Комптоновский телескоп для регистрации гамма-квантов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 Т 1/29

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07.09.91. Нн»». Н 33 (21 ) 4446456/? 5 (22) 25.04 ° 88 (71) Иосковский инженерно-физический институт (72) А.А.Колюбин, С.А.Кир»ошин и В.В.Толстиков (53) 621.3,08(088.8) (56) Schonfelder Ч., 11irner А,, Schneider К. А Telescope for Soft

ray astronomy-Nucl. Instrum. and

Methods, 1Ó73, чо1. 107, N 02, рр.

385-394.

I ° Simone, Т.О.Neill О.Т.Turner, А.D.Zych. Monte-0arlo simulation of а new gamma-ray telescope — IEEE

Trans. on. Nucl. Science, 1985, vol.

NS-32, N О1, р. 124. (54) КОМПТОНОВСКИЙ ТЕ31ЕСКОП ДЛЯ РЕГИ»

СТРАЦИИ ГАММА-КВАНТОВ (57) Изобретение относится к технике регистрации гамма-»»злуче»»ия и может быть использовано для анализа пространственного положения источников гамма-излучения и их э»»ергетических характеристик. Цель изобре". åíèÿ

Изобретение относится к ядерно-физической технике регистрации и исследования источников гамма-излучения средних энергий, »» то»1»е» к методам получения информации об энергетических характеристик,»x и 1»ростракстненном

РаСПОЛО КЕНИИ ИСтОЧП»»нов ГаММа-ИЭЛУЧЕния, и может б»»» ь lie ïî»ьз онано при ре- в»1»» за»»ач гамма-,l(l попомни, геоло„„SU„„1536995 A 1

2 повышение чувствительности и углового разрешения телескопа. Это достигается нведением дополнительного блока и выбором количества детекторов, их толщины и расстояния между ними. Комптоновский телескоп содержит позиционные детекторы, соединенные с блоками, осуществляющими кодирование коорди нат взаимодействия гамма-квантов с детекторами, их энергию и номер детектора, которые соединены с блоком обработки. Повышение чувствительности и углового разреыения достигается использованием блока кодирования последонательности срабатывания детекторов, который также соединен с бло ком обработки и на который поступают сигналы с детекторов, и выбором количества детекторов из условия К )i 4 »/h, где 1п - линейный коэффициент погло- С щения гамма-квантов в детекторе; толщина детектора (h &0, 1 м). Расстоя-» ние между детекторами выбрано иэ условия Н) Х h/»1 4 р, где ь Х вЂ” координатное разрешение детектора; в - угловое разрешение телескопа. ил.

»

1 гии и других, где требуется поиск и, обнаружение гамма-источников н диапа зоне энергий 0,5-5 1эВ.

Целью изобретения является повышение чувствительности углового разрешения °

На чертеже нредстанлена структурная схема комптоновского телескопа

15 36(>95,1>я 1 > >и(тр;>ции гамма-квантов сред1>1>Х >!>(P I >>й.

1 С,1 С ХОI> (.ОСТОИТ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ СО

n(ных 1>с»>дионис>-чувствительных де5 т> >(1 р(н 1, р>>сиопоже>>ных соосно и я>>1>яю>(1»(ся»(з>>ционно-чувствитепьнь1>>и 11" .T е к > np>tìè с координатным раэ р и н>>ем д л. То>111(ина Ь детекторов 1

I.(»;o»I>, что вероятность двукратного р >се(яния г:>мма-квантов пренебрежимо мап;I iln cp;t>>>>pt>HI7 с вероятнОстью Однократн< г(рассеяния. Это условие выпил>1«(Тс» при h О, 1>1>, где р- линейный кn ффициент Itoгпощения гамма-кван-15 тон 1»»е>:(естве детектора. Детекторы 1 ра(:положены на одинаковом расстоянии !

1 прус пТ друга, равном или большем

4Х 11/(.6Ф II>), где баев угловое разрешени(тепескона, обусловленное энергетическим разрешением телескопа, обусп ю>1(>IHoe энергетическим разрешением детектора. Число детекторов телескопа К равно ипи боль>ле 4 0/h. Каж"

>(ы>1 деTpктор l coprIHHpH с cooTBpтст» 25 вую>1(им вхо1(ом блока 2 кодирования координат взаимодействия гамма-кванта с детектором, с блоком 3 кодирования энергии, выделившейся в каждом детекторе, блоком 4 кодирования номеров сработа>л(»их детекторов, блоком 5 кодирс» »»t» последовательности срабатывания детекторов. Блоки 2,3,4 и 5 соеди>>е>>ы с блоком 6 обработки информации.

1 »oê 2 состоит из идентичных модулей, число которых равно К. Вход каждого модуля соединен с соответствующим ему детектором. Каждый модуль кодирует координату места взаимодействия гамма-кнанта с детектором. Блок 3

ltpPдставпяет собой многовходовый амплитудно-цифровой преобразователь, чиспо вхопон которого равно К, и осуществляет кодирование энергии, выделившейся в каждом детекторе. Блок 4

45 состоит из К чувствительных формирователей, входы которых соединены с соответствующими детекторами, а выходы соединены с входным регистром блоKR 6. Бпок 5 состоит из К времяцифpoI»»x преобразователей, кодирующих интеpBHëû времени между моментами срабатывания отдельных детекторов телескопа. Блок 6 со>(ержит контроплеp, управпяющий процессом передачи данных 55 от блоков копирования к блоку обработ>(и, и »pn>reccnp отбора и обработки

1(ан>>ых 1 а>лма-телескоп». Электронная система TP >lect((>ttа может быть полн(>стью I>It>Inn>IP>ttt из стандартш>х блоков

КАИАК .

Телеско>> работает следующИм образом.

Первичный гамма-квант рассеивается в одном из детекторов 1, который в данном случае играет роль конвертора. Рассеянный гамма-квант продолжает свое движение, взаимодействет с другим детектором 1 и т.д., пока не погпотится полностью. При этом все детекторы 1, с которыми взаимодействует рассеянный гамма-квант, выполняют роль калориметра. Сигналы с детектора 1 поступают на блок 2, который вырабатывает коды координат мест взаимодействия гамма-кванта с детекторами 1, на блок 3, который вырабатывает коды энергий, потерянной гамма-квантом в каждом детекторе 1, на блок 4, который вырабатывает код номеров детекторов 1, зарегистрировавших гамма-квант, на блок 5, который определяет последовательность срабатывания детекторов 1. Информация с блоков 2,3,4 и 5 поступает на блок 6, который управляет процессом передачи данных от блоков 2,3,4 и 5 в блок 6 и производит обработку этих данных: вычисляет расстояние между детекторами 1, в которых проиэ6шли первое и второе взаимодействия, энергию, потерянную гамма-квантом в первой вэан модействии, энергию рассеянного квайта, энергию регистрируемого кванта, направление движения первичного рассеянного кванта и, в конечном итоге, с учетом законов сохранения энергии и импульса направление прихода первичного гамма-кванта, Поскольку коэффициент линейного поглощения гаммаквантов в веществе детекторов 1 составляет величину (, среднее расстоя ние между детекторами 1 первого и второго взаимодействия равно Н и доh статочно, чтобы угловое разрешение, обусловленное геометрическими факторами, было не хуже углового разрешения обусловленного энергетическими характеристиками детекторов 1.

Иэобретение позволяет существенно повысить чувствительность телескопа за счет того, что каждый отдельный детектор 1 в предлагаемой конструкции выполняет либо роль конвертора, либо калориметра и общая толщина детекто-

5 1 1 I(1 «1") в рон з елеско11л,

П)--- 1(< -,.(I

IC o p и у л а и з о б р е т е н и я > где <3 Х вЂ” коорци (лтно рлзрешение деО текторл;

Комптоновский телескоп для регист- в((- углоно(p;!зрешение телескорации гамма-квантов, содержащий »ози- пл, o6vcJI(IBJIPHlioP знергетиционно-чувствительные детекторы, сое- ческим р IBpplffpние детектора, иненные с блоками коцировлния, коор- рб причем детекторы сг(цинеиы с блоком динат точек взаимодействия глмма- кодпронлния нос»(донлтельпости сраба-f

< I квантов, энЕргии и номера детектора, тынлния детекторов. и угц(в< г(рл- р(щения, г3 него нн цен бл(к к(тцир(<11<1ния последовательности грлб;1тынлния д т ект(1ров, соединенный с блок(.м обрлботки, количество детекТО1эон К 11 16111311(1 иэ ус31ония

К ?.

Состлнитель В.Костерен

Тгкргд JI.Сердюкова Корректор С.(IPpfffi

Редактор Т. 1 люк и11л

Заказ 3733 ТЕ(р 1Ж П од 1 1 tl (1(О е

ВНИИПИ Государстве нного комитет а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113(31 .3, Мо< к»а, Ж 35, Раушская нлб., д. 4/S

Производгтвенно-и 111лч<»в(кии комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гл "a@If>fл, 101