Способ формирования сигнала позиционно-чувствительного сцинтилляционного детектора

 

Использование: в радиационных способах неразрушающего контроля внутренней структуры объектов для формирования сигнала точной координатной привязки места попадания зондирующих квантов в детектор. Сущность изобретения: способ заключается в регистрации величин световых потоков, прошедших через две противоположные поверхности сцинтиллятора, логарифмировании регистрируемых величин указанных световых потоков и последующем вычислении координат сцинтилляций по разности найденных логарифмов. Кроме того, дополнительно регистрируют величину светового потока с третьей противоположной рабочей поверхности сцинтиллятора, вычисляют ее логарифм и суммируют с разностью логарифмов величины световых потоков, прошедших через противолежащие поверхности сцинтиллятора. Изобретение позволяет увеличить точность координатной привязки влетающих в кристалл зондирующих квантов к рабочей поверхности детектора. 1 ил.

Изобретение относится к радиационным способам неразрушающего контроля внутренней структуры объектов с помощью ПЧСД, а именно к способам формирования сигнала точной координатной привязки места попадания зондирующих квантов в детектор.

Известны аналогичные ПСЧД, содержащие сцинтиллятор в форме параллелепипеда, "просматриваемый" с двух противоположных торцов фотоумножителями [1] Способ формирования сигнала ПЧСД заключается в измерении разности во времени моментов появления анодных импульсов фотоумножителей, пропорциональной координате места взаимодействия кванта со сцинтиллятором. Для достижения хорошего позиционного разрешения необходимо выделять разницу во времени ≈ 0,1 нс, что реально труднодостижимо даже для лучших фотоумножителей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на логарифмировании световых потоков с торцевых поверхностей сцинтиллятора и вычислении координат сцинтилляций по разности найденных логарифмов [2] Этот способ служит прототипом к заявляемому.

Здесь величины световых потоков, прошедших две противолежащие поверхности сцентиллятора, регистрируют с помощью фотоумножителя, затем регистрируемые величины указанных световых потоков логарифмируют, и по разности найденных логарифмов вычисляют координаты сцинтилляций.

В способе по прототипу есть существенный недостаток, заключающийся в погрешности определения координаты места попадания кванта в детектор за счет вероятности возникновения сцинтилляции не на рабочей поверхности сцинтиллятора, а в произвольной точке траектории движения кванта, в объеме сцинтилятора. Чем больше угол, под которым зондирующий квант влетает в детектор, тем больше погрешность в определении координат способом по прототипу.

Целью настоящего изобретения является увеличение точности координатной привязки влетающих в кристалл зондирующих квантов к рабочей поверхности детектора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования сигнала позиционно-чувствительного сцинтилляционного детектора, заключающемся в регистрации величин световых потоков, прошедших через две противолежащие поверхности сцинтиллятора, логарифмировании регистрируемых величин указанных световых потоков, последующем вычислении координат сцинтилляций по разности найденных логарифмов, дополнительно регистрируют величину светового потока с третьей противоположной рабочей поверхности сцинтиллятора, вычисляют ее логарифм и суммируют с разностью логарифмов величин световых потоков, прошедших через противолежащие поверхности сцинтиллятора.

Изобретение поясняется чертежом, где: 1 сцинтиллятор длиной L и высотой H; 2, 3 боковые поверхности сцинтиллятора; 4 рабочая поверхность сцинтиллятора; 5 противоположная рабочей поверхность сцинтиллятора; 6 влетающий в сцинтиллятор под углом ϕ_к к нормали квант излучения; 7 фотоумножитель; 8 логарифматор; X координата влетающего в сцинтиллятор кванта (точка N пересечения траектории кванта с рабочей поверхностью сцинтиллятора; ΔX погрешность определения координаты в случае, когда сцинтилляция возникает на линии движения кванта NM;
Z расстояние от сцинтилляции до поверхности 5;
A, B, C направления выхода световых потоков с поверхностей сцинтиллятора.

Способ формирования сигнала ПЧСД осуществляется следующим образом.

На направлениях выхода световых потоков A, B и C устанавливают, например, фотоумножители 7, регистрируют с их помощью величины тока или напряжения, логарифмируют их, например, с помощью логарифмических усилителей 8, и алгебраически складывают в сумматоре.

В соответствии с чертежом точная координата места попадания кванта в детектор
X K₁ · lnI_B K₂ · lnI_A + K₃ · lnI_C + K₄
где

α коэффициент светопоглощения в кристалле.

Постоянные величины K₁ K₄ для конкретного сцинтилляционного кристалла и коллимирующей геометрии априори известны и практически могут быть учтены масштабированием коэффициентов усиления логарифмирующих усилителей.

В сравнении с прототипом предлагаемый способ формирования сигнала ПЧСД имеет преимущественные особенности, т.к. существенно увеличивает точность определения координат места попадания кванта излучения в детектор за счет исключения погрешности, обусловленной вероятностным процессом возникновения сцинтилляций в объеме сцинтиллятора.

Формула изобретения

Способ формирования сигнала позиционно-чувствительного сцинтилляционного детектора, заключающийся в регистрации величин световых потоков, прошедших через две противолежащие поверхности сцинтиллятора, логарифмировании регистрируемых величин указанных световых потоков, последующем вычислении координат сцинтилляций по разности найденных логарифмов, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют величину светового потока с третьей противоположной рабочей поверхности сцинтиллятора, вычисляют ее логарифм и суммируют с упомянутой разностью логарифмов величин световых потоков, прошедших через противолежащие поверхности сцинтиллятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1