Устройство для измерения потоков фотонного излучения

Предложенное изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге для поиска гамма-источников. Целью изобретения является снижение массы устройства, его габаритов при сохранении обнаружительных и измерительных характеристик. Устройство для измерения потоков фотонного излучения содержит блок детектирования, включающий защитный экран в форме цилиндра и многоэлементные детекторы, расположенные вокруг защитного экрана, электронный преобразователь, соединенный с элементами детекторов, и блок электроники, соединенный с электронным преобразователем. При этом в качестве элементов детекторов установлены счетчики Гейгера, причем они расположены по окружностям, один ряд внутри другого с возможностью включения и отключения детекторов каждого из таких рядов в зависимости от мощности экспозиционной дозы в точке измерения, а защитный экран выполнен из тяжелого сплава и имеет высоту чувствительного объема счетчика Гейгера, электронный блок и электронный преобразователь расположены под защитным экраном. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге для поиска гамма-источников.

Известно устройство [Патент РФ №2012016], содержащее блок детектирования, включающий защитный экран в форме цилиндра, многоэлементный детектор, расположенный по боковой поверхности экрана и соединенный с блоком обработки информации.

Недостатком устройства является относительно малый динамический диапазон измерения МЭД.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для поиска фотонных источников [Патент РФ №2217776].

Устройство содержит блок детектирования, включающий защитный экран в форме цилиндра, многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, и расположенный над первым второй многоэлементный детектор с динамическим диапазоном, дополнительным к диапазону первого детектора, и блок обработки информации.

Сигналы с выходов элементов детектора, сформированные по амплитуде и длительности в электронном преобразователе, считываются в блок электроники, накапливаются, передаются в ПЭВМ, и полученное распределение сигналов, зависящее от углового положения источника и чувствительного элемента, сравнивается со значениями нормированных угловых характеристик каждого элемента, содержащимися в памяти ПЭВМ.

Недостатком устройства является большая масса и габариты.

Целью изобретения является снижение массы устройства, его габаритов и стоимости при сохранении обнаружительных и измерительных характеристик.

Предложено устройство для измерения потоков фотонного излучения, которое содержит блок детектирования, включающий защитный экран в форме цилиндра, который имеет высоту чувствительного объема счетчика Гейгера и выполнен из тяжелого сплава, и многоэлементные детекторы, элементами которых являются счетчики Гейгера. Счетчики установлены по окружностям вокруг защитного экрана один ряд внутри другого. Электронный преобразователь соединен с элементами детекторов и соединен с блоком электроники. Преобразователь и блок расположены под защитным экраном.

Отличием является расположение многоэлементных детекторов по окружностям вокруг защитного экрана, один ряд внутри другого. Такое расположение многоэлементных детекторов позволяет уменьшить массу устройства за счет уменьшения высоты защитного экрана. Расположение многоэлементных детекторов последовательно один вокруг другого возможно только в том случае, если элементы внешнего детектора не будут экранировать от излучения элементы внутреннего. Такими свойствами обладают счетчики Гейгера, имеющие, в отличие от сцинтилляторов, низкую эффективность регистрации жесткого фотонного излучения.

Совокупность отличительных признаков позволяет снизить массу устройства, уменьшить его габариты и, соответственно, его стоимость.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является возможность использования первого и второго многоэлементных детекторов в режиме совпадений, когда оба детектора работают одновременно, представляя собой единый детектор. При этом электронная система должна регистрировать сигналы с элементов разных многоэлементных детекторов, расположенных на одном радиальном направлении относительно центра защитного экрана, только в том случае, когда сигналы совпадают во времени. Использование этой информации дополнительно к алгоритму обработки распределения сигналов, зависящего от углового положения гамма-источника, позволяет улучшить измерительные характеристики устройства в случае ситуации с несколькими источниками излучения, находящимися в поле зрения устройства.

На фиг.1 показана схема устройства.

Устройство содержит защитный экран 1, первый многоэлементный детектор 2, второй многоэлементный детектор 3, электронный преобразователь 4 и блок электроники 5 (фиг.1).

При конкретном выполнении для регистрации жесткого фотонного излучения в качестве элементов многоэлементного детектора 2 установлены счетчики Гейгера СИ28БГ или СБМ-21, в качестве элементов многоэлементного детектора 3 счетчики СБМ-20 или СИ29БГ (фиг.2). Защитный экран выполнен из вольфрамового сплава.

В процессе поиска гамма-источника сигналы с выходов элементов детектора 3, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе 4, поступают на входы электронного блока 5. Блок 5, содержащий логическую схему и управляющий микроконтроллер, осуществляет поканальное накопление и преобразование данных в машинный код, который по последовательному каналу поступает на ПЭВМ. Алгоритм обработки аналогичен прототипу.

При достижении мощности экспозиционной дозы значения Р₂, близкого к верхней границе 1-го диапазона, многоэлементный детектор 3 отключается. После чего включается детектор 2, и на вход электронного блока 5 поступают сигналы с выходов элементов детектора 2, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе 4.

При удалении устройства от источника и достижении мощности экспозиционной дозы в точке измерения значения Р₁≈К·Р₂ (где коэффициент гистерезиса К<1) отключается детектор 2, включается детектор 3 и на вход электронного блока 5 поступают сигналы с выходов элементов детектора 2, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе 4.

Передача данных в компьютер осуществляется через один из интерфейсов: RS-232, RS-485, USB или CAN.

Приведенный пример показал, что масса устройства, его габариты и стоимость уменьшились за счет компоновки отдельных узлов без ухудшения обнаружительных и измерительных характеристик.

Устройство для измерения потоков фотонного излучения, содержащее блок детектирования, включающий защитный экран в форме цилиндра и многоэлементные детекторы, расположенные вокруг защитного экрана, электронный преобразователь, соединенный с элементами детекторов, и блок электроники, соединенный с электронным преобразователем, отличающееся тем, что в качестве элементов детекторов установлены счетчики Гейгера, причем они расположены по окружностям, один ряд внутри другого с возможностью включения и отключения детекторов каждого из таких рядов в зависимости от мощности экспозиционной дозы в точке измерения, защитный экран выполнен из тяжелого сплава и имеет высоту чувствительного объема счетчика Гейгера, электронный блок и электронный преобразователь расположены под защитным экраном.