Детектор

Изобретение относится к технике регистрации излучения при радиационном мониторинге для поиска источников, определения направления на него (пеленга). Технический результат - упрощение конструкции, быстродействие, возможность определить не только факт появления излучения, но и направление движения быстрых нейтронов. Детектор содержит, по меньшей мере, три слоя цилиндрических пластмассовых сцинтилляторов, цилиндрический пластиковый сцинтиллятор каждого слоя уложен во впадины между цилиндрическими пластмассовыми сцинтилляторами соседнего ряда, на торцах цилиндрических пластмассовых сцинтилляторов установлены фотодиоды, соединенные с электронной платой для выработки аналогового сигнала, его оцифровки и передачи в выходной регистр с указанием времени прихода и амплитуды сигнала, номера цилиндрического пластмассового сцинтиллятора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике регистрации релятивистских заряженных частиц, например мюонов и протонов, мюонной или протонной радиографии и томографии.

Известно устройство для преобразования оптического излучения, содержащее фотокатод, управляющий электрод, кристаллический сцинтиллятор в виде цилиндра. Сбор электронов происходит не только с торца, но и по всей боковой поверхности сцинтиллятора. Возможна непосредственная стыковка выхода сцинтиллятора с входом в волоконный световод. Патент Российской Федерации №1632272, МПК: H01J 31/50, 1996 г.

Известен дозиметр, состоящий из светонепроницаемого корпуса и помещенного в нем сцинтиллятора, выполненного в виде сектора цилиндра. Считывающее устройство выполнено в виде линзы и шкалы. По отклонению свободного конца нитевидного кристалла от первоначального положения определяют поглощенную дозу ионизирующего излучения. Патент Российской Федерации №2070332, МПК: G01 Т1/20, 1996 г.

Известно устройство для поиска фотонных источников, содержащее последовательно соединенные блок индикации, блок измерения, блок сравнения и детектирующий блок, состоящий из экрана в виде цилиндра и детекторов, расположенных по образующей цилиндра, анализатора импульсов и оптоэлектронного преобразователя, соединенного электрически с анализатором и оптически с экраном, причем экран выполнен в виде сцинтиллятора. Патент Российской Федерации №2169380, МПК: G01T 1/16, 2001 г.

Известен детектор, содержащий сцинтиллятор цилиндрической формы и фотоэлектронный умножитель, помещенные в светонепроницаемом чехле. Детектор позволяет более чем в два раза уменьшить погрешность измерений. Патент Российской Федерации №1702784. МПК: G01T 1/20, 1996 г.

Известен сцинтилляционный детектор, содержащий, по крайней мере, один датчик-сцинтиблок, включающий в себя пластиковый сцинтиллятор для регистрации быстрых нейтронов, выполненный, по меньшей мере, с одним каналом и размещенным в нем волоконным световодом, светоотражающее зеркало, фотоприемное устройство, и блок электронной обработки сигналов.

Пластиковый сцинтиллятор выполнен из органического вещества со спектром свечения в области 260-290 нм, а волоконные световоды выполнены из ортогерманата висмута. Пластиковый сцинтиллятор для регистрации быстрых нейтронов выполнен в виде призмы или цилиндра. В качестве фотоприемного устройства использован фотодиодный регистратор или многоканальный фотоумножитель. Патент Российской Федерации №2303798, МПК: G01T 1/20, 2007. Прототип.

Устройство имеет сложную конструкцию и регистрирует лишь появление быстрых нейтронов, не может реагировать на приход релятивистских заряженных частиц.

Данное изобретение устраняет недостатки прототипа.

Техническим результатом является упрощение конструкции, быстродействие, возможность определить не только факт излучения, но и координату, и направление движения релятивистской заряженной частицы с точностью до 300-700 мкм.

Технический результат достигается тем, что детектор, содержащий цилиндрический пластиковый сцинтиллятор для регистрации заряженных частиц с фотоприемным устройством в виде фотодиодного регистратора, содержит, по меньшей мере, три слоя цилиндрических пластиковых сцинтилляторов, цилиндрический пластиковый сцинтиллятор каждого слоя уложен во впадины между цилиндрическими пластиковыми сцинтилляторами соседнего слоя, на торцах цилиндрических пластиковых сцинтилляторов установлены фотодиоды, соединенные с электронной платой для выработки аналогового сигнала, его оцифровки и передачи сигнала в выходной регистр с указанием времени прихода и амплитуды сигнала, номера цилиндрического пластикового сцинтиллятора. Второй комплект из трех слоев цилиндрических пластиковых сцинтилляторов уложен перпендикулярно осям первого комплекта слоев. Поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора покрыта

светоотражающим материалом. Боковая поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора покрыта светонепроницаемым материалом.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, на котором показан фрагмент детектора, где: 1ⁱ - цилиндрический пластиковый сцинтиллятор, 2ⁱ - фотоприемные устройства (фотодиоды), i-1, 2, 3… - номера сцинтиллятора и фотоприемного устройства, 3, 4, 5 - траектории частиц, пересекающих, соответственно, один два или три цилиндрических пластиковых сцинтиллятора 1ⁱ.

Диаметр цилиндрических пластмассовых сцинтилляторов 1ⁱ определяется типом фотоприемного устройства 2ⁱ и требуемым пространственным разрешением, и может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Заряженная частица, проходя через сцинтиллятор, образует фотоны, которые распространяются по пластиковому цилиндрическому сцинтиллятору. Число образованных фотонов пропорционально пути проходимого частицей в цилиндрическом пластиковом сцинтилляторе 1ⁱ.

При попадании на боковую поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора 1ⁱ фотоны частично отражаются внутрь за счет полного внутреннего отражения.

Для увеличения доли отраженных фотонов поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора 1ⁱ покрывают светоотражающим материалом.

Для того чтобы свет не попадал в соседние цилиндрические пластиковые сцинтилляторы 1ⁱ, их боковая поверхность покрыта светонепроницаемым материалом.

При достижении торцов цилиндрического пластикового сцинтиллятора 1ⁱ фотоны попадают на фотодиоды 2, которые подключены к электронной плате (на чертеже не показана). В фотодиоде фотоны образуют фотоэлектроны.

Электронная плата при поступлении сигнала с фотодиода 2ⁱ вырабатывает аналоговый сигнал, оцифровывает его и заносит в выходной регистр с указанием времени прихода и амплитуды сигнала, номера цилиндра 1ⁱ.

Количество светящихся фотодиодов 2ⁱ и их пространственное расположение и амплитуды сигналов позволяют определить направление движения заряженной частицы и координату вдоль оси, перпендикулярной оси стержней.

Для повышения пространственного разрешения детектор выполняют из большего количества слоев.

Для определения второй декартовой координаты применена система из двух комплектов цилиндрических пластиковых сцинтилляторов 1ⁱ с взаимно перпендикулярными осями.

1. Детектор, содержащий цилиндрический пластиковый сцинтиллятор для регистрации заряженных частиц с фотоприемным устройством в виде фотодиодного регистратора, отличающийся тем, что детектор содержит, по меньшей мере, три слоя цилиндрических пластиковых сцинтилляторов, цилиндрический пластиковый сцинтиллятор каждого слоя уложен во впадины между цилиндрическими пластиковыми сцинтилляторами соседнего слоя, на торцах цилиндрических пластиковых сцинтилляторов установлены фотодиоды, соединенные с электронной платой для выработки аналогового сигнала, его оцифровки и передачи сигнала в выходной регистр с указанием времени прихода и амплитуды сигнала, номера цилиндрического пластикового сцинтиллятора.

2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что второй комплект из трех слоев цилиндрических пластиковых сцинтилляторов уложен перпендикулярно осям первого комплекта слоев.

3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора покрыта светоотражающим материалом.

4. Детектор по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность цилиндрического пластикового сцинтиллятора покрыта светонепроницаемым материалом.