Радиоизотопное устройство для измерения давления газов

 

РАДИОИЭОТОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ, содержащее источник позитронов, первый детектор, соединенный с первь м диф ференциальным дискриминатором, и счетчик , отличающееся тем, что. с целью повышения точгюсти при беско тактном измерении во вращающихся объектах , оно снабжено схемой совпадения, вторык дифференциальным дискриминатором и вторым детектором, соединенным через второй диффере1щиальный диcкpи raнатор с первым входом схемы совпадения, второй входС которой подключен к выходу первого дифференциального дискриминатора , а выход соединен с входом счетчика , детекторы располохшны по обе стороны объекта на прямой, перпенди - жулярной плоскости вращения, а источник с iP позитронов нанесен на поверхность кольсл ца, закрепленного внутри вращающегося объекта.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(5п G О! L 11/0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440669/18-10, (22) 17. 05. 82 (46) 07, 11, 83, Бюл. М. 41 (72) В. А, Чудаков, О. М. Аншаков и А. Л, Холмецкий (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. B. И. Ленина ° (53) 531. 787 (088.8) (56) .1., "Атомная энергия, 1965, % 1, 19, с. 97.

2. Ширенко А, И. Радиоизотопные методы измерения высоты. М., Атомис дат, 1977, с . 46-50 (прототип). (54) (57) РАДИОИЗОТОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ, содержащее источник позитронов, пер-< вый детектор, соединенный с первым диф= ференциальным дискриминатором, и счет=чик, отличающееся тем, что,. с целью повышения точности при бесконтактном измерении во вращающихся объектах, оно снабжено схемой совпадения, вторым дифференциальным дискриминатором и вторым детектором, соединенным через второй дифференциальный дискриминатор с первым входом схемы совпадения, второй вход . которой подключен к выходу первого дифференциального дискриминатора, а выход соединен с входом счетчика, детекторы расположены по обе стороны объекта на прямой, перпенди.кулярной плоскости вращения, а источник позитронов нанесен на поверхность кольца, закрепленного внутри вращающегося объекта.

1052897

Изобретение относится к технике и;змере»ия давления газов, основанной нв взаимодействии заряже»ных частиц с веществом.

Иэвест»ы рвдиоизотоппые устройства для измерения давления газов, содержащие источник ф — или (3 -излучения, детектор, дифференциаль»ый дискриминатор и пересчет»ое устройство, в которых о вели чине давления судят квк по произво 10 димой ионизацпи, так и по изменению характеристик излучений (11

Недостатком известных устройств является то, что вследствие малой проникающей способности гх - и - частиц 15 необходимо размещать детектор непосредствеп»о в той среде, давление которой подложит определению. Это не всегда оказывается возможным (например, при измерении давления во вращающихся 20 объектах), Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измере»ия давления газов, содержащее »злу атель по зптронов с детектором и электрическую измеритель»ую схему со счетчиком (2)

Как известно, позитроны, замедлившиеся в конце своего пробега до теплових энергийр ян»игилируют е электрона ми среды. Для регистрации g -квантов, образовавшихся в .результате аннигиляции, используют детектор $ --излучения, соединенный с дифференциальным дискриминатором, пороги которого настроены на линию О, 511 Мэй. Однако вследсч вие того, что аннигиляция позитронов может происходить на любом рвсстоянии от источника как внутри контролируемого обьекта, так и снаружи, скорость счета апнигиляцпонных /-квантов и связи с изменением давления будет изменяться незначительно, т,е. такое устройство обладает невысокой точностью.

Кроме того, при необходимости беев контактного измерения давления во вращающихся объектах возникает.необходимость сохранения постоянным взаимного расположения источника позитронов, находящегося внутри объекта, и детекто= ров, расположенных снаружи.

Бель изобретения — повышение точности при бесконтвктном измерении во врашаюшихс я объектах.

Указа»ная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник позит 5 ронов, первый детектор, соединенный с первым дифференциальным дискриминатором, и счетчик, снабжено схемой совпаде»ия, вторым диффере»циаль»ым дискриминатором и вторым детектором, соединенным через второй дифференциальный дискриминатор с первым входом схемь| совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого дифференциального дискрими»аторв, а вы,ход соединен с входом счетчика, детекторы расположены rro o e eTopo»r r e r:eKTrr»a прямой, перпендикуляр»ой плоскости его враше»ия, в источник позитронов нанесен на поверхность кольна, закрепленного внутри вращающегося объекта.

В результате излуче»ия позитронов в контролируемой среде наиболее вероятна двухфотонная аннигиляция, в результате которой образуюгся двв f -кванта { каждый с энергией 0,511 МэВ), разлетающихся в

0 противоположные стороны под углом 180, Проникающая способность этих "-квантов намного превосходит проникающую способность (-излучения, более того, она настолько велика, что позво r .eò впнпгиляционным f -квантам без поглощения проходить квк через толщу исследуемого газе, так и через металлические стенки полости, в которую заключен исследуемый газ. Последнее обстоятельст во позволяет размещать детекторы g -излучения вне исследуемого объекта. Вместе с тем, для того чтобы получит - информацию о том, в каком месте произошел данный вкт аннигиляции, регистрируют оба апнигиляциопных g-кванта, разлетающихся под углом 180 . Для этой цели о используют два детектора, расположенных

О под углом 180 друг к другу по разные стороны от излучателя, причем второй детектор также соединяют с дифференциальным дискриминатором, пороги которого настроены»а линию О, 511 NýÂ, В этом случае пересечение оси распространения пучка позитронов с прямой, соединяющей центры детекторов, дает точку, в которой произошел данный акт аннигиляции.

На чертеже изображена блок-схема радиоизотопного измерителя давления.

Устройство содержит врвша1ощийся объект 1, давление в. котором подлежит измерению, кольцо 2, закрепленное внутри объекта соосно с ним, источник 3 позитронов, равномерно нанесенный на поверхность кольца 2, детекторы 4 и 5, дифференциальные дискриминаторы 6 и 7, схему 8 совпадений, пересчетное устройство 9„ Детекторы 4 и 5 расположены под углом 180 друг к другу и перпендикулярно к плоскости врацяюшегося обт-1052

Составитель И. Невский

Редактор Н. Безродная Техред Л,Ьабинец

Корректор Л. Патай

Заказ 8847/37 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 екта на некотором расстоянии от оси вращения при этом выход детектора 4 подключен к входу дифференциального дискриминатора 6, выход детектора 5 — к входу дифференциального дискриминатора 7, а выходы дискриминаторов 6 и 7 соединены с входами схемы 8 совпадений, выход которой подключен к входу счетчика 9, Устройство работает следующим об- 1О разом, При энергии позитронов менее 1 МэВ, что соответствует известным источникам, например 8 а-22, испускающим позитроны р -распада с граничной энергией

Ф

t5

О, 540 МэВ, основными потерями энергии в среде являются ионизационные, причем аннигиляционными процессами на лету можно пренебречь. Позитроны, замедлившиеся до энергии 10 эВ, испы- щ тывают аннигиляцию с электронами среды. Фактически это означает, что позитроны аннигилируют в конце своего пробега, и так как пробеги позитронов в газовой среде зависят от давления 25 последней, то по скорости счета аннигиляционных событий можно судить о значении этого давления. Аннигиляционные $ -кванты, обладающие высокой проникающей способностью и IIpoxoII5BlIHB 30 через стенки вращающегося объекта 1, регистрируются детекторами 4 и 5, Поскольку последние расположены поц углом 180; а пороги лифференциальных дискриминаторов настроены на линию -излучения с энергией О, 511 МэВ, 897 4 то импульсы на выходе схемы 8 совпадений, поступающие не счетчик 9 соответствуют зарегистрированным актам двухфотонной GHHигиляцииа При эTQM скорость счета событий, соответствующих актам двухфотонной аннигиляции, при фиксированном расстоянии от оси вращения до детекторов будет зависеть от давления газа внутри вращающегося объекте.

Анализ математических зависимостей, связывающих скорость счета еннигильционных событий, геометрию измерительного устройства и давление газа, показывает, что при больших давлениях число остановившихся в выделенном объеме позитронов, а значит, и скорость счета, обратно пропорциональны давлению, При малых давлениях с его ростом набл:одается быстрый рост скорости счета, т. е. зависимость скорости счета аннигиляционных событий от величины изме ряемого давления носит инверсионный характер. При этом, зная диапазон maменения давления, выбором расстояния детекторов от источника излучения можно проводить измерения как на восходящем, так и на ниспадающем участках характеристики.

Предлагаемая конструкция позволяет максимально простыми средствами прсьводить бесконтактный контроль давления газов во вращающихся объектах, что важно при автоматизации технологических процессов.