Тест-образец

Использование: для обнаружения радиоактивных материалов. Сущность заключается в том, что тест-образец для обнаружения источника радиоактивного излучения выполнен в виде шара из материала, ослабляющего излучение и снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения, по крайней мере, в одной плоскости. Технический результат: экспресс-анализ грузов и материалов, обнаружение источника излучения в исследуемом объекте, вид источника, направление на этот источник, а также размер источника. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам неразрушающего контроля, может найти применение в области детектирования ядерных излучений, обнаружения радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.

Известно устройство для обнаружения взрывчатых веществ, содержащее источник излучения, детектор γ-излучения, блок обработки сигналов гамма-излучения блок индикации, в котором источник излучения выполнен в виде нейтронного генератора с блоком управления нейтронным генератором.

Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №27227 (скрытые взрывчатые вещества), МПК G01N 23/08, 2002.

Данное техническое решения разработано в портативном исполнении для обнаружения вложений в переносном багаже и неприменимо для работы с контейнерами.

Известно устройство для анализа многокомпонентных материалов, которое содержит источник γ-излучения, детектор γ-излучения, усилитель, дискриминатор, контроллер и дисплей.

В этом устройстве исследуемый образец помещают между источником и детектором, γ-излучение, проходя сквозь образец, ослабляется по интенсивности, сохраняя энергию γ-квантов. Далее γ-кванты регистрируются детектором γ-излучения, импульсы детектора усиливаются в усилителе, проходят дискриминатор и через счетчик попадают в вычислительное устройство (контроллер), после обработки информация выводится на дисплей. Патент Великобритании №2088050, G01N 23/08, 1998 г. Недостатком изобретения является низкая стабильность измерений.

В настоящее время актуальной является задача выявления скрытого источника излучения, источников, спрятанных в материалах, обладающих естественной радиоактивностью, а также содержащих радиоактивные вещества: радиоактивные отходы, руды, в так называемых протяженных или распределенных источниках излучений. Обнаружение самого протяженного (распределенного) источника. Распределенные источники излучения позволяют скрыть при транспортировке и точечный источник излучения.

Известен тест-образец для радиографии, содержащий прозрачную подложку с набором изображений проволочных индикаторов, в котором подложка выполнена в виде оптического клина. На каждом участке клина соответственно изображению каждого набора проволочных индикаторов дополнительно выполнено изображение набора пластин из идентичного материала, толщина каждой пластины равна диаметру соответствующего ей проволочного индикатора. При этом диаметр изображения каждого проволочного индикатора выбран на пределе разрешающей способности человеческого глаза, а контрастность на уровне физиологических и психологических способностей профессионального оператора.

Патент на изобретение №2238544, Тест-образец для радиографии, 2005 г.

Недостатком аналога является сложность тестового образца и неопределенность (субъективность) его выполнения: диаметр изображения каждого проволочного индикатора выбран на пределе разрешающей способности человеческого глаза, а контрастность на уровне физиологических и психологических способностей профессионального оператора.

В настоящее время Европейской федерацией неразрушающего контроля разработаны единые требования, в соответствии с которыми экзаменационные образцы для проведения практических экзаменов должны быть изготовлены, скомпонованы, проконтролированы и эталонированы (калиброваны). Эти требования также определяют количество и тип образцов, которые должны быть в аттестационных центрах. При неразрушающем контроле используют тестовые образцы - проволочные эталоны. В соответствии с EN 461-1 «Проволочные эталоны чувствительности» каждый эталон состоит из серии семи параллельных проволок различных диаметров (см. Таблица 1), длиною 10, 25 или 50 мм. Свинцовая монограмма на чехле обозначает: номер самой тонкой проволоки, материал, из которого изготовлен проволочный эталон: сталь - FE, алюминий - AL, медь - CU, титан - TI, а также знак EN.

Таблица 1.
Диаметры проволочных эталонов чувствительности
№ проволоки	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10
Диаметр, мм	0,05	0,063	0,08	0,1	0,125	0,16	0,2	0,25	0,32	0,4
№ проволоки	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Диаметр, мм	0,5	0,63	0,8	1	1,25	1,6	2	2,5	3,2

Комплектуется 4 набора проволочных эталонов чувствительности:

1 MM EN, в состав которого входят проволоки от номера 1 до номера 7 (см. Таблица 1); 6 MM EN: проволоки от номера 6 до номера 12 (см. Таблица 1);

10 MM EN: проволоки от номера 10 до номера 16 (см. Таблица 1);

13 MM EN: проволоки от номера 13 до номера 19 (см. Таблица 1). MM - означает металл, из которого сделана проволока FE, AL, CU и TI. Требования к экзаменационным образцам, используемым для проведения практических экзаменов при аттестации специалистов по НК в соответствии с требованиями ЕСР (European certification process). Радько В.И., к.т.н., Ассоциация «Укрэксперт», г.Киев, Пекер В.М. УАЦ «ЦНК», г.Киев.

В качестве прототипа выбран тест-образец, выполненный в виде осесимметричного металлического проволочного изделия. Однако единичное осесимметричное металлическое проволочное изделие не дает возможности провести экспресс-анализ грузов и материалов, содержащих радиоактивные вещества.

Изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом изобретения является экспресс-анализ грузов и материалов, обнаружение источника излучения в исследуемом объекте, вид источника, направление на этот источник, а также размер источника.

Технический результат достигается тем, что тест-образец для обнаружения источника радиоактивного излучения выполнен в виде шара, из материала, ослабляющего излучение, и снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения, по крайней мере, в одной плоскости.

Широко известны существующие системы регистрации проникающих излучений, установленные на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, содержащие позиционно-чувствительные приемники излучения и систему регистрации полученного изображения. В этих установках достаточно использовать предлагаемый тест-образец для выявления скрытого источника излучения, спрятанного в материалах, обладающих естественной радиоактивностью или содержащих радиоактивные вещества: радиоактивные отходы, руды.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлена измеряющая структура, где: 1 - позиционно-чувствительный приемник излучения; 2 - распределенный источник; 3 - точечный источник; 4 - тест-образец, l - расстояние от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 до центра тест-образца 4; L - расстояние между поверхностью позиционно-чувствительного приемника излучения 1 и точечным источником 3, ⊘ - диаметр тест-образца 4; D₁, D₂, D₃ - размеры теневых изображений при различных расстояниях l₁, l₂, l₃ от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 до центра тест-образца 4; А, В, С, D, Е - геометрические точки подобных треугольников (механизм перемещения тест-образца 4 на чертеже не показан). При наличии в исследуемом грузе точечного источника 3 или распределенного источника 2 наблюдается теневое изображение тест-образца 4.

Обнаружение радиоактивных материалов проводят следующим образом. При наличии точечного источника 3 наблюдается теневое изображение тест-образца 4. Если тест-образец 4 находится на одной оси с точечным источником 3, а эта ось будет перпендикулярна поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, то теневое изображение тест-образца 4 будет в виде круга. Перемещая тест-образец 4 параллельно поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, находим это положение оси при получении именно круговой тени.

Перемещая тест-образец 4 перпендикулярно поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, будем получать теневое изображение тест-образца 4 разного диаметра.

При наличии точечного источника 3 наблюдается круговое теневое или эллиптическое теневое изображение тест-образца 4.

Зная диаметр ⊘ тест-образца 4, расстояние l от позиционно-чувствительного приемника излучения 1, из подобия треугольников АВС и CDE можно получить, что

L=((l₁·⊘)/(D₁-⊘))+l₁.

Аналогичные выражения получаются для других расстояний между тест-образцом 4 и позиционно-чувствительным детектором излучения 1.

Проведение измерений при различных расстояниях l необходимо для выбора оптимального расстояния, а также для оценки эффективного диаметра ⊘ при расстоянии от позиционно-чувствительного приемника излучения l до центра тест-образца 4, стремящемся к нулю. В случае распределенного источника излучения 2 теневое изображение будет менее яркое и меньше, чем диаметр ⊘ тест-образца 4.

Наблюдаемый размер тени в последнем случае также может быть использован для оценки размера распределенного источника 2 при использовании подобия соответствующих треугольников.

Для изготовления тест-образца 4 используются материалы, ослабляющие различные виды излучения. Борированный полиэтилен используется в случае источника быстрых или/и тепловых нейтронов. Может быть использован также обычный полиэтилен в кадмиевой оболочке. Свинцовый тест-образец 4 необходим для повышения яркости изображения в случае источника гамма-излучения. Минимальный размер тест-образца 4 в случае быстрых нейтронов с энергией около 10 МэВ и менее определяется длиной замедления нейтронов, которая лежит в пределах 3-5 см. В случае гамма-излучения широко распространенных источников минимальный размер тест-образца 4 также может составлять несколько сантиметров. Максимальный размер тест-образца 4 зависит от предполагаемого размера распределенного источника 2, расстояния между ним и позиционно-чувствительным приемником излучения 1, а также размера последнего. Таким образом, для получения информации о скрытом источнике излучения достаточно иметь набор тест-образцов 4 различного диаметра и различного материала. Тест-образец 4 устанавливают перед позиционно-чувствительным приемником излучения 1, по теневому изображению тест-образца 4 определяют наличие источника излучения в исследуемом объекте, вид источника, направление на этот источник, а также размер протяженного источника.

Тест-образец для обнаружения источника радиоактивного излучения, характеризующийся тем, что он выполнен в виде шара, из материала, ослабляющего излучение, и снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения, по крайней мере, в одной плоскости.