EP0968519A2 - Ionisationskammer für radiometrische messeinrichtungen - Google Patents

Ionisationskammer für radiometrische messeinrichtungen

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EP0968519A2
EP0968519A2 EP98925415A EP98925415A EP0968519A2 EP 0968519 A2 EP0968519 A2 EP 0968519A2 EP 98925415 A EP98925415 A EP 98925415A EP 98925415 A EP98925415 A EP 98925415A EP 0968519 A2 EP0968519 A2 EP 0968519A2
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EP
European Patent Office
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ionization chamber
chamber according
housing
connections
insulator
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EP98925415A
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English (en)
French (fr)
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EP0968519B1 (de
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Siegfried Laube
Franz-Josef Urban
Steffen Hildebrandt
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Vacutec Messtechnik GmbH
Original Assignee
Vacutec Messtechnik GmbH
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Publication date
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Application filed by Vacutec Messtechnik GmbH filed Critical Vacutec Messtechnik GmbH
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Publication of EP0968519B1 publication Critical patent/EP0968519B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/02—Ionisation chambers

Definitions

  • the invention relates to an ionization chamber for radiometric measuring devices, in particular for traversing surface mass measuring systems, consisting of a housing in which filling gas is located, with at least one radiation entrance window and a number of collecting electrodes in the housing with electrical connections which are guided to the outside in an isolated manner, with between the housing and there is an electrical potential difference (voltage) to the collecting electrodes.
  • ionization chambers are usually used as detectors during their production or processing.
  • the ionization chambers consist of a housing, a collecting electrode and a filling gas.
  • the radiation entering through a radiation entrance window generates free charge carriers (ions and electrons) in the filling gas.
  • a voltage applied between the electrode and the housing creates an electric field in the chamber, which the charge carriers follow.
  • the resulting current between the electrode and the housing (in the ⁇ A to pA range) is measured and converted, for example, into voltage signals.
  • the measuring signal is conducted in a highly insulated manner against the housing from the inside of the chamber via a gas-tight bushing with a connection to a signal line to the outside.
  • a ring electrode which acts as a protective ring, is placed around the connection in the insulation layer of the bushing.
  • This protective ring prevents the voltage between the housing and the electrode from dropping directly over a continuous insulation section, as shown in FIG. 1 as the state of the art for an axially symmetrical ionization chamber.
  • the protective ring thus prevents the occurrence of disturbing residual currents, so that the basic current of an ionization chamber without radiation at its working voltage (usually a few hundred volts) is minimal, ie typically less than 0.1 pA is.
  • the radiometric measuring system in a production or processing plant consists of a source of ionizing radiation, the detector, i.e. the ionization chamber and the sample.
  • the degree of interaction between the radiation and the material to be measured e.g. absorption, backscattering, fluorescence
  • the system of radiation source and detector can in most cases be moved across the material web.
  • the basis weight measurement technology opens up new possibilities for solving previously unresolved measuring tasks.
  • the additional information thus created provides a basis for more effective and precise control of production processes.
  • the cross-profile spatial resolution can be refined.
  • the spatial resolution of a cross-profile measurement with the usual axially symmetrical ionization chambers is naturally limited by the chamber diameter.
  • the resolvable structure is specified in the technical literature with twice the detector extension.
  • a finer spatial resolution must be achieved with detectors of smaller dimensions in the transverse direction to the material web. These can be arranged so that a cross-section can be measured with a higher resolution than with a corresponding single detector.
  • the energy spectrum can be used as a result of the interaction of X-rays with the material to be measured.
  • the atomic number of the substrate differs only slightly from the atomic number of the layer to be applied (e.g. zinc on steel). In this case, the known beta backscattering method is unsuitable.
  • Any X-ray fluorescence radiation from the two-component system provides information about the thickness of the applied layer. The energy of the fluorescence radiation is element-specific; their intensity depends on the amount of material examined and thus on the layer thickness.
  • Selective filters absorb e.g. through the K-edge effect strong the X-ray radiation emanating from the layer and largely transmit the radiation emanating from the substrate. Two detector sections with different filters can then be used via calibrations to measure a component of the two-component system.
  • detector sections can be arranged in a multiple chamber as described.
  • n-1 components of an n-component system with a chamber with n measuring sections can be determined in certain cases.
  • This object on which the invention is based is achieved in an ionization chamber of the type mentioned at the outset in that the interior of the housing is divided into a plurality of adjacent and mutually delimited measuring sections with the respective collecting electrodes, and that the collecting electrodes are connected to electrical connections which are connected by the Insulator of a gas-tight multiple leadthrough are led outwards and that the insulator is provided with an electrically conductive area which surrounds the electrical connections and which is arranged electrically insulated from both the housing and the connections, but in the currentless state is at electrode potential .
  • This solution according to the invention enables a basis weight measurement which, for example, achieves a finer spatial resolution or an energy selection of the radiation emanating from the measurement site than the use of conventional ionization chambers.
  • the area surrounding the connections is preferably designed as a protective ring in the form of a metal ring which simultaneously surrounds a plurality of collecting electrode connections.
  • the insulator located between the housing and the protective ring can be part of an insulating tube, the metal contact of which is connected to the housing in a gas-tight manner.
  • a multiple bushing can be connected gas-tight with the opposite metal contact of the insulating tube.
  • the protective ring can also be designed as a surface electrode which surrounds the connections on at least one side of the insulator.
  • the surface electrode is preferably arranged both on the inside of the housing and on the outside of the housing. Both surface electrodes are electrically connected to each other and together with a contact pin and are therefore at the protective ring potential.
  • the measuring sections are delimited from one another by partition walls which extend directly to the radiation entrance window belonging to the corresponding section in order to rule out mutual influencing of the measuring sections, for example by drifting of charge carriers.
  • the collecting electrodes cannot be held mechanically by the signal lines themselves, as is usually the case in conventional single chambers. Instead, they are applied and fixed insulated on a carrier within the chamber, which is at the protective ring potential and is in turn insulated from the chamber housing, which leads to the protection of the protective ring principle.
  • the electrodes can be shaped differently depending on the requirements. So the electrodes can consist of a stretched film or foil strips, or consist of several stretched wires.
  • the ionization chamber has a rectangular or square cross section, the measuring sections being arranged next to one another or in two or more rows flush or offset from one another.
  • the ionization chamber has a round cross section.
  • the measuring sections are arranged radially next to one another in the ionization chamber, it also being possible in principle is to arrange the measuring sections in the ionization chamber concentrically to one another.
  • the individual measuring sections are exposed to differently filtered radiation.
  • the radiation entry windows are partially covered in the case of measurement sections which are offset in several rows in such a way that the seamless, unambiguous measurement of a cross-section section is made possible.
  • 2 shows the structure of an ionization chamber according to the invention with electrodes in the form of tensioned wires; 2a shows a two-row staggered arrangement of measuring sections;
  • FIG. 4 shows a front view of an electrode according to FIG. I; 5 shows a multiple bushing for the connections of the electrodes with an insulator arranged on an insulating tube and a metal ring; 6 a, b a multiple leadthrough with a surface electrode as a protective ring; 7 shows an ionization chamber for the detection of X-rays and a plurality of filters; and
  • FIG 8 shows an ionization chamber with a reinforced one Radiation entry window.
  • Figure 2 shows the structure of an ionization chamber 1 with measuring sections 2 inside the housing 3, which each form independent measuring units.
  • Each section 2 is separated from its neighboring sections by partitions 4.
  • the partitions 4 ensure that oblique radiation is minimized by the chamber volume in the neighboring section, which is achieved in that the partitions 4 extend directly to the radiation entry window 5, which forms the upper end of the housing 3.
  • the ionization chamber 1 can, for example, have a rectangular cross section, wherein the measuring sections 2 can also be arranged in two or more rows offset from one another (FIG. 2a).
  • An electrode 6 is arranged within each measuring section 2 and is adapted to the design of the measuring section 2.
  • Their shape takes account of the demand for the lowest possible gas displacement, the largest possible electrical field, the avoidance of gas amplification and the lowest possible microphony. Therefore, the thickness and the mass of the electrode components are kept small, but the minimum radii are not undercut.
  • the electrode 6 consists either of a holding body 7, on which tensioned wires 8 are arranged, the holding body 7 being arranged in a free-standing manner via an insulating body 21 on a carrier 9 (FIGS. 2, 4). As shown in FIG. 3, the electrode 6 can also have the form of a wire electrode 10 composed of a plurality of wires joined together.
  • the carrier 9 is at protective ring potential.
  • filling gases with high density are preferably used in order to achieve the highest possible radiation absorption near the radiation entry window 5 of the ionization chamber 1.
  • a multiple feedthrough with protective ring is used.
  • This multiple implementation consists of an insulating tube 11, on which an insulator 13 is fastened via a metal ring 12, which serves as a protective ring (FIG. 5). Connections 14 in the form of metal pins are guided through the insulator 13 and are connected to the electrodes 6 via signal lines 15.
  • FIG. 6 shows such a multiple feedthrough with a plurality of connections 14 in an insulator 17 made of a highly insulating material.
  • rings in the form of surface electrodes 18 are applied on both sides around the connections 14, the potential of which acts as a protective ring.
  • the protective ring potential is conducted inwards via one of the connections 14. With this arrangement, only surface currents on the insulation material between the housing and the collecting electrodes are prevented.
  • An ionization chamber 1 with a plurality of sections 2 as described above can also be used in particular for the detection of X-ray radiation in such a way that individual measuring sections 2 are exposed to differently filtered radiation. This is done by arranging 2 filters 20 between the material to be measured 19 and the individual measuring sections.
  • the radiation emanating from a radiation source 22 obtains its characteristic energy spectrum in front of the filter 20 the absorption or fluorescence behavior of the material to be measured 19.
  • a material composed of several components for example paper with fillers, metal alloys
  • FIG. 8 finally shows an ionization chamber with a reinforced radiation entrance window 5, on the outside of which a wire 16 extends, which is fastened, for example, by a welded connection.

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

Eine Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme soll geschaffen werden, die eine hinreichende Empfindlichkeit besitzt und dabei die bei Ionisationskammern üblichen guten Werte hinsichtlich Vakuumdichtigkeit, Grundstrom und Temperaturabhängigkeit liefert. Innerhalb des Gehäuses (3) eine Mehrzahl benachbarter und gegenseitig abgegrenzter Abschnitte (2) mit den jeweiligen Sammelelektroden (6) unterteilt. Die Sammelelektroden (6) sind mit elektrischen Anschlüssen (14) verbunden, die durch den Isolator (13; 17) einer gasdichten Mehrfach-Durchführung hindurch nach außen geführt sind und daß der Isolator (13; 17) mit einem die elektrischen Anschlüsse (14) gemeinsam umgebenden elektrisch leitfähigen Bereich versehen, der sowohl gegenüber dem Gehäuse (3), als auch den Anschlüssen (14) elektrisch isoliert angeordnet ist, jedoch im stromlosen Zustand auf Elektrodenpotential liegt.

Description

Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme, bestehend aus einem Gehäuse, in dem sich Füllgas befindet, mit wenigstens einem Strahlungsein- trittsfenster und einer Anzahl von Sammelelektroden im Gehäuse mit isoliert nach außen geführten elektrischen Anschlüssen, wobei zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden eine elektrische Potentialdifferenz (Spannung) besteht.
In industriellen Anlagen zur radiometrischen Vermessung von Materialbahnen werden bei deren Produktion oder Bearbeitung üblicherweise Ionisationskammern als Detektoren eingesetzt. Die Ionisationskammern bestehen aus einem Gehäuse, einer Sammelelektrode und einem Füllgas. Die durch ein Strahlungs- eintrittsfenster eintretende Strahlung erzeugt im Füllgas freie Ladungsträger (Ionen und Elektronen). Eine zwischen Elektrode und Gehäuse angelegte Spannung erzeugt in der Kammer ein elektrisches Feld, dem die Ladungsträger folgen. Der so entstehende Strom zwischen Elektrode und Gehäuse (im μA - bis pA - Bereich) wird gemessen und beispielsweise in Spannungssignale umgewandelt. Das Meßsignal wird hochisoliert gegen das Gehäuse aus dem Inneren der Kammer über eine gasdichte Durchführung mit einem Anschluß an eine Signalleitung nach außen geführt. Um den Anschluß ist in die Isolationsschicht der Durchführung eine Ringelektrode eingebracht, die als Schutzring wirkt. Dieser Schutzring verhindert, daß die Spannung zwischen dem Gehäuse und der Elektrode direkt über eine durchgehende Isolationsstrecke abfällt, wie in Fig. 1 als Stand der Technik bei einer axialsymmetrischen Ionisationskammer dar- gestellt ist. Der Schutzring verhindert somit das Auftreten störender Restströme, so daß der Grundstrom einer Ionisationskammer ohne Strahlung bei ihrer ArbeitsSpannung (meist einige hundert Volt) minimal, d.h. typischerweise kleiner als 0 , 1 pA ist .
Das radiometrische Meßsystem in einer Produktions- oder Bearbeitungsanlage besteht aus einer Quelle ionisierender Strahlung, dem Detektor, d.h. der Ionisationskammer und dem Meßgut. Der Wechselwirkungsgrad zwischen der Strahlung und dem Meßgut (z.B. Absorption, Rückstreuung, Fluoreszenz) ist ein Maß für die Menge des zu bestimmenden Materials, meist angegeben als Flächenmasse oder Dicke. Das System aus Strahlenquelle und Detektor kann in den meisten Fällen quer zur Materialbahn bewegt werden.
Mit dem Übergang von einem Einzeldetektor hin zu einem Detektor mit mehreren unabhängigen Meßstellen eröffnen sich der Flächenmasse-Meßtechnik neue Möglichkeiten zur Lösung bisher unbewältigter Meßaufgaben. Die so entstehenden zusätzlichen Informationen bieten eine Basis für eine effektivere und genauere Kontrolle von Produktionsprozessen.
Auf der einen Seite kann die Querprofil-Ortsauflösung verfeinert werden.
Die Ortsauflösung einer Querprofil-Messung mit den gängigen axialsymmetrischen Ionisationskammern ist naturgemäß durch den Kammerdurchmesser begrenzt. So wird in der Fachliteratur die auflösbare Struktur mit der zweifachen Detektorausdehnung angegeben. Eine feinere Ortsauflösung muß mit Detektoren geringerer Ausdehnung in Querrichtung zur Materialbahn erzielt werden. Diese können so angeordnet werden, daß ein Querpro- fil-Ausschnitt mit einer höheren Auflösung als bei einem entsprechenden Einzeldetektor gemessen werden kann. Bekannt ist die Verwendung eines Arrays aus Halbleiterdetektoren (Silizium-pin-Dioden) , die im Strom-Modus betrieben werden. Hierbei zeigt sich jedoch die starke Anfälligkeit der Halbleiterdetektoren gegen Temperaturänderungen, wie sie in industriellen Produktionsanlagen ständig auftreten. Dadurch werden die Meßsignale verfälscht. Auf der anderen Seite kann das Energiespektrum als Folge der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit dem Meßgut genutzt werden .
Bei bestimmten Beschichtungsverfahren unterscheidet sich die Ordnungszahl des Substrats nur geringfügig von der Ordnungszahl der aufzubringenden Schicht (z.B. Zink auf Stahl). In diesem Fall ist das bekannte Beta-Rückstreuverfahren ungeeignet. Eine etwaige Röntgenfluoreszenzstrahlung des zweikompo- nentigen Systems gibt aber Aufschluß über die Dicke der aufgebrachten Schicht. Die Energie der Fluoreszenzstrahlung ist elementspezifisch; ihre Intensität ist von der untersuchten Materialmenge und damit von der Schichtdicke abhängig. Selektive Filter absorbieren durch den K-Kanten-Effekt z.B. stark die von der Schicht ausgehende Röntgenstrahlung und trans- mittieren weitgehend die vom Substrat ausgehende Strahlung. Zwei Detektorabschnitte mit verschiedenen Filtern können dann über Kalibrierungen zur Messung einer Komponente des zwei- komponentigen Systems benutzt werden.
Diese Detektorabschnitte können in einer Mehrfachkammer wie beschrieben angeordnet sein. Prinzipiell können über das zwei- komponentige System hinaus in bestimmten Fällen n-1 Komponenten eines n-Komponenten-Systems mit einer Kammer mit n Meß- abschnitten bestimmt werden.
Die beschriebene Technik ist als US-Patent 3,514,602 veröffentlicht worden. Hier ist eine Kammer in zwei Abschnitte unterteilt, deren Signale analog voneinander subtrahiert werden, um ein Ausgangssignal als Maß für die gewünschte Meßgröße zu erhalten, was dem damaligen Stand der Technik entsprach. Dem heutigen Stand der Technik entspricht ein umgewandeltes ( niederohmiges ) Kammerabschnitts-Ausgangssignal, das einer entsprechenden Weiterverarbeitung auf Rechner- und Pro- zessorbasis zugeführt werden kann.
Diese beispielhaft angeführten Meßprobleme führten daher zu der Aufgabe, eine Ionisationskammer für radiometrische Meßein- richtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme zu entwickeln, die eine hinreichende Empfindlichkeit besitzt und dabei die bei Ionisationskammern üblichen guten Werte hinsichtlich Vakuumdichtigkeit, Grundstrom und Tempera- turabhängigkeit liefert.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einer Ionisationskammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Innenraum des Gehäuses in eine Mehrzahl be- nachbarter und gegenseitig abgegrenzter Meßabschnitte mit den jeweiligen Sammelelektroden unterteilt ist, daß die Sammelelektroden mit elektrischen Anschlüssen verbunden sind, die durch den Isolator einer gasdichten Mehrfach-Durchführung hindurch nach außen geführt sind und daß der Isolator mit einem die elektrischen Anschlüsse gemeinsam umgebenden elektrisch leitfähigen Bereich versehen ist, der sowohl gegenüber dem Gehäuse, als auch den Anschlüssen elektrisch isoliert angeordnet ist, jedoch im stromlosen Zustand auf Elektrodenpotential liegt.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird eine Flächenmasse- messung ermöglicht, die gegenüber der Verwendung konventioneller Ionisationskammern beispielsweise eine feinere Ortsauflösung oder auch eine Energieselektion der vom Meßort ausge- henden Strahlung erreicht.
Weitere Fortbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bevorzugt ist dabei der die Anschlüsse umgebende Bereich als Schutzring in Form eines Metallringes ausgebildet, der gleichzeitig mehrere Sammelektroden-Anschlüsse umgibt. Der zwischen dem Gehäuse und dem Schutzring befindliche Isolator kann Teil eines Isolierrohres sein, dessen einer Metallkontakt mit dem Gehäuse gasdicht verbunden ist. Mit dem gegenüberliegenden Metallkontakt des Isolierrohres kann eine Mehrfach-Durchführung gasdicht verbunden werden. In einer Variante der Erfindung kann der Schutzring auch als Flächenelektrode ausgebildet werden, die auf wenigstens einer Seite des Isolators die Anschlüsse umgibt. Bevorzugt ist die Flächenelektrode jedoch sowohl auf der Gehäuseinnenseite, als auch auf der Gehäuseaußenseite angeordnet. Beide Flächenelektroden sind elektrisch miteinander und gemeinsam mit einem Kontaktstift verbunden und befinden sich somit auf Schutzringpotential .
In Fortführung der Erfindung werden die Meßabschnitte durch Trennwände voneinander abgegrenzt, die bis unmittelbar an das zum entsprechenden Abschnitt gehörende Strahlungseintrittsfenster reichen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Meßabschnitte, etwa durch Drift von Ladungsträgern, auszuschließen.
Die Sammelelektroden können nicht, wie meist in herkömmlichen Einzelkammern, mechanisch von den Signalleitungen selbst gehalten werden. Sie werden stattdessen isoliert auf einem Träger innerhalb der Kammer aufgebracht und fixiert, der auf Schutzringpotential liegt und wiederum isoliert gegenüber dem Kammergehäuse angeordnet ist, was zur Wahrung des Schutzringprinzips führt.
Die Elektroden können je nach Anforderung unterschiedlich geformt sein. So können die Elektroden aus einer gespannten Folie oder Foliestreifen bestehen, oder aus mehreren gespannten Drähten bestehen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ioni- sationskammer einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf , wobei die Meßabschnitte nebeneinander oder zwei- oder mehrreihig bündig oder versetzt zueinander angeordnet sind.
In einer weiteren Variante weist die Ionisationskammer einen runden Querschnitt auf. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Meßabschnitte in der Ionisationskammer radial nebeneinander angeordnet werden, wobei es prinzipiell auch möglich ist, die Meßabschnitte in der Ionisationskammer konzentrisch zueinander anzuordnen.
Weiterhin ist es möglich, oberhalb des Strahlungseintritts- fensters Filter für Röntgenstrahlung anzuordnen, wobei zweckmäßigerweise jedem Meßabschnitt der Ionisationskammer ein Filter zugeordnet ist.
Weisen die Filter aufeinander abgestimmte unterschiedliche Filtereigenschaften auf, so werden die einzelnen Meßabschnitte unterschiedlich gefilterter Strahlung ausgesetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Strahlungseintrittsfenster bei mehrreihig versetzt zueinander angeordneten Meßabschnitten teilweise derart abgedeckt, daß die nahtlose unzweideutige Messung eines Querprofilausschnittes ermöglicht wird.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 2 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ionisationskammer mit Elektroden in Form gespannter Drähte; Fig. 2a eine zweireihige versetzte Anordnung von Meßabschnitten;
Fig. 3 eine Elektrode in Antennenform;
Fig. 4 eine Vorderansicht einer Elektrode nach Fig. i; Fig. 5 eine Mehrfachdurchführung für die Anschlüsse der Elektroden mit einem auf einem Isolierrohr angeordneten Isolator und einem Metallring; Fig. 6 a, b eine Mehrfachdurchführung mit einer Flächenelektrode als Schutzring; Fig. 7 eine Ionisationskammer zum Nachweis von Röntgenstrahlung und mehreren Filtern; und
Fig. 8 eine Ionisationskammer mit einem verstärkten Strahlungseintrittsfenster .
Bild 2 zeigt den Aufbau einer Ionisationskammer 1 mit Meßabschnitten 2 im Innern des Gehäuses 3, die jeweils unabhängige meßtechnische Einheiten bilden. Jeder Abschnitt 2 ist dabei durch Trennwände 4 von seinen Nachbarabschnitten getrennt. Die Trennwände 4 sorgen für eine Minimierung von Schrägeinstrahlungen durch das Kammervolumen in den Nachbarabschnitt, die dadurch erreicht wird, daß sich die Trennwände 4 unmittelbar bis an das Strahlungseintrittsfenster 5 erstrecken, welches den oberen Abschluß des Gehäuses 3 bildet.
Die Ionisationskammer 1 kann beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Meßabschnitte 2 auch zwei- oder mehrreihig versetzt zueinander angeordnet sein können (Fig. 2a).
Innerhalb jedes Meßabschnittes 2 ist eine Elektrode 6 angeordnet, die der Bauform des Meßabschnittes 2 angepaßt ist. Ihre Gestalt trägt der Forderung nach einer möglichst geringen Gasverdrängung, einem möglichst raumgreifenden elektrischen Feld, der Vermeidung von Gasverstärkungen und einer möglichst geringen Mikrophonie Rechnung. Daher wird die Dicke und die Masse der Elektrodenbauteile klein gehalten, jedoch werden Mindestradien nicht unterschritten.
Die Elektrode 6 besteht entweder aus einem Haltekörper 7, an dem gespannte Drähte 8 angeordnet sind, wobei der Haltekörper 7 über einen Isolierkörper 21 auf einem Träger 9 freistehend angeordnet ist (Fig. 2, 4). Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Elektrode 6 auch die Form einer Drahtelektrode 10 aus mehreren aneinandergefügten Drähten aufweisen. Der Träger 9 liegt auf Schutzringpotential.
Bei kleinen Kammerabschnitten werden bevorzugt Füllgase mit hoher Dichte (z.B. Xenon) verwendet, um eine möglichst hohe Strahlungsabsorption nahe dem Strahlungseintrittsfenster 5 der Ionisationskammer 1 zu erreichen. Um die Signale aller Elektroden 6 parallel nach außen zu führen, wird eine Mehrfach-Durchführung mit Schutzring verwendet. Diese Mehrfach-Durchführung besteht aus einem Isolierrohr 11, auf dem über einen Metallring 12, der als Schutzring dient, ein Isolator 13 befestigt ist (Fig. 5). Durch den Isolator 13 sind Anschlüsse 14 in Form von Metallpins geführt, die über Signalleitungen 15 mit den Elektroden 6 verbunden sind. Auf diese Weise entsteht eine Mehrfach-Durchführung mit einem allen Signalleitungen 15 bzw. Anschlüssen 14 gemeinsamen Schutzring, wobei die Kosten pro herausgeführtem Signal gegenüber herkömmlichen dreifach konzentrischen Durchführungen deutlich reduziert sind. Die Signale werden nicht dargestellten Strom-Spannungs-Wandlern zugeführt, deren Ausgangssignal vom jeweiligen Meßsystem weiterverarbeitet wird.
Begrenzt man das Schutzringprinzip nur auf Oberflächenströme, so kann eine noch einfachere Konfiguration als oben beschrieben, realisiert werden.
Fig. 6 zeigt eine solche Mehrfach-Durchführung mit mehreren Anschlüssen 14 in einem Isolator 17 aus einem hochisolierenden Material. Auf der Oberfläche des Isolators 17 werden beidsei- tig Ringe in Form von Flächenelektroden 18 um die Anschlüsse 14 aufgebracht, deren Potential als Schutzring wirkt. Über einen der Anschlüsse 14 wird das Schutzringpotential nach innen geführt. Mit dieser Anordnung werden ausschließlich Oberflächenströme auf dem Isolationsmaterial zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden verhindert .
Eine Ionisationskammer 1 mit mehreren Abschnitten 2 wie vorstehend beschrieben, kann auch insbesondere zum Nachweis von Röntgenstrahlung derart genutzt werden, daß einzelne Meßabschnitte 2 unterschiedlich gefilterter Strahlung ausgesetzt werden. Das erfolgt dadurch, daß zwischen dem Meßgut 19 und den einzelnen Meßabschnitten 2 Filter 20 angeordnet werden. Die von einer Strahlungsquelle 22 ausgehende Strahlung erhält ihr charakteristisches Energiespektrum vor dem Filter 20 durch das Absorptions- oder das Fluoreszenzverhalten des Meßgutes 19. Durch geeignete Auswahl entsprechender unterschiedlicher Filter 20 kann ein aus mehreren Bestandteilen zusammengesetztes Material (z.B. Papier mit Füllstoffen, Metallegierungen) vermessen werden.
Fig. 8 zeigt schließlich noch eine Ionisationskammer mit einem verstärkten Strahlungseintrittsfenster 5, auf dessen Außenseite ein Draht 16 erstreckt, der beispielsweise durch eine Schweißverbindung befestigt ist.
Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen
Bezugszeichenliste
Ionisationskammer
Meßabschnitt
Gehäuse
Trennwand
Strahlungseintrittsfenster
Sammelelektrode
Haltekörper
Draht
Träger
Drahtelektrode
Isolierrohr
Metallring
Isolator
Anschluß
Signalleitung
Draht
Isolator
Flächenelektrode
Meßgut
Filter
Isolierkörper
Strahlungsquelle

Claims

Ionisationskammer für radiometrische MeßeinrichtungenPatentansprüche
1. Ionisationskammer für radiometrische Meßeinrichtungen, insbesondere für traversierende Flächenmassemeßsysteme, bestehend aus einem Gehäuse, in dem sich Füllgas befindet, mit wenigstens einem Strahlungseintrittsfenster und einer Anzahl von Sammelelektroden im Gehäuse mit isoliert nach außen geführten elektrischen Anschlüssen, wobei zwischen dem Gehäuse und den Sammelelektroden eine elektrische Potentialdifferenz (Spannung) besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Innenraum des Gehäuses (3) in eine Mehrzahl benachbarter und gegenseitig abgegrenzter Meßabschnitte (2) mit den jeweiligen Sammel- elektroden (6) unterteilt ist, daß die Sammelelektroden (6) mit elektrischen Anschlüssen (14) verbunden sind, die durch den Isolator (13; 17) einer gasdichten Mehrfach- Durchführung hindurch nach außen geführt sind und daß der Isolator (13; 17) mit einem die elektrischen Anschlüsse (14) gemeinsam umgebenden elektrisch leitfähigen Bereich versehen ist, der sowohl gegenüber dem Gehäuse (3), als auch den Anschlüssen (14) elektrisch isoliert angeordnet ist, jedoch im stromlosen Zustand auf Elektrodenpotential liegt.
2. Ionisationskammer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der die Anschlüsse (14) umgebende Bereich als Schutzring ausgebildet ist.
3. Ionisationskammer nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schutzring mit einem der Anschlüsse (14) elektrisch verbunden ist.
4. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schutzring als Metallring (12) ausgebildet ist, der den Isolator (13) umgibt und die Anschlüsse (14) einschließt.
5. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Isolator (13) mit dem Metallring (12) auf einem Isolierrohr (11) angeordnet ist, das mit dem Gehäuse (3) gasdicht verbunden ist.
6. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schutzring (16) als Flächenelektrode (18) ausgebildet ist, die auf wenigstens einer Seite des Isolators (17) die Anschlüsse (14) umgibt.
7. Ionisationskammer nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sowohl auf der Gehäuseinnen- seite, als auch auf der Gehäuseaußenseite eine Flächenelektrode (18) angeordnet ist, die elektrisch miteinander verbunden sind.
8. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßabschnitte (2) durch Trennwände (4) voneinander abgegrenzt sind, die bis unmittelbar an das zugehörige Strahlungseintrittsfenster (5) reichen.
9. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb des Gehäuses (3) gegenüber dem Strahlungseintrittsfenster (5) ein sich über alle Abschnitte erstreckender Träger (9) angeordnet ist, der gegenüber dem Gehäuse (3) elektrisch isoliert angeordnet ist.
10. Ionisationskammer nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger (9) das gleiche Potential aufweist, wie der Schutzring.
11. Ionisationskammer nach Anspruch 9 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Elektroden (6) an Haltekörpern (7) angeordnet sind, die über Isolierkörper (21) auf dem Träger (9) befestigt sind.
12. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elek- troden (6) wenigstens einen gespannten Draht (8) aufweisen, der am Haltekörper (7) befestigt ist.
13. Ionisationskammer nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere Drähte (8) parallel zueinander und senkrecht zur Stahlungseintrittsrichtung angeordnet sind.
14. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elek- troden (6) aus einer gespannten Folie oder Folienstreifen bestehen.
15. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elek- troden (6) aus einer gespannten Folie oder Folienstreifen bestehen.
16. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ioni- sationskammer (1) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist und daß die Meßabschnitte (2) nebeneinander oder mehrreihig versetzt zueinander angeordnet sind.
17. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ionisationskammer (1) einen runden Querschnitt aufweist.
18. Ionisationskammer nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßabschnitte (2) in der Ionisationskammer (1) radial nebeneinander angeordnet sind.
19. Ionisationskammer nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßabschnitte (2) in der Ionisationskammer (1) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
20. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß oberhalb des Strahlungseintrittsfensters (5) Filter (20) für Röntgenstrahlung angeordnet sind.
21. Ionisationskammer nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedem Abschnitt (2) der Ionisationskammer (1) ein Filter (20) zugeordnet ist.
22. Ionisationskammer nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Filter (20) unterschiedliche aufeinander abgestimmte Filtereigenschaften aufweisen.
23. Ionisationskammer nach den Ansprüchen 1 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich über die Außenseite des Strahlungseintrittsfensters (5) mindestens ein auf diesem befestigter Draht (16) oder eine Rippe erstreckt .
24. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlungseintrittsfenster (5) bei mehrreihig versetzt zueinander angeordneten Meßabschnitten (2) teilweise derart abgedeckt sind, daß die Messung eines Querprofilausschnittes nahtlos und unzweideutig erfolgt.
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