Сцинтилляционный позиционно-чувствительный детектор ионизирующих излучений

 

Сцинтилляционный позиционно-чувствительный детектор ионизирующих излучений по авт. св. N 1145778, отличающийся тем, что, с целью упрощения детектора, он снабжен волоконно-оптической линией задержки, один торец которой соединен с сцинтиллятором, а второй имеет зеркально отражающую поверхность.

Изобретение относится к устройствам для регистрации и исследования ионизирующих излучений и может быть применено в ядерно-физическом приборостроении. В основном изобретении описан волоконный сцинтиллятор, определенным образом расположенный в пространстве. Оба конца волоконного сцинтиллятора оптически соединены каждый со своим фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Конструкция позволяет соединять волоконный сцинтиллятор с ФЭУ через волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), в этом случае используется два волоконных световода связи. Стыковка с ВОЛС позволяет использовать сцинтиллятор при дистанционных измерениях. Недостатком прототипа является необходимость использования двух волоконных световодов связи при стыковке одного детектора с ВОЛС. Использование двух волоконных световодов приводит к дополнительному расходу дорогостоящих оптических материалов. Целью изобретения является упрощение устройства. Указанная цель достигается тем, что сцинтилляционный детектор ионизирующего излучения по авт. св. СССР N 1145778 снабжен волоконно-оптической линией задержки, один конец которой соединен с сцинтиллятором, а второй имеет зеркально отражающую поверхность. Сущность изобретения заключается в следующем. Свет от сцинцилляции в волоконном сцинтилляторе распространяется по нему в две противоположные стороны от места сцинтилляции. В одну из сторон свет проходит часть сцинтиллятора от места сцинтилляции до места сочленения с волоконным световодом связи, затем проходит волоконный световод связи и попадает в фотоприемник. В другую сторону свет проходит часть сцинтиллятора от места сцинтилляции до места сочленения с волоконно-оптической линией задержки, далее проходит линию задержки, отражается от ее торца и идет в противоположном направлении через линию задержки, сцинтиллятор, волоконный световод связи, после чего попадает в фотоприемник. Разность по времени между фронтами двух световых импульсов от одной сцинтилляции на фотоприемнике (1) где Δt разность во времени между фронтами импульсов света от одной сцинтилляции на фотоприемнике; L длина волоконного сцинтиллятора; l расстояние вдоль волоконного сцинтиллятора от места сочленения его с волоконным световодом связи до места сцинтилляции; h длина волоконно-оптической линии задержки; n₁ эффективный коэффициент преломления сердцевины волоконного сцинтиллятора, n₂ эффективный коэффициент преломления сердцевины световода волоконно-оптической линии задержки. Для того, чтобы фотоприемник смог различить два фронта световых импульсов, нужно, чтобы фронт второго импульса не наложился на первый импульс, то есть временная разность между фронтами должна быть больше времени высвечивания сцинтиллятора τ Наименьшая разность во времени между двумя фронтами импульсов от одной сцинтилляции будет при условии l=L. В этом случае Из соотношения

получаем выражение для
(2)
Если h удовлетворяет выражению (2), то фотоприемник различит два отдельных фронта световых импульсов от одной сцинтилляции, электронная схема, на которую поступят сигналы с фотоприемника, определит временную разность между фронтами импульсов и в соответствии с выражением (1) определит величину l:
(3)
которая соответствует координате сцинтилляционной вспышки. Для случая, когда сердцевина волоконного сцинтиллятора выполнена из CsI(Tl), для которого τ=4·10^-7 с, а волоконно-оптическая линия задержки из кварца, для которого n₂ 1,46, для h получим

На чертеже представлен сцинтилляционный позиционно-чувствительный детектор (СПЧД) ионизирующих излучений. Оптическая линия задержки 1 задерживается и отражает назад фронты световых вспышек (сцинтилляций), происходящих в волоконном сцинтилляторе 2. Время задержки превышает время длительности отдельной сцинтилляции. Оптическая линия задержки и волоконный сцинтиллятор оптически соединены встык, соединение осуществлено сваркой или склейкой. Свободный торец оптической линии задержки имеет зеркальноотражающую поверхность. Волоконный сцинтиллятор и оптическая линия задержки намотаны на сердечник 3, изготовленный из материала, поглощающего ионизирующее излучение (свинец для гамма-квантов, боросодержащие соединения для нейтронов), причем радиус сердечника больше минимально допустимого радиуса изгиба волоконных световодов, из которых изготовлены сцинтиллятор и оптическая линия задержки. Второй торце волоконного сцинтиллятора оптически соединен встык с волоконным световодом связи 4. Соединение осуществлено сваркой или склейкой. Волоконный световод связи служит для передачи световых вспышек от сцинтилляций, происходящих в сцинтилляторе на катод ФЭУ 5, к которому пристыкован второй торец волоконного световода связи. Электрические импульсы с фотоэлектронного умножителя поступают в электронный блок 6, где происходит выделение разности времен прихода фронтов световой вспышки от одной сцинтилляции, эта временная разность в соответствии с выражением (1) несет в себе позиционную информацию

Изобретение существенно расширяет область применения СПЧД с временным методом выделения позиционной информации, при этом не требует существенных изменений электронной схемы для его использования. Использование предложенного волоконно-оптического СПДЧ с линией задержки при дистанционных измерения, в частности, при исследованиях в глубоких скважинах, позволяет увеличить многоканальность скважинной аппаратуры и число одновременно регистрируемых и передаваемых параметров, что сократит время исследования и повысит достоверность получаемой информации. Это определяет положительный эффект, получаемый от предложенного технологического решения и отвечает цели изобретения.

Формула изобретения

Сцинтилляционный позиционно-чувствительный детектор ионизирующих излучений по авт. св. N 1145778, отличающийся тем, что, с целью упрощения детектора, он снабжен волоконно-оптической линией задержки, один торец которой соединен с сцинтиллятором, а второй имеет зеркально отражающую поверхность.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---