Детектор ионизирующего излучения

 

Изобретение относится к технике измерения интенсивности и энергии гаммаи рентгеновского излучения и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регистрации этих видов излучения, а также света, нейтронов и заряженных частицо Целью изобретения является повьппение чувствительности и расширение энергетического диапазона регистрации излучения в сторону мягкой области . Детектор содержит сцинтиллятор и вакуумную камеру с входньм окном и расположенным в ней фотоприемником . В качестве входного окна использован сцинтилпятор, выполненный из вакуум-стойкого материала. Испол,- зование сцинтиллятора в качестве входного окна позволяет уменьшить потери на выходе сцинтиллятора, а также потери в мягкой области излучения на входе сцинтиллятора. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. л W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4016084/40-25 (22) 04„02.86 (46) 07.03.88. Бюл. М 9 (72) В.Ф.Коняев, Н.M.Крюков, А.В.Лисовский и А.H.Цаголов (53) 621.387.464 (088.8) (56)Петушков А.А. Полупроводниковые детекторы ядерных излучений в медицине и биологии. М.: Медицина, 1976, с.58.

Дозиметричеекие и радиометрические приборы. Каталог, М,: ЦНИИАИ, 1985, с.38-40. (54) ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУКИ1ЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерения интенсивности и энергии гамма- и рентгеновского излучения и может быть использовано в различных

„„SU„„) 379756 А 1 (5I)4 G 01 Т 1/20 областях народного хозяйства для регистрации этих видов излучения, а также света, нейтронов и заряженных частиц, Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение энергетического диапазона регистрации излучения в сторону мягкой области. Детектор содержит сцинтиллятор и вакуумную камеру с входным окном и расположенным в ней фотоприемником. В качестве входного окна использован сцинтиллятор, выполненный из вакуум-стойкого материала. Использование сцинтиллятора в качестве входного окна позволяет уменьшить потери на выходе сцинтиллятора, а также потери в мягкой области излучения на входе сцинтиллятора. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

)379756

55

Изобретение относится к технике измерения интенсивности и энергии гамма — и рентгеновского излучения и может быть использовано в различных

5 областях народного хозяйства для регистрации этих видов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение диапазона регистрируемого излучения в сторону мягкой области.

Сущность изобретения заключается в том, что в детекторе ионизирующего излучения, содержащем сцинтиллятор и вакуумную камеру с входным ок- 15 ном и расположенным в ней фотоприемвиком, в качестве входного окна использован сцинтиллятор, выполненный, из вакуум-стойкого материала.

Использование сцинтиллятора в ка- 20 честве входного окна устраняет потери интенсивности излучения в материале входного окна и в переходах сцинтиллятор — соединяющее вещество входное окно (имеющие место в извест- 25 ном детекторе), что приводит к обеспечению поставленной цели. Выполнение сцинтиллятора из вакуум-стойкого материала позволяет технически реализо1 вать использование сцинтиллятора в качестве входного окна. За счет использования в качестве входного окна сцинтиллятора устранены потери излучения на входе и на выходе сцинтиллятора одновременно.

При использовании изобретения получают следующие результаты:

Повышение чувствительности в направлении входа детектора, что обеспечивается волоконной структурой сцинтиллятора, имеющего при такой конструкции малую чувствительность к потоку излучения, поступающему под углом, относительно направления входа детектора. Уменьшение влияния этого потока приводит к повышению чувствительности к потоку, поступающему в направлении, входа детектора.

Вакуум-плотность всего сцинтиллятора обеспечивается заполнением промежутков между волокнами вакуум-стойким

50 материалом.

Повышение чувствительности, которое достигается тем, что фотокатод расположен на внутренней торцевой поверхности сцинтиллятора. Чувствительность повышается при этом за счет максимального приближения фотокатода к сцинтиллятору.

Повышение чувствительности, что обеспечивается использованием в качестве электронного умножителя не менее одной пластины MKII (микроканальной). Увеличение чувствительности обусловлено повышением полноты сбора фотоэлектронов за счет приближения MKII к сцинтиллятору; более равномерной чувствительностью МКП по всей ее площади (по сравнению с диодной системой известного детектора); использованием сборки МКП при необ; ходимости увеличения коэффициента усиления электронного умножителя.

Повышение чувствительности, которое достигается тем, что фотокатод расположен на входной поверхности

МКП, имеющей множество входов в микроканалы. В этом случае поверхность фотокатода больше сечения МКП, так как материал фотокатода частично расположен в начальной части каналов.

Кроме того, в этом случае возможно использование материала фотокатода, например А В, непрозрачного к свету и имеющего больший коэффициент преобразования, чем прозрачные, например сурьмяно-цезиевые фотокатоды, которые располагают перед электронным умножителем.

Расширение диапазона регистрации излучения вплоть до инфракрасной части спектра и повышение быстродействия. Эта цель обеспечивается тем, что в качестве сцинтиллятора использован BaF, который эффективно регистрирует излучение в диапазоне от жесткой гамма-области до ультрафиолетовой части спектра, а также пропускает световое и инфракрасное излучение. Быстродействие увеличивается за счет использования быстрой ультрафиолетовой компоненты BaF (со временем высвечивания менее 1 нс), эффективно воздействующей на МКП, имеющей задержку в пикосекундном диапазоне. Быстродействие детектора определяется временем высвечивания

BaF .

Увеличение чувствительности благодаря использованию в качестве сцинтиллятора Bi Ge 0,, имеющего плотность 7,2.

Увеличение эффективной регистрации нейтронов, что обеспечивается за счет использования в качестве сцинтиллятора LiF.

1379756

Повышение точности регистрации, что достигается благодаря тому, что сечение сцинтиллятора имеет форму, подобную сечению регистрируемого по5 тока излучения, представляющего собой прямоугольник, пятиугольник, шестиугольник.

На чертеже изображен предложенный детектор. 10

Детектор содержит сцинтиллятор вакуумную камеру 2, фотоприемник 3, состоящий из фотокатода 4, электронного умножителя 5 и узла 6 регистрации электронов. Вакуумная камера необходима для обеспечения условий работы фотоприемника. Герметичность вакуумной камеры обеспечивается тем, что сцинтиллятор вплотную примыкает к оболочке вакуумной камеры и имеет 20 с ней вакуумное плотное соединение, например, с помощью высокочастотной или лазерной сварки.

Фотоприемник требуется для преобразования света или ультрафиолетово- 25 го излучения в электроны, их умножения и регистрации. Электронный умножитель может содержать МКП, динодную систему и др.фотокатод может быть расположен на внутренней торцевой поверхности сцинтиллятора на входной поверхности MKII или между сцинтиллятором и МКП. Узел регистрации электронов может иметь различные конструкции, обеспечивающие сбор и

3, регистрацию электронов, поступающих с электронного умножителя.

Детектор работает следующим образом.

Поток входного излучения или час- 4 тиц поступает на вход сцинтиллятора, преобразуется в свет, воздействующий на фотокатод. Поток электронов, вылетающих с фотокатода, усиливается с помощью электронного умножителя и 45 поступает на узел регистрации электронов.

Использование изобретения позволяет увеличить чувствительность детектора примерно в 3,5 раза; расширить диапазон эффективной регистрации в жесткой и мягкой гамма-области, а также света в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях, спектра при использовании в качестве входного окна ВаГ ; в жесткой и мягкой гамма-области, а также в области видимого света при использовании в качестве входного окна Bi Ge,Î,,; нейтронов и видимого света при исiпiтании LiF.

Широкий диапазон работы детектор l допускает одновременную регистрацию излучений различных видов, например жесткого гамма-излучения и света, а также других комбинаций. Быстродействие детектора при использовании

МКП и сцинтиллятора из ВаР повышается примерно в 250 раз (время высвечи. вания BaF, i1 нс).

Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я

1. Детектор ионизирующего излучения, содержащий сцинтиллятор и вакуумную камеру с входным окном и расположенным в ней фотоприемником, содержащим фотокатод, электронный умножитель и узел регистрации электронов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения энергетического диапазона регистрации излучения в сторону мягкой области, в качестве входного окна использован сцинтиллятор, выполненный иэ вакуум-стойкого материала.

2. Детектор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что сцинтиллятор выполнен иэ волокон, промежутки между которыми заполнены вакуум-стойким материалом, обеспечивая вакуум-плотность сцинтиллятора.

3. Детектор по пп.1и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что фотокатод расположен на внутренней торцовой поверхности сцинтиллятора.

4. Детектор по пп.1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что электронный умножитель содержит не менее одной микроканальной пластины (МКП).

5. Детектор по п.4, о т л и ч а ю шийся тем, что фотокатод расположен на входной поверхности

МКП.

6. Детектор по пп.l-5, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве сцинтиллятора использованы материалы из группы. BaF,, BigGe 0„Li.

7. Детектор по пп.1-6, о т л и— ч а ю шийся тем, что сечение сцинтиллятора имеет форму, подобную сечению регистрируемого потока иэлу чения, представляющего собой прямоугольник, либо пятиугольник, либо шестиугольник.

Составитель В.Дрыгин

Техред Л.Кравчук

Корректор И.Муска

Редактор В.Данко

Заказ 979/49 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д„ 4/5

Производственно-полит рафическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.,Проектная, 4