Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты)

 

Использование: в области регистрации нейтронов, в частности для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов. Сущность изобретения: двухсекционная газонаполненная ионизационная камера содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁4 и V₂5 высотой L₁ и L₂ соответственно, первый из которых заполнен под давлением P₁ газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами. Второй чувствительный объем V₂ заполнен смесью газов или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, до давления P₂, выбранного из заранее определенного интервала. При этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема обеспечивает полную компенсацию тока от γ - излучения и не превышает абсолютного значения номинального напряжения питания первого чувствительного объема. Во втором варианте изобретения давление P₂ выбирается в пределах другого заранее заданного интервала, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ -излучения, превышает абсолютное значение номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания abs / ^-U_max /. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии электрической связи 9 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты, и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11. Изготовление камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от γ -излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4 - 8 раз выше по сравнению с камерами КНК - 17 - 1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2 · 10² до 1 · 10⁹ с^-1 · см^-2 на фоне сопутствующего γ -излучения. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

Изобретение относится к технической физике, точнее - к области регистрации нейтронов. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при изготовлении камер для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов.

Известно устройство двухсекционной камеры, содержащей две газонаполненные секции, в каждой из которых размещена система электродов, каждая из которых содержит высоковольтный электрод, предназначенный для электрического соединения с внешними источниками напряжений питания, и электрически соединенные сигнальные электроды, предназначенные для соединения с измерителем электрического тока [1].

Недостатком этого устройства является отсутствие связи параметров конструкции секций с характеристиками камер.

Известно устройство канала с газонаполненной ионизационной камерой, содержащей заключенные в герметичном корпусе три электрода, образующих два равных чувствительных объема, поверхности электродов в одном из которых покрыты слоем материала, испускающего заряженные частицы под воздействием нейтронов. Другой объем не содержит нейтроночувствительного материала и служит для компенсации тока от фонового γ-излучения (см. решение от 15.05.96 о выдаче патента РФ по заявке N 95120353 на "Токовый канал для измерения потока нейтронов").

Работа этого устройства основана на регистрации разностного электрического тока, возникающего в цепи сигнальных электродов под воздействием излучения реактора. При создании на электродах секций противоположных по знаку электрических напряжений питания в цепи электрически соединенных сигнальных электродов возникает разностный ток, обусловленный реакцией с нейтронами в первой секции. Компенсация фонового тока в цепи сигнального электрода осуществляется регулировкой потенциала на высоковольтном электроде γ-чувствительной секции.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность твердого радиатора, размещенного на поверхностях электродов нейтроночувствительной секции, что обусловливает сравнительно низкую чувствительность к нейтронам.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению являются двухсекционные газонаполненные ионизационные камеры типа КНК, содержащие заключенные в корпусе две герметичные секции и систему электродов, образующую внутри этих секций два герметичных чувствительных объема, один из которых заполнен соответственно ³Не или ¹⁰ВF₃ - газами, эффективно испускающими энергетичные заряженные частицы в реакции с нейтронами, а второй объем - инертным газом, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, а сигнальные электроды электрически соединены между собой [2].

Недостатком этих устройств является отсутствие связи физических характеристик материалов с характеристиками конструкции, что обусловливает низкий выход годных изделий.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁ и V₂, первый из которых заполнен под давлением Р₁ газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжений питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р₂ в интервале - отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах; - отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах; - отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения; η₁ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме; η₂ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме; е - заряд электрона; Е_e - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения; m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения номинального напряжения питания первого чувствительного объема, или в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁ и V₂, первый из которых заполнен под давлением Р₁ газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р₂ в интервале

- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η₁ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η₂ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
е - заряд электрона;
Е_e - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания .

Предложенное техническое решение удовлетворяет критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень" несмотря на известность некоторых использованных в нем признаков, так как совокупность изложенных признаков, взятая в новой взаимосвязи, позволяет изготавливать скомпенсированные по току от фонового γ-излучения двухсекционные камеры с увеличенной чувствительностью для каналов контроля потока нейтронов в реакторе за счет установленного соотношения между давлением газов, номинальными напряжениями питания, характеристиками конструкции и используемых в ней материалов.

На фиг. 1 изображена электрическая схема двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры; на фиг. 2 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 3 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 4 - вольт-амперные характеристики секций газонаполненной ионизационной камеры, возникающие под воздействием γ-излучения радиационной установки с источником ⁶⁰Со; на фиг. 5 - зависимость коэффициента а₁ от максимального наклона вольт-амперной характеристики первого чувствительного объема η₁ и коэффициентов а₂ и a₃ от максимального наклона вольт-амперной характеристики второго чувствительного объема η₂ при номинальном электрическом напряжении питания 500 В и максимальном допустимом напряжении питания 1000 В; на фиг. 6 - диаграмма для определения граничных отношений давлений газов по физическим характеристикам газов и отношению чувствительных объемов в секциях камеры.

В табл. 1 представлены основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; в табл. 2 - молекулярные массы μ_i и средние энергии w_i образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием γ-излучения и быстрых электронов; в табл. 3 - значения коэффициентов k для определения отношения давлений газов в секциях с различным составом газов по изображенной на фиг. 6 диаграмме.

Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (фиг.1) содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁ 4 и V₂ 5 высотой L₁ и L₂ соответственно. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии 9 электрической связи с внешним источником 10 номинального электрического напряжения питания. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11.

Электродные системы могут быть изготовлены в аксиальной цилиндрической или плоскопараллельной геометрии электродов в каждой секции. Наиболее перспективна конструкция, в которой первая секция содержит систему из двух электродов, представляющую набор плоских дисков с отверстием в центре, закрепленных параллельно один другому, и заполнена газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, а вторая секция содержит систему из двух аксиальных цилиндрических электродов, заполнена газовой смесью или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, и размещена внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы первой секции. При такой геометрии электродной системы нейтроночувствительный объем в первой секции практически совпадает с объемом, занимаемым нейтроночувствительным газом, что обеспечивает минимальное ослабление нейтронного потока, достигающего нейтроночувствительный объем. Конструкции камер с такой комбинацией геометрий электродных систем в секциях условно обозначим КНК-56М.

Электродная система в первой секции может быть закреплена при помощи стержней или стоек. В конструкциях, в которых используют стержни, электродная система 2 может представлять набор из 148 (КНК-56М1) или 244 (КНК-56М2) дисков диаметром около 44 мм и толщиной около 0,4 мм, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки около 0,8 мм (фиг.2). Диски имеют одинаковые отверстия в центре и по четыре отверстия на периферии, два диаметрально противоположных из которых предназначены для прокладки стержней и крепления дисков одного электрода на опорных стержнях 12 этого электрода, а два других отверстия - для прокладки опорных стержней второго электрода. Диски зафиксированы при помощи втулок, нанизанных на опорные стержни и стянутых гайкой 13. Длина втулок подобрана таким образом, что каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, размещен между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7, предназначенного для соединения посредством электрического ввода 8 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10, и между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм. Для большей устойчивости диски электродов могут быть стянуты шинами, продолженными в вырезах на периферии и приваренными к дискам одноименных электродов. Электродная система разделена на четыре части с помощью трех опорных колец 14, в которых закреплены керамические втулки 15 с отверстием для прокладки опорных стержней 12. Высота каждой части L₁ = 72,4 мм в КНК-56М1 и L₁ = 120,4 мм в КНК-56М2. Стержни изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах одна из стоек каждого электрода электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, изготовленным из спая корундовой керамики с коваром и вваренным в верхний торцевой фланец 16, а одна из стоек сигнального электрода электрически соединена со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в нижний торцевой фланец 17.

В конструкции, условно обозначенной КНК-56М3, первая секция может быть собрана из трех частей, установленных одна за другой и сваренных между собой посредством переходных фланцев 18 (фиг.3). Каждая часть содержит систему из двух электродов, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки 0,8 мм. Электроды набраны из 44 и 45 дисков диаметром 44 и толщиной около 0,4 мм, в центре которых изготовлены одинаковые отверстия. Диски каждого из электродов на периферии имеют вырезы для прокладки трех стоек 19, изогнутых в поперечном направлении по форме вырезов в дисках, и выступы, которые при сборке электродной системы заводят в отверстия несущих стоек, загибают и приваривают к последним точечной электросваркой. Отверстия в стойках расположены таким образом, что между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм, а каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, оказывается размещенным между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7. Высота каждой части этой конструкции L₁ = 176,4 мм. Стойки изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов из высокоглиноземистой керамики 6 марки ВК100-2, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в переходных фланцах 18 и опорных изоляторах 6 стойки одноименных электродов соседних частей соединены между собой токоведущими проводниками, а одна из стоек каждого электрода верхней части электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец 16. Одна из стоек сигнального электрода нижней части электрически соединена со стандартным электрическим вводом, вваренным в нижний торцевой фланец 17.

Размещенная внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы, в опорных кольцах 14 и во фланцах 16, 17, 18 первой секции, вторая секция камеры состоит из заключенных в герметичном цилиндрическом корпусе максимальным внешним диаметром 19,5 мм двух электродов 3, изготовленных из аксиальных цилиндрических труб, закрепленных с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах один из электродов 7 соединен токоведущим проводником со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец секции и предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания 9. Этот электрод называется высоковольтным. Сигнальный электрод, предназначенный для компенсации тока от фонового γ-излучения в цепи сигнального электрода первой секции, электрически соединен посредством соседних электрических вводов 8, установленных на нижних торцевых фланцах 17, с сигнальным электродом первой секции.

За исключением узлов электрических вводов и опорных изоляторов все металлические детали двухсекционной камеры изготовлены из нержавеющей стали аустенитного класса. После сваривания верхних 16 и нижних 17 торцевых фланцев секций между собой обеспечивается крепление второй секции внутри первой и герметизация первой секции. Чувствительный объем 4 (V₁) в первой секции определяется объемом полости, ограниченной проекционной плоскостью крайних пластин в каждой части электродной системы на стенки корпуса, заключенными между этими плоскостями внутренней поверхностью стенки корпуса этой секции, внешней поверхностью стенки корпуса второй секции и поверхностью электродной системы (поверхностью дисков, стержней со втулками, стоек). В описанных выше конструкциях КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V₁ соответственно равны 356, 594 и 711 см³. Чувствительный объем 5 (V₂) во второй секции определяется объемом полости, ограниченной внутренней и внешней цилиндрическими поверхностями аксиальных электродов большего и меньшего диаметров соответственно и поверхностями, образованными на противоположных краях электродной системы вращением линии, проходящей по краям электродов и пересекающей ось электродной системы, вокруг оси электродной системы. Например, при использовании тонкостенных труб диаметром 14 и 5 мм во второй секции конструкций КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V₂ соответственно равны 42, 69 и 76 см³. Отношения V₁/V₂ соответственно равны 8,56; 8,6 и 9,3.

После обезгаживания откачку и наполнение секций газами осуществляют через трубки 20, вваренные в нижние торцевые фланцы. Первая секция может быть заполнена до давления Р₁ газом или газовой смесью, содержащей ядра, испускающие заряженные частицы в реакции с нейтронами, например, ¹⁰BF₃(n,α)⁷Li + 3F или ³He(n,p)³H. Давление и состав газовой смеси выбирают с точки зрения получения требуемой или максимально возможной для конкретной конструкции чувствительности к нейтронам. Другая секция, предназначенная для компенсации тока от γ-излучения, возникающего при измерении потока нейтронов на фоне сопутствующего γ-излучения, заполнена до давления Р₂ электроположительной смесью газов или газом, например, ⁴Не, Ar, Kr, Xe и др., не образующими заряженных частиц в реакции с нейтронами, и, следовательно, чувствительна только к γ-излучению. Основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК приведены в табл.1.

Под воздействием нейтронов возникают энергетичные заряженные α-частицы в реакции ¹⁰BF₃(n,α)⁷Li или протоны в реакции ³Не(n,p)³H, которые производят ионизацию газа в чувствительном объеме первой секции. При создании внешним источником питания номинального электрического напряжения ⁺U₀ на высоковольтном электроде в цепи сигнального электрода этой секции протекает ионизационный ток. Под воздействием γ-излучения в материале возникают быстрые вторичные электроны, длина пробега которых значительно превышает расстояние между электродами в каждой из секций описанных выше конструкций. В процессе торможения эти электроны замедляются и образуют в газонаполненных чувствительных объемах секций ионы и термализованные медленные вторичные электроны с максимальной энергией спектра Е_e = 50 эВ.

При создании внешними источниками 10 на высоковольтных электродах секций электрических напряжений питания ⁺U и ^-U в чувствительных объемах происходит собирание носителей заряда и возникают ионизационные токи I_i(i = 1,2 соответственно для первой и второй секций камеры), которые достигают насыщения I_0i при напряжениях питания ⁺U_нас и ^-U_нас. Значения ⁺U_нас и ^-U_нас зависят главным образом от скорости образования и условий собирания носителей заряда в каждом из чувствительных объемов. Когда давление газа в секциях и мощность излучения низки и ионы не влияют на движение медленных вторичных электронов, абсолютные значения ⁺U_нас и ^-U_нас приближаются к U_min = m·e·E_e = 50 В. При противоположных по знаку напряжениях питания ⁺U и ^-U токи I₁ и I₂ вычитаются в цепи электрически соединенных сигнальных электродов секций, и на вход регистратора 11 поступает разностный ток.

Если предположить, что в описанных выше конструкциях выполняется соотношение Брегга - Грея, и происходит полное собирание носителей заряда,

где е - заряд электрона;
ρ_i , V_i - плотность газа и объем i-го чувствительного объема соответственно;
f_i - отношения средних массовых тормозных способностей быстрых электронов, возникающих под воздействием γ-излучения, в материале электродов и в газе i-й секции;
w_i - средняя энергия образования ионов в газе i-й секции под воздействием γ-излучения;
P_γ - мощность дозы, создаваемая внешним γ-излучением;
μ_i - молекулярные массы газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме;
N_L - постоянная Лошмидта;
Р_i - давление газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме.

Для газовой смеси значение μ_i вычисляют по формуле

где p_i, μ_j - парциальное давление и молекулярная масса j-го газа в смеси соответственно; n - количество составляющих газов в смеси. Молекулярные массы μ_i и средние энергии w_i образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием γ-излучения и быстрых электронов приведены в табл. 2.

При увеличении напряжения питания выше электрический ток в секциях увеличивается, главным образом, ввиду увеличения подвижности носителей заряда, которая возрастает пропорционально напряженности электрического поля, значение I_i выражается формулой

где - наклон вольт-амперной характеристики в i-ом чувствительном объеме;
η_i - максимальный наклон вольт-амперной характеристики в i-ой секции при полном собирании носителей заряда в чувствительном объеме;
- вольт-амперные характеристики первой и второй секций, в которых I₀₁ = I₀₂ обозначены на фиг. 4 позициями 21 и 22 соответственно.

Когда абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема ^-U находится в интервале от m·e·E_e до , верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от γ-излучения, имеют вид

Вольт-амперные характеристики второй секции, обеспечивающие полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничных напряжениях питания второй секции , обозначены на фиг.4 позициями 23 и 24 соответственно. Используя (1) и (2) и принимая I₀₁/I₀₂ = χ·P₁·V₁/(V₂·P₂) = 1, из этих условий получаем интервал давления P₂ газа во второй секции
χ·a₂·P₁·V₁/V₂ < P₂ χ·a₁·P₁·V₁/V₂,
где ;
≈1 - отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения.

По второму варианту, в котором абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема превышает абсолютное значение номинального напряжения питания первого чувствительного объема, но не выше абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания , верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от γ-излучения, имеют вид

Вольт-амперная характеристика второй секции, обеспечивающая полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничном напряжении питания или напряжении электрической прочности изоляции U_пр, обозначена на фиг. 4 позицией 25. Аналогично, используя (1) и (2) и принимая I₀₁/I₀₂= χ·P₁·V₁/(V₂·P₂) = 1, получаем
χ·a₃·V₁·P₁/V₂ < P₂≅ χ·a₂·V₁·P₁/V₂,
где .

Обычно для обеспечения определенной степени надежности устанавливают .

Зависимость a₁ от η₁ показана позицией 26 на фиг. 5. Значения а₂ удобно определять в зависимости от η₂ по графикам 27, 28, 29 и 30, построенным при η₁ = 3·10^-4, 5·10^-4, 1·10^-3 и 2·10^-3 В^-1 соответственно. Здесь же нанесены зависимости а₃ от η₂ 31, 32, 33 и 34, построенные при η₁ = 3·10^-4, 5·10^-4, 1·10^-3 и 2·10^-3 В^-1 соответственно.

В качестве примера на фиг.6 показана диаграмма для определения значений граничных отношений давлений газов P₂/P₁, при которых достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, по отношению чувствительных объемов V₁/V₂ в секциях камеры. Физические характеристики газов учитываются коэффициентом (множителем) k. Значения k при некоторых комбинациях газов в секциях камеры приведены в табл. 3. На этой диаграмме штрих-пунктирная линия 35 построена в предположении I₀₁ = I₀₂. Линии 36, 37 и 37, 38 заключают между собой значения P₂/P₁ в конструкции, в которой η₁ = 3·10^-4 В^-1, η₂ = 5·10^-4 В^-1, и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема ^-U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, находится в интервалах соответственно. Здесь же пунктирными линиями нанесены границы интервалов отношения давлений газов, вычисленные для конструкции, в которой η₁ = 5·10^-4 В^-1, η₂ = 3·10^-4 В^-1, ⁺U₀ = 500 B и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема ^-U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, равно m·e·E_e 39 и . Видно, что более предпочтительны конструкции, в которых η₁ < η₂, так как в них имеется тенденция к снижению давлений газов в секции, не чувствительной к нейтронам, по сравнению с конструкциями, в которых η₁ > η₂.

Изготовление двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от γ-излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4-8 раз выше по сравнению с камерами КНК-17-1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2·10² до 1·10⁹ с^-1·см^-2 на фоне сопутствующего γ-излучения.

Формула изобретения

1. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁ и V₂, первый из которых заполнен под давлением P₁ газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективности испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P₂ в интервале
κ·a₂·V₁·P₁/V₂<P<κ·a₁·V₁·P₁/V₂ ,

- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η₁ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η₂ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
E_e - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения номинального напряжения питания первого чувствительного объема.

2. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V₁ и V₂, первый из которых заполнен под давлением P₁ газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P₂ в интервале
κ·a₃·V₁·P₁/V₂<P≅κ·a₂·V₁·P₁/V₂,

- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η₁ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η₂ - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
E_e - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимально допустимого напряжения питания .

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

MF4A Признание патента Российской Федерации на изобретение недействительным полностью

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2003

Извещение опубликовано: 27.11.2003        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт технологии материалов"

(73) Патентообладатель:
Автономная некоммерческая организация "Научно-исследовательский институт технологии материалов"

(73) Патентообладатель:
Чукляев Сергей Васильевич

Договор № РД0016758 зарегистрирован 19.01.2007

Извещение опубликовано: 27.02.2007        БИ: 06/2007

---