Адронный дозиметр

 

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений и может быть использовано в области дозиметрии . Цепь изобретения - повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 МэВ - достигается введением экрана с Заданными атомным весом и толщиной. Дозиметр включает детектор тепловых нейтронов в шаровом замедлителе . Повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 НэВ достигается экранированием шарового за™ медлителя с наружной стороны экраном, имеющим среднее значение атомного веса 50 и толщину 0,25 - ,, где Л;,, - длина до неупругого взаимодействия адрона с энергией Е« 50 МэВ с ядрами вещества экрана. 2 ил. (Л С

СОЮЗ фМЗЕТСНИХ

»»Ю»»

РЕСПУБЛИК .

А1

093 (10 (51)5 01 Т 1/02

° в

»Ф

° Ю

»Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1ТРИ П4НТ СССР (46) 07, 12. 90. Бюл, N . 45 (2l) 4333963/40-.25 (22) 27.11.87 (72) В.П.Крючков (53) 539.1 074 (088.8) (56) Белогорлов Е.А, Методические sonросы применения многошарового спектра* метра Боннера в радиационных исследованиях на ускорителе ИФВЭ. Препринт

ИФВЭ, 1985 ИФВЭ, ОРИ, Серпухов, ..с,4-5.

Bramblett R,I„, Eving R.K., Bonner T.W. А hex Type of neutron

Spectrometer Nucl Iuatrum and Ме&, 1960, 9.9, М 1, p 1-12 ° (54) АДРОННЦИ ДОЗИМЕТР (57) Изобретение относится к технике

Изобретение .относится к технике измерения ионизирующих излучений и может быть использовано в области дозииетрии.

Цель изобретения - повышение чувствительности к адронам с энергией выше

5 Мэб.

На фиг. l приведена схема адронного дозиметра; на Фиг.2 - сравнение функции чувствительности адронного дозиметра с кривой максимальной эквивалентной лозы (МЭД).

Адронный дозиметр состоит из детектора 1 тепловых нейтронов, шарового замедлителя 2 и экрана 3. 8 качестве детектора тепловых нейтронов может быть использован любой известный детектор тепловых нейтронов, например детектор, основанный на регистрации

2 измерения ионизирующих излучений и может быть использовано в области дозиметрии. Цель изобретения - повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 ИэВ - достигается введением экрана с заданными атомным весом и толщиной. Дозиметр включает детектор тепловых нейтронов в шаровом замедлителе. Повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 МэВ достигается экранированием шарового замедлителя с наружной стороны экраном, имеющим среднее значение атомного веса А 50 и толщину 0,25 - 0,4%;;,, где 9 Д - длина до неупругого взаимодействчя адрона с энергией Е = 50 МэВ с ядрами вещества экрана. 2 ил, нейтронов до n,o|, -реакции на изотопах i 3 и т д, или активационный де» тектор In Au и др, 8 качестве вещества шарового замедлителя 2 должно быть вещество с большим содержанием водорода, например полиэтилен (СН ), Расчетный радиус шарового замедлителя из полиэтилена 12-18 см. Экран 3 необходим для конверсии низкоэнерге" тических нейтронов. В качестве экрана следует использовать вещество са средним атомным весом А-.- 50, например

Fe, Си, Pb, W и т.д. Толщина экрана > t „должна быт ь О, 25-0, 4 9, Д, где @ Х;„- длина до неупругого взаимодействия адронов с Е 50 МэВ в веществе экрана. Рассчитанные функции чувстви-. тельности предлагаемого дсзиметра (кривая 4) с функциями чувствительно1521075

3 сти - для . случая t,„„9, 52 (кривая. 5) и и „ =О, 152 4, т) (крйвая 6),. в сравнении с кривой ИЭД -(гистограмма 7) представ» лены на фиг.2. Как видно из фиг.2, использование экранов меньшей толщины не приводит к требуемому подъему значений функций чувствительности в области энергий Е ) 20 МэВ, а использова-. ние экранов толщиной, большей указан- 10 ного диапазона, сильно понижает чувствительность дозиметра к нейтронам с энергиеи» ф 1 О» Ф МэВ °

Адронный дозиметр работает следующим образом.

Принцип регистрации нейтронов разных энергий детекторами 1 тепловых нейтронов в шаровом замедлителе 2 основан на зависимости длины замедления нейтронов от их энергии. Замедление нейтронов с энергией, 10 МэВ идет в основном через канал упругого рассеяния нейтронов на ядрах шарового замедлителя 2. Поэтому наиболее эффективным замедлителем нейтронов с

Е 10 ИэВ служат водородсодержащие вещества, например полиэтилен.(СН ), который применяется в детекторах по" добного рода. Однако для нейтронов с энергией > 10 МэВ замедление за счет .упругого рассеяния на водороде неэффективно из-за того, что сечение упругого рассеяния сильно падает с ростом энергии. При этом основным процессом, определяющим их замедление, становится неупругое рассеяние нейтронов на ядрах вещества замедлителя (в по" лиэтилене - на ядрах углерода), что является следствием множественного рождения вторичных частиц с энергией, значительно меньшей энергии первично. го нейтрона в неупругих взаимодействиях. Но сечение неупругого взаимодействия (5; ) нейтронов на ядрен углерода мало 1для E 50-300 Мэй 0;я

280-200 мбарн). Поэтому в конструкцию

45 дозиметра вводят экран 3 из изотопа с большим значением 6, „, а поскольку, как известно, G; А, то с большим г э значением А. Тип вещества экрана дозиметра, а также его размеры и. разме- 50 ры замедлителя определяют расчетным путем исходя иэ следующих условий:

- повышение чувствительности дозиметра к нейтронам с энергией > 5 МэВ, а также к протонам. и пионам с энер- Ы

)гией более 20 МэВ;

- сохранение чувствительности к нейтронам с Vñ 5 МэВ на прежнем уровне;

- функция чувствительности дозиметра должна быть максимально приближена к кривой максимальной эквивалентной дозы.

Выполнение указанных условий обеспечивается при выборе для экрана вещест" ва с А 50 толщиной 0,25-0,54, „.

Пример, Детектор 1 тепловых нейтронов LiI c 904""Hbfì обогащением

Li поместили в центр шарового замедлителя 2 - полиэтиленового шара диаметром 25 см. Снаружи шар заэкранировали экраном 3 - медным сферическим слоем толщиной 5 см. Высокоэнергетический адрон с энергией Е, попавший в экран, с некоторой вероятностью испытывает неупругае взаимодействие на ядре меди. При этом рождаются вторичные частицы с множественностью

n ) l и энергией Е Ей,. Вторичные ".ейтроны попадают в полиэтиленовый шаровой замедлитель 2 и замедляются до тепловой энергии. Далее попавшие в кристалл LiI тепловые нейтроны дают в нем световую вспышку (отс6 -частиц, рожденных в п,<-реакции на изотопе

Li ). Световой сигнал снимается с кри.сталла известным способом - через фотоумножитель, преобразователь и пере» счетное устройство. Сечения неупругого взаимодействия протонов и f) -мезонов с ядрами экрана 3 близки к нейтронным сечениям, однако из-.за потерь энергии заряженными частицами на ионизацию вероятность регистрации протонов и Tf -ìåàoèoâ с энергией до 100 МэВ в

2-5 раза меньше, чем нейтронов. С ростом энергии эффективность регистрации протонов и )) -мезонов приближается к эффективности для нейтрбнов. Использование изобретения позволяет- регистрировать эквивалентную дозу нейтронов в энергетическом диапазоне от 10 до " 300 МэВ. Повышение верхней энергетической границы регистрируемых нейтронов до 300 МэВ по срав нению с 5 МэВ достигается благодаря, введению в конструкцию дозиметра экрана, конвертирующего низкоэнергетические нейтроны под действием высокоэнергетических адронов. При этом чувствительность к нейтронам низких энер" гий практически не изменяется, Тем самым, при "охранении все достоинства, характерных для известного детектора (высокая чувствительность, способность работать как в импульсных, так и в постоянных полях излучения), энергетический диапазон регистрируемых нейтро5 . . 1521075

6 нов. расширяется до 300 ИэВ. Это поз- замедлителе, о т л и ч а ю щ и и е я . воляет использовать адронный дозиметр тем, что, с целью повышения чувствидля измерения эквивалентной дозы, соз- тельности к адронам с энергией выше даваемой высокоэнергетическими адро- 5 ИэВ, шаровой замедлитель заэкраниронами, за защитой ускорителей заряжен- ван снаружи слоем вещества со средним иых частиц на энергии выше 10 ИэВ. значением атомного веса А 50 и толформула и з обре т е н и я щиной 0,2) 0,44;„, где Ф;„ - длина

Адронный дозиметр, содержащий де- до неупругого взаимодействия адрона тектор тепловых нейтронов в шаровом 10 с Е = 50 ИэВ с ядрами вещества экрана.

Составитель В.Костерев

Редактор Е.федотов Техред Л;Сердюкова - Корректор Э.Лончакова

° В ЮАНЮ М Ю В

Заказ--Ô338 — " Тираж 355 - - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прокзводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101