ionisationskammern bestehen die Wände, die auch die Elektroden bilden können, aus einem Material, dessen mittlere Atomzahl ungefähr derjenigen der Luftfüllung der Kammer (ungefähr 7>4-) gleicht, so daß die Kammer auf ionisierende Strahlung ungefähr so wie Luft anspricht. Solche Ionisationskammern lassen sich beispielsweise zur Messung der Intensität einer medizinischen Röntgenstrahlungsquelle verwenden. Die Wände und die Elektroden können aus Kunststoff, z.B. aus Methylmethacrylat bestehen. Da letzteres Material elektrisch isoliert, muß, wenn das Material als Elektrode dienen soll, ein elektrisch leitender Belag vorgesehen sein, der z.B. durch einen dünnen Überzug aus Graphit in kolloidaler Porm gebildet sein kann.

— 2 —

309808/0926

1A/G-4-1 780

Die Atomzahl von Graphit ist" 6. Dies hat bei einer großen Energie der Röntgenstrahlung, beispielsweise bei 200 keV bis 1,25 MeV, nur geringe Auswirkungen. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei geringeren Energien die Dicke der Graphitschicht von kritischem Einfluß auf die Empfindlichkeit der Kammer sein kann. Insbesondere hat es sich als schwierig herausgestellt, identische Kammern mit der gleichen Empfindlichkeit bei niedrigen Energien herzustellen, da die Dicke des Graphitbelages eine kritische Einflußgröße wird und es schwierig ist, die gleiche Dicke von Kammer zu Kammer einzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ionisationskammer anzugeben, die sich leicht derart herstellen läßt, daß die elektrischen Eigenschaften von Kammer zu Kammer gleich ausfallen. Die Erfindung geht von einer Ionisationskammer aus, deren wirksamer Hohlraum von einer Wandung aus elektrisch isolierendem Material umschlossen ist, die einen Belag aus elektrisch leitendem Material besitzt; und löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß der elektrisch leitende Belag als ein Muster von Streifen ausgebildet ist, die nur einen kleinen Anteil der Fläche der Wandung einnehmen.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform umfaßt die neue Ionisationskammer zwei im Abstand voneinander befindliche Scheiben au.s isolierendem Material, zwischen denen und isoliert von denen eine dritte Scheibe aus dem gleichen Material angeordnet ist. Die beiden ersten Scheiben bilden die Polarisationselektroden der Ionisationskammer, während die dritte Scheibe die Kollektorelektrode darstellt. Als isolie-

- 3 -309808/0926

1A/G-4-1 780

rendes Material kommt insbesondere Methylmethacrylat infrage. In Weiterbildung der Erfindung sind beide Flächen der mittleren Scheibe und die inneren Flächen der beiden anderen Scheiben jeweils mit einem elektrisch leitenden Belag in Form eines Musters von dünnen konzentrischen und radialen Streifen versehen, die sich nach Art eines Spinnetzes kreuzen und zu denen die üblichen elektrischen Anschlüsse herstellbar sind. Die elektrisch leitenden Streifen können beispielsweise durch Eingravieren des Musters mit einem scharfen Werkzeug und Ausfüllen der gravierten Vertiefungen mit einem leitenden Material, wie z.B. kolloidalem Graphit erzeugt werden. Es kommen jedoch auch andere Möglichkeiten zur Herstellung des Musters in Frage.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß die kleinen leitfähigen Flächen, die durch die Streifen gebildet sind, ausreichen, die Kammer bis zur,Sättigung zu polarisieren und den gesamten Ionisationsstrom zu sammeln.

Da die schmalen Streifen nur einen kleinen Anteil der Oberfläche der Elektroden einnehmen, z.B. nur 6 %, können auf einer ungleichmäßigen Dicke des leitenden Belages beruhende EmpfindlichkeitsSchwankungen von Kammer zu Kammer nur auf den geringen Anteil des Belages auf der Oberfläche zurückgehen und daher auch nur entsprechend klein sein. .

Der elektrische Anschluß zu den Streifen-Mustern kann beispielsweise mittels eines leitfähigen Belages hergestellt ' · werden, der außerhalb des Streifen-Musters aufgebracht ist und mit diesem in Berührung steht. Dieser leitfähige Be-

309808/0926

1A/G-4-1 780

lag sollte aber nicht auf der den wirksamen Hohlraum der Ionisationskammer abgrenzenden Wandung aufgebracht sein, da sonst der mit der Erfindung erzielbare Vorteil teilweise wieder verlorengehen würde.

Die Erfindung ist zwar insbesondere für luftäquivalente Ionisationskammern geeignet, jedoch läßt sie sich auch bei anderen Ionisationskammern anwenden, deren Wände aus isolierendem Material bestehen, z.B. bei gewebeäquivalenten Kammern. Es ist auch nicht notwendig, daß die Kammer eine flachzylindrische Form hat.

Es folgt eine Erläuterung der Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ionisationskammer nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Polarisationselektrode der Ionisationskammer nach Fig. 1,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer Schaltung, in der die Ionisationskammer nach Fig. 1 betrieben wird.

Die in Fig. 1 dargestellte luftäquivalente Ionisationskammer umfaßt zwei Scheiben 1 und 2 aus Methylmethacrylat, die an den beiden gegenüberliegenden Enden eines flachzylindrischen Gehäuses 3 aus Aluminium befestigt sind. Eine dritte

- 5 309808/092G

1A/G-41 780

Seheibe 4 aus Methylmethacrylat ist in der Mitte zwischen den Scheiben 1 und 2 mittels Eingen 5, 6, 7 und 8 aus dem gleichen Material befestigt. Dabei ist die Scheibe 4 in einer ringförmigen, zwischen den Eingen 6 und 7 gebildeten Aussparung eingeklemmt. !Compressible O-Binge 9 stellen die ausreichende Steifigkeit der Anordnung sicher. Zum Schutz sind an beiden Enden der Kammer Polyäthylenringe 10 aufgesetzt. Das Gehäuse 3 ist mit einer Filteröffnung 11 versehen, durch die im Hinblick darauf, daß die Einge 5 "bis keine vollständige Abdichtung bilden, atmosphärische Luft in die Kammer eintreten kann.

Die beiden zwischen den Scheiben 1 und 4 bzw. 2 und 4 gebildeten Hohlräume 12 und 13 stellen den wirksamen oder aktiven Hohlraum der Kammer dar. Es ist ersichtlich, daß die gesamte, den wirksamen Hohlraum abgren-zende Wandung der Kammer aus Methylmethacrylat besteht.

Die Scheibe 4 bildet die Kollektorelektrode der Kammer. Die inneren Flächen der Scheiben 1 und 2 bilden die Polarisationselektroden der Kammer. Beide Flächen der Scheibe 4 und die inneren Flächen der Scheiben 1 und 2 sind mit ehern elektrisch leitenden Belag oder Überzug versehen, dessen Form in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 2 zeigt die Scheibe 1 oder 2, jedoch findet sich das einem Spinnennetz ähnliche Muster von Streifen 14 auch auf beiden Flächen der Scheibe Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Muster acht konzentrische Kreise, deren Durchmesser von 1 cm bis 8 cm zunimmt, sowie außerdem, wie dargestellt, radiale Streifen. Die Streifen werden in der Weise hergestellt, daß mittels eines scharfen Werkzeuges im Querschnitt ungefähr V-för-

- 6 3 09808/0926

1A/G-4-1 780 - 6 -

mige Vertiefungen von ungefähr 0,25 mm Breite und 0,25 mm Tiefe erzeugt und die Vertiefungen mit kolloidalem Graphit ausgefüllt werden. Der elektrische Anschluß zu dem Streifen-Muster wird mittels eines ringförmigen Graphitbelages 15 hergestellt, der den äußeren konzentrischen Ring des Streifen-Musters berührt. Der Widerstand zwischen dem innersten Ring und dem Belag 15 beträgt ungefähr 100 kjb; dieser Wert ist jedoch nichtkritisch, noch ist es das Muster der Streifen. Andere geeignete Streifen-Muster lassen sich leicht experimentell ermitteln.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Beläge 15 auf den Scheiben 1 und 2 elektrisch mit dem Gehäuse 3 in Berührung stehen; die entsprechenden, jedoch schmaleren Beläge 15 auf der Scheibe 4- sind mittels eines Kontaktstückes 16 und einem Draht 17 mit dem Innenstift eines dreiachsigen Steckers 18 verbunden,dessen Außenwand am Gehäuse 3 angebracht ist. Zwischen den die Polarisationselektroden darstellenden Scheiben 1 und 2 und der die Kollektorelektrode darstellenden Scheibe 4- ist ein Schutzring vorgesehen, der durch einen Graphitbelag 19 auf den aneinander grenzenden Flächen der Ringe 5 und 6 bzw. 7 und 8 in Verbindung mit ringförmigen Aussparungen 20 zwischen diesen beiden Ringpaaren gebildet ist. Ein eventuell von den Scheiben 1 und 2 über die Oberfläche der Ringe 5 und 8 fließender Leckstrom wird daher zu den Belägen 19 abgeleitet. Die Beläge 19 sind mittels Kontaktstücken 21 und Drähten 22 an den mittleren Kontakt des Steckers angeschlossen.

Fig. 1 zeigt die Ionisationskammer ungefähr im Maßstab 1:1. Die Scheiben 1 und 2 haben einen Durchmesser von unge-

- 7 -3 098087092b

2239(365

1A/G-41 780

— 7 —

fähr11,4 cm und sind 4 mm dick, während die Scheibe 4 ungefähr 1 mm dick ist. Der wirksame Hohlraum der Ionisationskammer hat einen Durchmesser von ungefähr 7j6 cm und der Abstand zwischen den Scheiben 1 und 4 bzw. 2 und 4 beträgt 1,2 cm, so daß der gesamte wirksame Hohlraum (12 + 13) ungefähr 108 cm^ groß ist. .

Die Ionisationskammer ist mittels eines dreiachsigen Kabels 23 (vgl. Fig. 3) mit einem Metallgehäuse 24 verbunden, das die zugeordnete elektrische Schaltung enthält. Die .leitfähigen Beläge bzw. Streifen-Muster auf den Scheiben 1 und 2, den Polarisationselektroden, sind über den ä\ißeren Leiter des Kabels 23 unmittelbar mit dem Metallgehäuse 24 verbunden. Die Scheibe 4,'die Kollektorelektrode, ist über den innersten Leiter des Kabels mit der Eingangsklemme eines üblichen, über einen Widerstand rückgekoppelten Operationsverstärkers 25 verbunden, dessen Ausgangssignal von einem Meßinstrument 26 angezeigt wird. Der Operationsverstärker 25 ist in einem metallischen Abschirmgehäuse

27 untergebracht, mit dem über den mittleren Leiter des Kabele die Schutzringe 19 sowie außerdem die Masse-Eingangskle^uie des Operationsverstärkers verbunden sind. Die Polarisationsspannung für die Kammer wird mittels eines Gleichspannung-Gleichspannung-Wandlers 28 erzeugt, welcher das Abschirmgehäuse 27 und damit den Verstärker 25 und die Scheibe 4 auf einem positiven Potential.von + 150 V gegenüber dem Gehäuse 24 und den Scheiben 1 und 2 hält. Der Wandler

28 wird aus einem an das Netz angeschlossenen Netzteil 29 gespeist, das auch die Speisespannung für den Operationsverstärker 25 liefert.

- 8 3 09 808709-2Ü

1A/G-41 780 - 8 -

Bei der beschriebenen Ionisationskammer nehmen die Streifen 14 schätzungsweise nur 6 % der gesamten, den wirksamen Hohlraum der Kammer umschließenden Fläche ein. Es wurde festgestellt, daß Ansprechverhalten und Empfindlichkeiten dieser Kammer gegenüber Röntgenstrahlen von 58 keV bis 1,25 MeV und bei 32 keV von Kammer zu Kammer maximal um 5 % voneinander abweichen.

ANSPRÜCHE:

09808/0926

Claims (6)

1. Ansprüche

   Ό J Ionisationskammer, deren wirksamer Hohlraum von einer Wandung aus elektrisch isolierendem Material umschlossen ist, die einen Belag aus elektrisch !leitendem Material besitzt, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrisch leitende Belag als ein Muster von Streifen (14-) ausgebildet ist, die nur einen kleinen Anteil der Fläche der Wandung (1, 2, 4·, 5-8) einnehmen.
2. 2) Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß sie zwei im Abstand voneinander befindliche Scheiben (1, 2) aus isolierendem Material als Polarisationselektroden umfaßt, zwischen den'en und isoliert von denen eine dritte Scheibe (4) aus dem gleichen Material als Kollektorelektrode angeordnet ist.
3. 3) Ionisationskammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die drei Scheiben (1, 2, 4) aus Methylmethacrylat bestehen.
4. 4) Ionisationskammer nach Anspruch 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet , daß beide Flächen der mittleren Scheibe (4) und die inneren Flächen der beiden anderen Scheiben (1, 2) jeweils mit einem elektrisch leibenden Belag

   Ί O <) »00/0920

   1A/G-41 780
   - ί -

   in Form eines Musters von dünnen konzentrischen

   und radialen Streifen (14) versehen sind, zu denen die

   üblichen elektrischen Anschlüsse herstellbar sind (Fig. 2).
5. 5) Ionisationskammer nach Anspruch 4, dadurch g e k en η ζ e i ch η e t , daß die elektrisch leitenden Streifen (14) durch Eingravieren des Musters mit einem scharfen Werkzeug und Ausfüllen der gravierten Vertiefungen mit einem leitenden
   Material erzeugt sind.
6. 6) Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5»
   dadurch gekennzeichnet , daß die elektrisch leitenden Beläge aus kolloidalem Graphit bestehen.

   3 Π 9 H 0 H / ü ¹J 2

   M .

   Le ers ei\e