Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schrägansicht eines Eichnormals, auf das ein zu
eichendes Kernstrahlungs-Feuchtigkeitsmeßgerät aufgesetzt
ist;
Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Schrägansicht mit einem auf das
Eichnormal aufgesetzten zu eichenden Tiefenmeßgerät;
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt eines
Eichnormals mit einer Anordnung von
miteinander abwechselnden dünnen Schichten;
Fig. 4 bis 7 jeweils eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung zur
Veranschaulichung des Aufbaus verschiedener
Eichnormale;
Fig. 8 den Schnitt 8-8 in Fig. 1 in Verbindung mit einem zu
eichenden Oberflächenmeßgerät;
Fig. 9 den Schnitt 9-9 in Fig. 2 in Verbindung mit einem zu
eichenden Tiefenmeßgerät; und
Fig. 10 eine Eichkurve, wie sie mit Hilfe der
Eichnormale gewonnen werden kann.
In Fig. 1 ist ein hydrophobes Eichnormal 10
dargestellt. Wie im folgenden erläutert, ist das Eichnormal
10 insbesondere geeignet, in Verbindung mit einem
Kernstrahlungs-Oberflächenmeßgerät 11 benutzt zu werden, das es
ermöglicht, den Feuchtigkeitsgehalt einer Oberflächenschicht
des Erdbodens zu ermitteln. Da der Aufbau und die
Wirkungsweise des Meßgeräts 11 bekannt sind, dürfte sich eine nähere
Beschreibung erübrigen.
Das Eichnormal 10 ist hydrophob, d. h. es
weist nur eine geringe oder überhaupt keine Affinität zu
Wasser auf. Daher wird der wirksame Wasserstoffgehalt des
Eichnormals nicht durch Schwankungen des Feuchtigkeitsgehalts
der Umgebungsatmosphäre beeinflußt, so daß ein
zuverlässiges Eichnormal für
Kernstrahlungs-Feuchtigkeitsmesser zur Verfügung steht. Die physikalischen Eigenschaften
des Eichnormals 10 sind derart, daß es dem zu eichenden
Meßgerät 11 eine Masse mit homogenem Wasserstoffgehalt
darbietet. Ferner sind die physikalischen Abmessungen des
Eichnormals so gewählt, daß es gegenüber dem Meßgerät 11 als
unendlich große Masse zur Wirkung kommt. Gemäß Fig. 1 und 8
gehört zu dem Eichnormal 10 ein Materialkörper mit einer
ebenen Fläche 12 zum Aufnehmen eines zu eichenden
Oberflächenmeßgeräts 11.
Damit das Eichnormal 10 solche physikalischen Eigenschaften
aufweist, daß es einem zu eichenden Meßgerät 11 praktisch
eine Masse mit einem homogenen Wasserstoffgehalt darbietet,
ist der Körper des Eichnormals aus miteinander abwechselnden
dünnen Schichten aufgebaut, zu denen Schichten 14 aus einem
Moderatormaterial, das in seinen Molekülen Wasserstoff
enthält, und dünne Schichten 15 aus einem im wesentlichen keine
Moderatorwirkung hervorrufenden Material gehören. Der
geschichtete Aufbau des Eichnormalkörpers ist ferner aus Fig.
4 bis 7 ersichtlich, auf die sich die folgende Beschreibung
bezieht. In der weiteren Beschreibung gelten die Ausdrücke
"mit Moderatorwirkung" und "ohne Moderatorwirkung" für die
Eigenschaften eines Materials, das zu unelastischen
Kollisionen mit schnellen Neutronen führt, die zur Entstehung
langsamer Neutronen Anlaß geben, deren Energie in solchen
Bereichen liegt, daß sie durch das Detektorelement des
Feuchtigkeitsmessers nachgewiesen werden. Ein Material mit
Moderatorwirkung bremst schnelle Neutronen auf ähnliche Weise ab
wie das im Erdreich enthaltene Wasser. Ein Material ohne
Moderatorwirkung führt ähnlich wie die im Erdreich
normalerweise enthaltenen mineralischen Stoffe nicht zu einer
Abbremsung von Neutronen.
Die Verwendung eines Materials mit
Moderatorwirkung und eines Materials, das im wesentlichen
keine Moderatorwirkung hervorruft, in Form dünner Schichten führt
dazu, daß das Moderatormaterial im Körper des Eichnormals 10
annähernd gleichmäßig verteilt ist, so daß das
Eichnormal solche Eigenschaften erhält, daß es eine Masse mit
homogenem Wasserstoffgehalt darstellt. Hierbei kann man die
Höhe des dargestellten Wasserstoffgehalts dadurch bestimmen,
daß man die Dicke der Schichten oder die anteiligen Mengen
der Materialien mit bzw. ohne Moderatorwirkung entsprechend
variiert. Fig. 4 bis 7 zeigen verschiedene Möglichkeiten zur
Erzielung einer solchen unterschiedlichen Materialverteilung.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 haben die dünnen
Schichten 14 aus dem Material mit Moderatorwirkung etwa die gleiche
Dicke wie die Schichten 15 aus dem Material ohne
Moderatorwirkung. Bei den bevorzugten Ausführungsformen eines
Eichnormals 10 bestehen die dünnnen Schichten
14 vorzugsweise aus einem Kohlenwasserstoffpolymer, das in
Beziehung zu Neutronen eine Moderatorwirkung hat. Als Polymer
wird vorzugsweise Polyäthylen verwendet, das sich leicht in
Form von Filmen oder Blättern mit der gewünschten Dicke in
der Größenordnung von etwa 0,5 mm beschaffen läßt. Die
dünnen Schichten 15 aus dem Material ohne Moderatorwirkung
bestehen vorzugsweise aus metallischem
Magnesium, das sich in Form von Blechtafeln beschaffen läßt,
deren Dicke mindestens etwa der Dicke der Filme oder Blätter
aus Polyäthylen entspricht.
Es liegt auf der Hand, daß
auch andere Materialien mit bzw. ohne Moderatorwirkung
verwendet werden können.
Um das Eichnormal 10 herzustellen, werden die dünnen
Schichten 14 und 15 aus einem Material mit bzw. ohne
Moderatorwirkung aus Flachmaterialien zugeschnitten, die vorzugsweise die
gleiche Dicke haben. Die Schichten werden zu einem Stapel
vereinigt, miteinander verspannt und dann mit Bohrungen
versehen, die dazu dienen, Verbindungseinrichtungen in Form von
Spannschrauben 16 aufzunehmen, welche sich gemäß Fig. 1 durch
die vier Eckenabschnitte des aus den Schichten aufgebauten
Körpers erstrecken. Die Schrauben werden festgezogen, um die
dünnen Schichten in fester Anlage aneinander zu halten,
woraufhin das Eichnormal in Gebrauch genommen werden kann.
Bei der Wahl der physikalischen Abmessungen der Schichten
14 und 15, die zu dem Körper 10 vereinigt werden sollen,
ist es zweckmäßig, die Wirkungsweise der zu eichenden
Meßgeräte zu berücksichtigen. In Fig. 8 bezeichnet die
gestrichelte Linie 18 das wirksame halbkugelförmige Volumen,
innerhalb dessen während der Eichung eines Oberflächenmeßgeräts 11
eine Moderation von Neutronen stattfindet.
Es ist bekannt, daß Statistiken über die Moderation von
Neutronen voraussagen, daß kein Neutron, das sich über eine
bestimmte Strecke hinaus von der Strahlungsquelle entfernt,
bevor es auf einen nachweisbaren niedrigeren Energiepegel
gebracht worden ist, in Richtung auf den Detektor
reflektiert oder gestreut wird. Im Hinblick auf dieses Merkmal des
Kernstrahlungsmeßverfahrens ist es nicht erforderlich, dem
Eichnormal 10 eine unendliche Größe zu geben. Jedoch ist es
sehr zweckmäßig, den das Eichnormal 10 bildenden
Materialkörper so zu dimensionieren, daß er einem zu eichenden
Kernstrahlungsmeßgerät praktisch eine unendlich große Masse
darbietet. Mit anderen Worten, die Abmessungen des Eichnormals
10 müssen so gewählt werden, daß der Körper vollständig das
halbkugelförmige Volumen 18 aufnehmen kann, innerhalb dessen
eine Moderation von Neutronen erfolgt. Daher richten sich
die genauen Abmessungen des Eichnormals 10 in einem gewissen
Ausmaß nach dem relativen Wasserstoffgehalt, den das
betreffende Eichnormal darbieten soll. Bei Oberflächenmeßgeräten
ist es zweckmäßig, Schichten 14 und 15 zu verwenden, die eine
Größe von etwa 1 × 1 m haben.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Anzahl der Schichten
15 aus einem Material ohne Moderatorwirkung doppelt so groß
ist wie die Anzahl der Schichten 14 aus einem Material mit
Moderatorwirkung, so daß jede der Schichten 14 zwischen zwei
Sätzen von mehreren einander benachbarten Schichten 15 liegt.
Natürlich bildet die Anordnung nach Fig. 4 ein Eichnormal,
dessen Wasserstoffgehalt niedriger ist als derjenige des
Eichnormals nach Fig. 3. Fig. 5 zeigt eine Anordnung, die
derjenigen nach Fig. 4 insofern ähnelt, als die Anzahl der
Schichten des einen Materials einem Mehrfachen der Anzahl
der Schichten des anderen Materials entspricht. Jedoch liegen
bei der Anordnung nach Fig. 5 die Schichten 15 aus dem
Material ohne Moderatorwirkung jeweils zwischen Sätzen von
mehreren einander benachbarten Schichten 14 aus einem Material
mit Moderatorwirkung, so daß ein solches Eichnormal einen
höheren Wasserstoffgehalt haben würde als die Anordnung nach
Fig. 3. Ähnliche Ergebnisse wie bei den Anordnungen nach
Fig. 4 und 5 lassen sich mit Anordnungen der in Fig. 6 und 7
dargestellten Art erreichen, bei denen die Schichten 14 aus
einem Material mit Moderatorwirkung eine im wesentlichen
konstante und im wesentlichen gleichmäßige erste Dicke haben,
während die Schichten 15 aus einem Material ohne
Moderatorwirkung eine im wesentlichen konstante und im wesentlichen
gleichmäßige zweite Dicke haben, die sich von der zuerst
genannten Dicke unterscheidet. Gemäß Fig. 6 können die dickeren
Schichten 15 aus dem Material ohne Moderatorwirkung bestehen,
während gemäß Fig. 7 die dünneren Schichten aus dem Material
ohne Moderatorwirkung bestehen.
Gemäß Fig. 10 ist es möglich, eine Eichkurve 19 für ein
Kernstrahlungsmeßgerät mit Hilfe erfindungsgemäßer
Eichnormale aufzustellen, wenn man mehrere Punkte der Kurve mit
Hilfe solcher Eichnormale festlegt. Bei der dargestellten
Eichkurve wurden solche Eichnormale verwendet, um
Zählergebnisse festzulegen, die Feuchtigkeitsgehalte von 30%, 50% und
70% anzeigen. Die in Fig. 10 dargestellte Eichkurve 19 gilt
nicht für ein bestimmtes Meßgerät, sondern sie soll
lediglich veranschaulichen, auf welche Weise sich mit Hilfe
mehrerer hydrophober Eichnormale eine solche
Kurve aufstellen läßt.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist
insbesondere die Eichung eines Oberflächenmeßgeräts 11 mit
Hilfe eines oder mehrerer Eichnormale 10 nach Fig. 1 ermöglicht.
Jedoch ist es auch möglich, ein
Tiefenmeßgerät 21 mit Hilfe eines oder mehrere Eichnormale
20 zu eichen, wie es in Fig. 2 und 9 dargestellt ist. Wegen
der weitgehenden Ähnlichkeit der Eichnormale 10 und 20 und
der angewendeten Verfahren dürfte sich eine Wiederholung
schon behandelter Einzelheiten erübrigen. In Fig. 2 und 9
entsprechen die Bezugszahlen der zweiten Dekade den
Bezugszahlen der ersten Dekade in Fig. 1 und 8. Während das
Eichnormal 10 nach Fig. 1 und 8 eine ebene Fläche 12 zum
Aufnehmen eines zu eichenden Meßgeräts 11 aufweist, ist das
Eichnormal 20 nach Fig. 2 und 9 mit einer Bohrung 30
versehen, die sich in den mittleren Teil des Eichnormalkörpers
erstreckt und dazu dient, einen Fühler 31 eines
Tiefenmeßgeräts 21 aufzunehmen.