Ударостойкий детектор радиоактивного излучения



Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения
Ударостойкий детектор радиоактивного излучения

 


Владельцы патента RU 2435174:

ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (US)

Использование: для регистрации радиоактивного излучения в условиях ударных нагрузок и вибрации. Сущность изобретения заключается в том, что сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения содержит корпус 20 детектора радиоактивного излучения, элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, и фотоприемный элемент 27, функционально связанный с элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению, причем элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, расположен внутри корпуса 20 детектора радиоактивного излучения, а также множество пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, которые расположены вдоль внешней периферии элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, в радиальном направлении между корпусом 20 детектора радиоактивного излучения и элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению. Технический результат: обеспечение минимума экранирования детектора от падающего излучения при его конструировании. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится, в общем случае, к системе подвески, предназначенной для защиты устройств, смонтированных во внешнем корпусе, и, в частности, к системе подвески для ударостойкого детектора радиоактивного излучения.

Детекторы радиоактивного излучения обычно содержат устройство, регистрирующее и производящее количественное измерение светового излучения, которым является, например, фотоэлектронный умножитель, и сцинтилляционный элемент, который может представлять собой кристалл или элемент, состоящий из соответствующей смеси веществ. Сцинтилляционный элемент функционирует путем захвата радиоактивного излучения из его окружающей среды и преобразования этой энергии в свет. Излучением может являться фоновое излучение окружающей среды или излучение от вещества, испускающего радиоактивное излучение, которое было перемещено в место, расположенное вблизи от детектора радиоактивного излучения.

Свет, генерация которого осуществлена в сцинтилляционном элементе в результате падения радиоактивного излучения, проходит через оптическое окно на фотоэлектронный умножитель. Происходит преобразование импульсов света в электрические импульсы, которые передают в измерительную систему. Для достижения лучшего пропускания света обычно используют элементы оптической связи, расположенные между сцинтилляционным элементом и фотоприемным элементом, и они могут быть использованы для обеспечения динамической развязки между сцинтилляционным элементом и фотоприемным элементом.

Радиационный контроль в пропускных пунктах приобрел возросшее значение в условиях современного потенциала для незаконной транспортировки ядерного оружия, "грязных" бомб и иных незаконных радиоактивных материалов. Эффективный контроль радиации в пропускных пунктах предоставляет способ распознавания и пресечения незаконной транспортировки и использования этих веществ, излучающих радиацию. Однако поскольку средства транспортировки радиоактивных материалов являются разнообразными, то контроль в пропускных пунктах должен быть применен для широкого множества схем транспортировки. Видами транспортировки, для которых должен проводиться радиационный контроль в пропускных пунктах, являются, в том числе, перевозка грузов по морю, по железной дороге, автомобильным транспортом и отдельными людьми. Следовательно, оборудование радиационного контроля в пропускных пунктах, содержащее детекторы радиоактивного излучения, подвергается воздействию разнообразных внешних условий.

Существующие детекторы радиоактивного излучения для контроля в пропускных пунктах во время их обычного использования часто подвергаются ударам или вибрации в различной степени. В некоторых случаях степень подверженности ударам или вибрации может быть весьма сильной. Целесообразно обеспечить защиту детекторов радиоактивного излучения для того, чтобы они не подвергались вредному воздействию от ударов и вибрации. Примерами этих воздействий могут являться, в том числе, высокий фон детектора, шум в спектре отклика детектора и даже поломка детектора. Типичными способами защиты этих детекторов являются, в том числе, использование толстых эластомеров, вспененных материалов и т.д.

Существующие системы амортизации ударов и виброизоляции обычно состоят либо из защитного колпака из эластомера, который расположен вокруг детектора радиоактивного излучения, либо из подушки из вспененного материала, обернутой вокруг детектора радиоактивного излучения. Даже эти способы обычно не могут быть использованы вследствие ограничений, накладываемых на размер детекторов радиоактивного излучения для контроля в пропускных пунктах. Во многих случаях кристалл просто заворачивают в отражающий материал и затем вставляют в корпус из нержавеющей стали толщиной 1 миллиметр. Кристалл обычно имеет форму прямоугольника 4 дюйма × 4 дюйма длиной 16 дюймов. Кроме того, кристалл может быть выполнен имеющим иные формы, при этом он обычно содержит прямоугольник 2 дюйма × 4 дюйма длиной 16 дюймов.

Для обеспечения амортизации обычно используют мягкие эластомерные материалы, причем чем больше ожидаемая ударная нагрузка удар, тем более толстый эластомер должен быть использован. Этому материалу может быть придана форма защитных колпаков или оболочек, и он может быть реализован путем заливки элемента, чувствительного к вибрации, эластомером. Эластомеры имеют тенденцию изменять форму после больших изменений температуры вследствие их высокого коэффициента теплового расширения или вследствие высоких механических нагрузок.

В одном таком способе сборки детекторов радиоактивного излучения кристалл йодида натрия подвешивают в металлическом корпусе с использованием защитного колпака из тефлона (Teflon®). Ленту из тефлона (Teflon®) обертывают вокруг наружной поверхности сцинтилляционного кристалла до тех пор, пока размеры не будут соответствовать внутренней части корпуса. Затем обернутый кристалл вставляют в корпус.

В другом способе сборки используют пену. Сначала йодид натрия должен быть обернут отражателем для улучшения внутреннего отражения фотонов. Затем, после обертывания, кристалл упаковывают в корпус с использованием различных систем, закрепленных в водонепроницаемом корпусе.

Сцинтилляционный элемент большего размера увеличивает сечение и, следовательно, увеличивает вероятность того, что гамма-излучение или нейтрон пройдут в этот элемент. К тому же более значительная толщина увеличивает вероятность того, что падающее излучение создаст сцинтилляцию, а не просто пройдет через элемент. Кроме того, материалы, расположенные вокруг сцинтилляционного кристалла, могут ослаблять падающее излучение. Толщина и характеристики защитных материалов и корпуса могут оказывать неблагоприятное влияние на чувствительность устройства.

Имеются многочисленные патенты, выданные на датчики радиоактивного излучения различных типов и конструкций, в которых использованы системы подвески вышеупомянутых типов. Иная концепция защиты кристалла детектора содержит использование плоских металлических пружин, расположенных по окружности цилиндрического сцинтилляционного кристалла. В патенте, выданном Фредерику и др. (Frederick et al.), (в патенте США 5962855) раскрыт детектор радиоактивного излучения приблизительно цилиндрической формы с наличием ограничителя осевого перемещения на боковой стенке, расположенного вокруг детектора, и радиальных пружин, расположенных вне ограничителя, которые обеспечивают жесткое ограничение перемещения в осевом и радиальном направлениях. Также в патенте, выданном Фредерику и др. (Frederick et al.), (в патенте США 6355932) вдоль окружности фотоприемника расположен первый набор удлиненных радиальных пружин, проходящих в радиальном направлении между корпусом и фотоприемником, а вдоль окружности детектора радиоактивного излучения расположен второй набор аналогичных радиальных пружин, причем они расположены в тех местах, где детектор и фотоприемник имеют цилиндрическую форму. Права на эти патенты Фредерика (Frederick) переданы фирме "Дженерал Электрик" (General Electric), и эти патенты широко используют при производстве и проектировании цилиндрических сцинтилляционных приемников для использования в разведке месторождений нефти и газа. Однако в этих патентах предложены пружины, проходящие по окружности через всю лицевую сторону детектора, вследствие чего происходит частичное экранирование детектора от падающего излучения, которое он пытается измерить.

Следовательно, существует потребность в создании ударостойкой системы подвески для защиты сцинтилляционного кристалла, имеющего квадратную, прямоугольную или иную многоугольную форму, от механических ударов, вибрации и сил, вызванных температурой. Кроме того, существует потребность в создании такой системы подвески, которая сводит к минимуму экранирование детектора от падающего излучения, которое он пытается измерить.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе подвески для защиты внутренних устройств, расположенных во внешнем корпусе, и, в частности, для защиты элементов сборочного узла детектора радиоактивного излучения, смонтированного в корпусе, от внешних ударов и вибрации.

В кратком изложении согласно одному из объектов настоящего изобретения в нем предложено устройство подвески, предназначенное для удержания элементов подвески на месте между внутренним устройством, которое должно находиться в подвешенном состоянии, и внешним корпусом. Устройство подвески содержит, по меньшей мере, один желоб, причем каждый желоб выполнен имеющим такой размер, что удерживает один элемент подвески, и, по меньшей мере, один удерживающий выступ, причем один удерживающий выступ прикреплен к каждой стороне желоба без наличия какого-либо иного удерживающего средства для элемента подвески.

Согласно другому объекту настоящего изобретения в нем предложен сборочный узел детектора радиоактивного излучения. Сборочный узел детектора радиоактивного излучения содержит корпус, элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, и фотоприемный элемент, функционально связанный с элементом, чувствительным к радиоактивному излучению. Элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, помещен в корпус. Сборочный узел также содержит множество пружин, имеющих форму непрерывной волны, которые расположены вдоль внешней периферии элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, в радиальном направлении между корпусом и элементом, чувствительным к радиоактивному излучению.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения в нем предложено устройство радиационного контроля для пропускного пункта. Устройство радиационного контроля для пропускного пункта содержит множество сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения, причем каждый сборочный узел детектора радиоактивного излучения содержит фотоприемный элемент и элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, при этом элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, поддерживается множеством пружин, имеющих форму непрерывной волны, которые расположены вдоль внешней периферии фотоприемного элемента в радиальном направлении между корпусом и элементом детектора излучения. Устройство радиационного контроля для пропускного пункта дополнительно содержит элементы несущей конструкции для симметричной установки множества сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения, относительно объектов, осматриваемых устройством радиационного контроля в пропускном пункте. Устройство контроля использует средство связи для передачи выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения из каждого из сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения, средство электронной обработки для обработки выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения из множества сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения и электронное средство визуального отображения для отображения выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения, поступивших из сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при прочтении приведенного ниже подробного описания со ссылкой на сопроводительные чертежи, на всех из которых одинаковые детали обозначены одинаковыми цифрами и на которых изображено следующее:

на Фиг.1 на изометрическом изображении с вырезом показан сборочный узел детектора радиоактивного излучения согласно одному из объектов настоящего изобретения;

на Фиг.2A показан сборочный узел детектора радиоактивного излучения на виде в вертикальной проекции;

на Фиг.2Б показан сборочный узел детектора радиоактивного излучения на виде с торца;

на Фиг.3 показан поперечный разрез сборочного узла детектора радиоактивного излучения в месте расположения элемента, чувствительного к радиоактивному излучению;

на Фиг.4 на виде в перспективе показано изометрическое изображение пружин, имеющих форму непрерывной волны, которые установлены вдоль ребра элемента, чувствительного к радиоактивному излучению;

на Фиг.5 на виде в перспективе показана подвеска, предусмотренная для элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, которая расположена на ребре элемента, ориентированного вдоль оси; и

на Фиг.6 проиллюстрировано приведенное в качестве примера устройство радиационного контроля для пропускного пункта с использованием предложенных в настоящем изобретении сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения, в которых использовано множество пружин, имеющих форму непрерывной волны.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описанные выше способы, возможно, могут иметь недостатки при попытке защиты хрупкого кристалла сцинтилляционного детектора от повреждений, вызванных ударами и вибрацией. Описанные ниже варианты осуществления настоящего изобретения имеют множество преимуществ, в том числе обеспечение компактной системы подвески, которая предохраняет внутренние устройства от ударов и вибрации, воздействию которых подвергается внешний корпус. Защищаемые внутренние устройства могут быть различными по их функции, в том числе ими могут являться узлы измерительных устройств, детекторы и иное чувствительное оборудование. Система подвески является особенно пригодной для тех областей применения, где толщина объема между внутренним устройством и корпусом является ограниченной. К тому же защищаемые внутренние устройства могут иметь широкое разнообразие форм и размеров.

Элемент подвески может содержать разнообразные подобные пружине устройства, в том числе систему подвески в форме непрерывной волны (волнообразную). Удары и вибрации, приложенные к детектору, передаются через кристалл таким образом, что кристалл движется согласованно с корпусом детектора, и, следовательно, не происходит его столкновение с корпусом, вызывающее повреждение кристалла.

Вариант осуществления настоящего изобретения, который приведен в качестве примера, может относиться к защите устройств измерения радиоактивного излучения. В устройствах измерения радиоактивного излучения часто используют сцинтилляционные детекторы для регистрации падающего излучения. Типичный детектор радиоактивного излучения содержит следующие компоненты: сцинтилляционный кристалл (которым обычно, но не всегда, является йодид натрия, легированный таллием), фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), корпусы, расположенные вокруг каждого из элементов, которыми являются кристалл и ФЭУ, оптическое окно и систему подвески, расположенную внутри корпуса, но вокруг внешних габаритов кристалла и ФЭУ. Кристалл йодида натрия, легированный таллием (NaI(Tl)), использовался в детекторах радиоактивного излучения с 1920 года и имеет хорошо известные свойства по чувствительности к гамма-излучению, спектральному разрешению и светоотдаче. Могут быть использованы и другие сцинтиллирующие вещества, например, йодид цезия (CsI), галиды лантана (галиды La) и т.д., но эти примеры не являются ограничивающим признаком.

Кристалл в том виде, который приведен в качестве примера, включает в себя наружный размер либо прямоугольной, либо квадратной формы в поперечном сечении. Эти кристаллы при применении в качестве детектора в пропускном пункте могут иметь следующие типичные размеры: 2 дюйма по ширине × 4 дюйма по глубине × 16 дюймов по длине или 4 дюйма по ширине × 4 дюйма по глубине × 16 дюймов по длине. Эти конкретные размеры не являются исключительными, но отображают общие границы, которые использовались ранее специалистами в данной области техники при создании детекторов радиоактивного излучения для этого назначения.

Изобретение может быть использовано в качестве детектора гамма-излучения. Предпочтительный вариант осуществления детектора как детектора гамма-излучения, расположенного внутри корпуса, который помещают вблизи от пропускного пункта, через который могут проходить люди, транспортные средства, грузы или иные объекты. Уникальные свойства этого детектора сделали его идеальным для тех пропускных пунктов, в которых могут иметь место большие вибрации, например, от проходящих вблизи поездов или тяжелых грузовиков и т.д., и для портативных устройств контроля в пропускных пунктах, которые могут подвергаться тряске или упасть при перемещении из одного места в другое. Отдельные кристаллы элемента детектора могут использоваться, как правило, в симметричной схеме расположения отдельных кристаллов элемента детектора, которые расположены вокруг периферии датчика радиоактивного излучения в пропускном пункте.

Пружины, имеющие форму непрерывной волны, обычно состоят из плоских металлических лент, согнутых в виде арок, образующих структуру в виде непрерывной волны вдоль пружины. Эта конфигурация пружин в виде волн может быть размещена в ограниченном пространстве между элементом, чувствительным к радиоактивному излучению, и корпусом.

Пружины, имеющие форму непрерывной волны, также обеспечивают возможность теплового расширения материалов, когда детектор подвергается воздействию температур в широких пределах. Эта идея не ограничена только йодидом натрия. Могут быть использованы другие сцинтиллирующие вещества, например CsI, галиды лантана (La) и т.д.

Кроме того, в различных компоновках с наличием многоугольных кристаллов для обеспечения осевой опоры пружины, имеющие форму непрерывной волны, расположены исключительно на ребрах сцинтилляционного кристалла, ориентированных вдоль оси. Размещение осевой пружины вдоль ребер приводит к тому, что она занимает меньше места на периферии кристалла, чем в случае кольцевой схемы размещения, предложенной в патенте Фредерика (Frederick). Таким образом, между контролируемой окружающей средой и кристаллом находится меньшее количество материала, который может действовать в качестве экрана для падающего излучения, что, следовательно, помогает сохранить чувствительность сцинтилляционного детектора.

Согласно первому объекту настоящего изобретения в нем предложена система подвески для удержания элементов на месте между внутренним устройством, которое должно находиться в подвешенном состоянии, и внешним корпусом. Устройство подвески содержит, по меньшей мере, один желоб, причем желоб выполнен имеющим такой размер, что удерживает один элемент подвески, и, по меньшей мере, один удерживающий выступ, причем удерживающий выступ прикреплен к каждой стороне желоба без наличия какого-либо иного удерживающего средства для элемента подвески. Устройство подвески может дополнительно содержать соединительный элемент, расположенный между желобами и присоединенный к соседнему ребру каждого желоба таким образом, что обеспечивает расположение одного желоба параллельно внешней периферии внутреннего устройства, которое должно находиться в подвешенном состоянии, а второго желоба - параллельно соседнему участку на внешней периферии внутреннего устройства. Внутреннее устройство, которое должно находиться в подвешенном состоянии, может содержать разнообразные элементы, которые могут быть защищены путем их подвески во внешнем корпусе, в том числе элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, и фотоприемный элемент.

Устройство, которое должно находиться в подвешенном состоянии, может иметь разнообразную форму, в том числе форму круга в поперечном сечении, и, например, представлять собой прямой цилиндр. Устройство, которое должно находиться в подвешенном состоянии, также может иметь в сечении форму многоугольника, в том числе квадрата, прямоугольника и шестиугольника. Эти устройства при их применении в качестве элементов детектора обычно выполнены в форме прямых призм. Устройство подвески может быть приспособлено для множества различных форм, в том числе для тех форм, которые описаны выше. В варианте применения, приведенном в качестве примера, в котором внутренним устройством, находящимся в подвешенном состоянии, является элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, устройство подвески именуют направляющим рельсом подвески.

Желоба устройства подвески вмещают в себя элементы подвески, обеспечивающие ослабление сил от ударных нагрузок и вибрации, приложенных к внешнему корпусу. Элементы подвески, опорой для которых служит внутреннее устройство, могут содержать пружины, имеющие форму непрерывной волны.

Множество желобов устройства подвески может проходить вдоль длины детектора радиоактивного излучения в направлении вдоль оси. Для подвешенного устройства в форме многоугольника с ребрами, ориентированными вдоль оси, один желоб может быть расположен на каждой стороне ребра подвешенного устройства, ориентированного вдоль оси. Соединительный элемент может выступать в направлении наружу возле каждого ребра подвешенного устройства, ориентированного вдоль оси, увеличивая полную длину ребра, ориентированного вдоль оси, и быть присоединенным к каждому желобу, проходящему с каждой из сторон соответствующего ребра, ориентированного вдоль оси. Соединительный элемент может быть выполнен имеющим форму выпуклой скобы такого размера, что она является выступающей, проходя вокруг ребра подвешенного внутреннего устройства, ориентированного вдоль оси.

При сжатии и возврате в исходное состояние, например от удара и вибрации, элемент подвески может стремиться переместиться вбок от желоба. Может быть обеспечено множество удерживающих выступов для удержания элемента подвески в желобе, предотвращающих соскальзывание этого элемента подвески с желоба и с соответствующего ребра, ориентированного вдоль оси. Удерживающие выступы могут быть созданы на любом ребре желобов, на котором отсутствует какое-либо иное удерживающее средство, предотвращающее боковое перемещение элемента подвески. В том случае, когда желоба расположены на каждой стороне ребра внутреннего устройства, ориентированного вдоль оси, в качестве средства для предотвращения бокового перемещения элемента подвески по направлению к ребру, ориентированному вдоль оси, может служить соединительный элемент между желобами, поэтому в этом случае отсутствует необходимость в наличии второго удерживающего выступа. Однако в других областях применения удерживающий выступ может быть предусмотрен на обоих ребрах желоба.

Устройство подвески может быть сформировано из листового металла, из штампованного металла или эквивалентным способом. Для определенных областей применения преимущества могут также иметь пластмассы, керамика или иные материалы.

Согласно другому объекту настоящего изобретения в нем предложен ударостойкий сборочный узел детектора радиоактивного излучения, который приведен в качестве примера. Сборочный узел детектора радиоактивного излучения содержит элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, и фотоприемный элемент, функционально связанный с элементом, чувствительным к радиоактивному излучению. Элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, может иметь квадратную или прямоугольную форму в поперечном сечении. Однако элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, не ограничен этими формами, но может включать в себя сечения в форме многоугольника и круга (например, гексагональные призмы или цилиндры). Этот сборочный узел может содержать радиальную систему подвески для предотвращения повреждений хрупкого сцинтилляционного кристалла от механических ударов, вибраций и сил, вызванных температурой.

Элемент подвески, используемый для элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, может состоять из металлических пружин, имеющих форму непрерывной волны, которые проходят вдоль наружных поверхностей сцинтиллирующего кристалла. Эти пружины, имеющие форму непрерывной волны, могут быть выполнены из любого металла или керамики, которые являются пригодными для конкретной области применения. Пружины могут быть покрыты тефлоном для обеспечения более легкого перемещения при тепловом расширении и сжатии и при механических ударах и вибрации. Поскольку пружины плотно установлены вдоль плоских наружных поверхностей (или ребра касательной в случае цилиндра) кристалла и вставлены в корпус, то они являются в некоторой степени сжатыми, что, следовательно, позволяет им защищать кристалл от ударов и вибрации.

Для элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, который приведен в качестве примера, в желобах устройства подвески, именуемого направляющим рельсом подвески, могут быть установлены пружины, имеющие форму непрерывной волны. Направляющий рельс подвески может содержать желоба и удерживающий выступ на желобах, при этом наружные ребра не содержат какого-либо иного средства удержания пружин. Вдоль внешней периферии элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, расположены пружины, имеющие форму непрерывной волны, в радиальном направлении между корпусом и элементом, чувствительным к радиоактивному излучению. Пружины могут быть расположены в осевом направлении вдоль каждой наружной поверхности элемента, чувствительного к радиоактивному излучению. Для цилиндрического элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, пружины могут быть расположены по окружности вокруг элемента детектора. Для элемента детектора, имеющего сечение в виде многоугольника и ребра, ориентированные вдоль оси пружины могут быть расположены рядом с каждым ребром, ориентированным вдоль оси, на каждой наружной поверхности элемента, чувствительного к радиоактивному излучению.

Кроме того, пружины могут быть расположены рядом с каждым ребром, ориентированным вдоль оси, и с каждой стороны ребра элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, которое ориентировано вдоль оси. В этом устройстве одна пружина может быть установлена в желобе в осевом направлении вдоль наружной поверхности с одной стороны ребра, ориентированного вдоль оси, а вторая пружина может быть установлена в желобе в осевом направлении вдоль наружной поверхности со второй стороны ребра детектора, ориентированного вдоль оси. Ребра желоба, ближайшие к каждому ребру, ориентированному вдоль оси, могут быть соединены посредством соединительного элемента направляющего рельса подвески, выступающего вокруг ребра детектора в виде выпуклой скобы, помогая тем самым удерживать подвеску на месте на каждом ребре детектора.

Сборочный узел детектора радиоактивного излучения также содержит осевую систему подвески, состоящую из одного или из большего количества осевых пружин, установленных на конце кристалла. С обеих сторон пружин использованы упорные пластины для равномерного распределения нагрузки от пружин и кристалла. Сборочный узел осевой подвески также используют вокруг основания ФЭУ. В дополнение к обеспечению поддержки для предотвращения повреждений от ударов и вибрации осевая подвеска помогает сохранять оптическую связь между кристаллом, ФЭУ и оптическим окном, имеющимся между этими двумя компонентами.

Корпус элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, может быть выполнен из подходящего материала, предпочтительно из тонкостенного титана, алюминия или стали. Материал не должен недопустимо ослаблять падающее гамма-излучение и должен также выдерживать внутренние и внешние силы, воздействующие на него при обычном использовании. Кроме того, при внедрении описанной выше системы подвески кристалл является смещенным относительно стенки корпуса, что, следовательно, обеспечивает дополнительную защиту в том случае, если происходит какой-либо удар в стенку корпуса детектора. Наконец, поскольку кристалл не находится в плотном контакте с металлом, а, наоборот, между ним и корпусом имеется слой воздуха в качестве изолятора, то менее вероятно то, что оно пострадает от теплового удара, что имеет место для других детекторов аналогичного типа.

Пружины, имеющие форму непрерывной волны, также могут быть использованы для обеспечения подвески фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), хотя это не продемонстрировано или не применено в описанном выше примере. Использование пружин, имеющих форму непрерывной волны, для защиты ФЭУ наиболее целесообразно в тех случаях, когда имеющееся пространство между наружной поверхностью ФЭУ и внутренней поверхностью корпуса ФЭУ является ограниченным, при этом пружины могут быть легко приспособлены для их использования в ограниченном пространстве.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения в нем предложено устройство радиационного контроля для пропускного пункта. Сборочные узлы детектора радиоактивного излучения, в которых использованы пружины, имеющие форму непрерывной волны, для защиты элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, могут быть физически установлены на несущей конструкции для более эффективного контроля объекта, проходящего через пропускной пункт. Размер и ориентация несущей конструкции и количество используемых сборочных узлов детектора радиоактивного излучения могут быть определены на основании точного размера и характера объекта, подлежащего контролю. При физической установке на несущей конструкции может быть использована симметричная установка отдельных или множественных элементов, чувствительных к радиоактивному излучению, например, справа и слева от осматриваемого объекта и над или под ним. В узле штекерного разъема сборочных узлов детектора может быть использовано средство передачи выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения из каждого из множества сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения в средство электронной обработки для обработки сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения, поступающих из множества сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения. Также может быть предусмотрено наличие электронного средства визуального отображения для отображения выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения, поступающих из множества сборочных узлов детекторов радиоактивного излучения, вместе с сигналом тревоги, который приводят в действие в том случае, если достигнуты заранее заданные установочные параметры для уровней радиации. Обработанные сигналы оповещения о наличии радиоактивного излучения также могут быть запомнены в средстве хранения данных вместе с другими данными, связанными с контролируемыми объектами. Поскольку средства передачи, обработки, отображения и хранения выходных сигналов оповещения о наличии радиоактивного излучения и связанной с ними информации является хорошо известными данной области техники, то отсутствует необходимость в дополнительном их описании.

На Фиг.1 на изометрическом изображении с вырезом показан пример сборочного узла детектора радиоактивного излучения согласно одному из объектов настоящего изобретения. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения содержит элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, герметично установленный в корпусе 20 детектора радиоактивного излучения, оптическое окно 25, расположенное между элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению, и фотоприемником 27 (фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 30), и корпус 35 ФЭУ. Также имеются элементы оптической связи (не показанные на чертеже), расположенные между элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению, и оптическим окном 25, и между оптическим окном 25 и фотоэлектронным умножителем 30. Кроме того, сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения содержит отражающий материал 40, расположенный вокруг элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, набор направляющих рельсов 45 подвески и наборы пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, на каждом ребре элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированном вдоль оси. ФЭУ 30 снабжен узлом 55 штекерного разъема, который расположен в конце сборочного узла 10 детектора радиоактивного излучения с противоположной стороны от элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению.

Кроме того, на Фиг.1 проиллюстрированы элементы системы осевой подвески для сборочного узла 10 детектора радиоактивного излучения, которая приведена в качестве примера. В конце сборочного узла детектора радиоактивного излучения со стороны детектора расположена упорная пластина 60, которая смещается пружиной 65 осевого сжатия. Упорная пластина 70, расположенная с того конца, где находится ФЭУ, смещается пружиной 75 осевого сжатия.

На Фиг.2A показан пример сборочного узла детектора радиоактивного излучения на виде в вертикальной проекции. Показано поперечное сечение сборочного узла с того конца, где расположен элемент, чувствительный к радиоактивному излучению. Узел 55 штекерного разъема снабжен штыревыми контактами 57 для обеспечения соединения для передачи выходного сигнала, свидетельствующего о наличии радиоактивного излучения, из ФЭУ (30 на Фиг.1) в систему электронных схем для обработки и визуального отображения сигнала (которая на чертежах не показана). Корпус 35 ФЭУ герметично закрывает конец сборочного узла со стороны трубки ФЭУ, в том числе узел 55 штекерного разъема, трубку ФЭУ, оптическое окно, упорную пластину и пружину осевого сжатия (см. Фиг.1). На Фиг.2Б на виде с торца показан сборочный узел детектора радиоактивного излучения, в том числе узел 55 штекерного разъема со штыревыми контактами 57.

На Фиг.3 показан поперечный разрез сборочного узла детектора радиоактивного излучения, который приведен в качестве примера, в месте расположения элемента, чувствительного к радиоактивному излучению. Элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, который приведен в качестве примера, показан имеющим прямоугольное сечение. Вокруг элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, расположен отражающий материал 40. На каждом ребре 90 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированном вдоль оси, расположен направляющий рельс 45 подвески. Между каждым направляющим рельсом 45 подвески и корпусом 20 детектора радиоактивного излучения расположены две сжатые пружины 50, имеющие форму непрерывной волны.

На Фиг.4 на виде в перспективе показано изометрическое изображение пружин, имеющих форму непрерывной волны, которые установлены вдоль ребра элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, который приведен в качестве примера. Пружины 50, имеющие форму непрерывной волны, показаны расположенными вдоль наружных поверхностей 85 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, прилегающих к ребру 90 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению. В каждом желобе 105 направляющего рельса 45 подвески расположена одна пружина 50, имеющая форму непрерывной волны, шириной W и длиной L. Выступы 110 предотвращают выскальзывание пружины 50, имеющей форму непрерывной волны, из желоба, когда она подвергается сжатию и возвращается в исходное состояние.

На Фиг.5 на виде в перспективе показана подвеска, предусмотренная для элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, который приведен в качестве примера, расположенная на ребре элемента, ориентированном вдоль оси. Элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, обернутый отражающим материалом 40, окружен корпусом 20 детектора радиоактивного излучения. Направляющий рельс 45 подвески и пружины 50, имеющие форму непрерывной волны, сохраняют пространство 80 между элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению, и корпусом детектора радиоактивного излучения. Направляющий рельс 45 подвески содержит два желоба 105, по одному на каждой наружной поверхности 85 (см. Фиг.4) элемента, чувствительного к радиоактивному излучению, смежной с ребром 90 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, которое ориентировано вдоль оси. Каждый желоб имеет достаточную ширину для того, чтобы вместить пружину 50, имеющую форму непрерывной волны, шириной W (см. Фиг.4), и номинально проходит вдоль всей длины ребра 90 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, которое ориентировано вдоль оси, на длину, достаточную для того, чтобы вместить пружину 50, имеющую форму непрерывной волны, длиной L (см. Фиг.4). Каждый желоб 105 в его внутреннем углу 95, наиболее близком к ребру 90 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированному вдоль оси, прикреплен к выпуклой скобе 100, расположенной между желобами 105. Выпуклая скоба 100 проходит по всей длине направляющего рельса 45 подвески. К желобам 105 в их внешних углах присоединены удерживающие выступы 110. Каждый удерживающий выступ 110 образует угол, равный приблизительно 45 градусам, относительно соответствующего ему желоба 105.

Несмотря на то что элемент, чувствительный к радиоактивному излучению, который приведен в качестве примера, проиллюстрирован имеющим прямоугольное сечение, система подвески может быть использована применительно к детектору любой многоугольной формы, причем направляющий рельс подвески может быть приспособлен для выравнивания желобов таким образом, чтобы они были расположены вдоль одной линии и, следовательно, чтобы пружины, имеющие форму непрерывной волны, находились на одном уровне с наружными поверхностями элемента детектора, примыкающего к общему ребру элемента, чувствительного к радиоактивному излучению.

Кроме того, направляющий рельс подвески может быть приспособлен для тех элементов, чувствительных к радиоактивному излучению, которые имеют цилиндрическую форму. Для цилиндрических элементов детектора в качестве опоры для пружин, имеющих форму непрерывной волны, расположенных по окружности вокруг детектора вдоль касательной к цилиндру, направленной вдоль оси, и в радиальном направлении между детектором и корпусом, может быть использован одиночный желоб с удерживающими выступами на обоих углах. Кроме того, направляющие рельсы подвески могут быть также снабжены двойными желобами, соединенными соединительной деталью надлежащей формы для того, чтобы желоба соответствовали кривизне цилиндра. В случае применения детектора цилиндрической формы удерживающие выступы могут быть созданы в углу любого желоба, который не снабжен каким-либо иным средством удерживания пружины.

На Фиг.6 проиллюстрировано приведенное в качестве примера устройство радиационного контроля для пропускного пункта с использованием сборочных узлов детектора радиоактивного излучения, в которых использовано множество пружин, имеющих форму непрерывной волны, расположенных вдоль внешней периферии фотоприемного элемента в радиальном направлении между корпусом и элементом, чувствительным к радиоактивному излучению. В устройстве 150 радиационного контроля для пропускного пункта использовано множество сборочных узлов 170 детекторов радиоактивного излучения, установленных на несущей конструкции 160. Несущая конструкция 160 по размеру и форме соответствует осматриваемым объектам. Множество сборочных узлов 170 детекторов радиоактивного излучения могут быть размещены в физических местах расположения на несущей конструкции 160 для обеспечения наилучшего захвата испущенного радиоактивного излучения, исходя из характера объектов, проходящих через пространство 180 пропускного пункта, имеющееся в устройстве 150 радиационного контроля для пропускного пункта. Схема расположения сборочных узлов 170 детекторов радиоактивного излучения, показанная на Фиг.6, которая приведена в качестве примера, является симметричной относительно пространства 180 пропускного пункта, через которое проходит осматриваемый объект. Размер пространства 180 пропускного пункта может быть установлен таким, чтобы контролировать личные вещи, например багаж; автомобили; грузовики; грузовые контейнеры; поезда; или любые объекты, которые должны быть проверены на радиоактивное излучение. Предусмотрено наличие средства 190 связи для передачи выходных сигналов 200 детектора радиоактивного излучения из отдельных сборочных узлов 170 детекторов радиоактивного излучения в средство 210 электронной обработки. Средство 210 электронной обработки может подавать обработанный сигнал 220 оповещения о наличии радиоактивного излучения в средство 230 визуального отображения и в средство 240 тревожной сигнализации. Для сохранения обработанных сигналов 220 оповещения о наличии радиоактивного излучения и иных элементов информации (которые на чертежах не показаны), связанных с контролируемыми объектами, может быть использовано средство 250 хранения данных.

Несмотря на то что здесь были проиллюстрированы и описаны только некоторые отличительные признаки настоящего изобретения, для специалистов в данной области техники понятно, что существует множество его модификаций и изменений. Поэтому следует понимать следующее: подразумевают, что прилагаемая формула изобретения охватывает собой все такие модификации и изменения, не выходящие за пределы истинной сущности настоящего изобретения.

Перечень позиций

10 - сборочный узел детектора радиоактивного излучения;

15 - элемент, чувствительный к радиоактивному излучению;

20 - корпус детектора радиоактивного излучения;

25 - оптическое окно;

27 - фотоприемный элемент;

30 - фотоэлектронный умножитель;

35 - корпус фотоэлектронного умножителя;

40 - отражающий материал;

45 - направляющий рельс подвески;

50 - пружина, имеющая форму непрерывной волны;

55 - узел штекерного разъема;

60 - упорная пластина детектора;

65 - пружина осевого сжатия;

70 - упорная пластина фотоэлектронного умножителя;

75 - пружина осевого сжатия;

80 - ребро, ориентированное вдоль оси;

85 - наружная поверхность, ориентированная вдоль оси;

90 - соединительный элемент;

95 - наружная поверхность;

100 - выпуклая скоба;

105 - желоб;

110 - удерживающий выступ;

115 - ребро желоба;

120 - сечение;

150 - устройство контроля для пропускного пункта;

160 - несущая конструкция;

170 - сборочный узел детектора;

180 - контролируемое пространство;

190 - средство связи;

200 - выходной сигнал из сборочного узла детектора радиоактивного излучения;

210 - средство обработки;

220 - обработанный сигнал оповещения о наличии радиоактивного излучения;

230 - средство визуального отображения;

240 - средство тревожной сигнализации;

250 - средство хранения данных

1. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения, содержащий:
корпус 20 детектора радиоактивного излучения;
элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, и фотоприемный элемент 27, функционально связанный с элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению, причем элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, расположен внутри корпуса 20 детектора радиоактивного излучения; и
множество пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, которые расположены вдоль внешней периферии элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, в радиальном направлении между корпусом 20 детектора радиоактивного излучения и элементом 15, чувствительным к радиоактивному излучению.

2. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.1, в котором элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, содержит сцинтилляционный детектор, имеющий в поперечном сечении 120 форму круга.

3. Сборочный узел детектора 10 радиоактивного излучения по п.1, в котором элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, содержит сцинтилляционный детектор, имеющий в поперечном сечении 120 форму многоугольника.

4. Сборочный узел детектора 10 радиоактивного излучения по п.1, в котором элемент 15, чувствительный к радиоактивному излучению, содержит сцинтилляционный детектор, имеющий в поперечном сечении 120 форму прямоугольника.

5. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.4, в котором множество пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, содержит пружины непрерывной формы, расположенные в осевом направлении вдоль каждой наружной поверхности 85 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированной вдоль оси.

6. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.5, в котором множество пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, расположенных в осевом направлении вдоль каждой осевой наружной поверхности 85, содержит пружины 50, имеющие форму непрерывной волны, которые расположены рядом с каждым ребром 80, ориентированным вдоль оси, на каждой наружной поверхности 85 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированной вдоль оси.

7. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.6, дополнительно содержащий направляющий рельс 45 подвески, предназначенный для установки пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, на каждом ребре 80 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированном вдоль оси.

8. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.7, в котором каждая пружина 50, имеющая форму непрерывной волны, на каждом ребре 80 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированном вдоль оси, присоединена к направляющему рельсу 45 подвески.

9. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.7, в котором направляющий рельс 45 подвески дополнительно содержит:
сдвоенные желоба 105, проходящие вдоль оси по длине элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, причем один желоб 105 расположен рядом с каждым ребром 80 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, ориентированным вдоль оси;
соединительный элемент 90, выступающий наружу вокруг каждого ребра 80 элемента 15, чувствительного к радиоактивному излучению, которое ориентировано вдоль оси, проходящей по длине ребра 80, ориентированного вдоль оси, и присоединенный к каждому из желобов 105, проходящих с обеих сторон соответствующего ребра 80, ориентированного вдоль оси; и
множество удерживающих выступов 110, причем один удерживающий выступ 110 присоединен к каждому желобу 105 и расположен снаружи желоба 105 относительно соединительного элемента 90, которые предназначены для предотвращения соскальзывания пружин 50, имеющих форму непрерывной волны, с желоба 105 и в направлении от соответствующего ему ребра 80, ориентированного вдоль оси.

10. Сборочный узел 10 детектора радиоактивного излучения по п.7, в котором пружины 50, имеющие форму непрерывной волны, содержат штампованный листовой металл.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новым неорганическим сцинтилляционным материалам, к новому сцинтиллятору кристаллического типа, особенно в форме монокристалла, и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения в виде электромагнитных волн низких энергий, гамма-излучения, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц в фундаментальной физике, устройствах компьютерной томографии, РЕТ-томографах, в томографах нового поколения, гамма-спектрометрах, в карго-сканерах, в системах каротажа скважин, в системах радиационного контроля и др.

Изобретение относится к люминесцирующим веществам, к примеру веществам, используемым для того, чтобы обнаруживать ионизирующее излучение, Технический результат - повышение эффективности сцинтиллятора.

Изобретение относится к материалам и устройствам, используемым при регистрации ионизирующего излучения. .

Изобретение относится к оксидным сцинтилляционным монокристаллам, предназначенным для приборов рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) и обследования просвечиванием излучением.

Изобретение относится к сцинтилляционным материалам, а именно к неорганическим кристаллическим сцинтилляторам, и может быть использовано в технике детектирования ионизирующих излучений для медицинской диагностики, ядерной геофизики, неразрушающего контроля.

Изобретение относится к детекторам радиоактивного излучения и, более конкретно, к системе подвеса и защиты детекторов радиоактивного излучения портального мониторинга.

Изобретение относится к сцинтилляционным материалам, а именно к кристаллическим сцинтилляторам, и может быть использовано в технике детектирования ионизирующих излучений для медицинской диагностики, ядерной геофизики, неразрушающего контроля и оценки качества продуктов питания.

Изобретение относится к области выращивания эпитаксиальных монокристаллических пленок для измерения рентгеновского излучения, гамма-излучения, корпускулярного и космического излучений и промышленно применимо при изготовлении детекторов ядерных частиц, нейтронов, - и -частиц, -квантов, сцинтилляционных и рентгеновских экранов.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, а именно к быстродействующим, эффективным сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма и рентгеновских квантов, и может быть использована в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях

Изобретение относится к области «сцинтилляционная техника», прежде всего к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма и рентгеновских квантов, в приборах для экспресс-диагностики в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях

Изобретение относится к области детектирования частиц ионизирующего излучения, в частности к сцинтилляционным детекторам на основе пластмассовых или кристаллических сцинтилляторов, в которых для вывода излучения применяются спектросмещающие волокна. Сцинтилляционный детектор содержит рабочий объем с зеркально или диффузно отражающими стенками, заполненный сцинтилляционным пластмассовым или кристаллическим сцинтиллятором, спектросмещающие волокна, проходящие внутри рабочего объема, фотодетектор, к которому пристыкованы торцы волокон, при этом в качестве сцинтиллятора используют заполняющие рабочий объем сцинтилляционные гранулы. Технический результат - упрощение технологии изготовления сцинтилляторов сцинтилляционных детекторов на их основе. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционных монокристаллов и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов детекторов гамма- и рентгеновского излучения Сцинтилляционные монокристаллы La(1-m-n)HfnCemBr(3+n), где m - мольная доля замещения La церием (0,0005≤m≤0,3), n - мольная доля замещения La гафнием (0≤n≤0,015), получают из смеси бромидов металлов. Шихту загружают в кварцевую ампулу с затравкой, ампулу вакуумируют, запаивают, устанавливают в ростовую установку, нагревают до расплавления шихты, выдерживают до установления в расплаве равновесного состояния, выращивают монокристалл путем создания в ампуле градиентного температурного участка и охлаждают, при этом используют многозонную ростовую установку с электродинамическим перемещением температурного градиента в продольно-осевом направлении. Для расплавления шихты температуру нагревателя установки в зоне затравки t1 выбирают из интервала 685°C<t1<720°C, температуру следующего нагревателя t2 - из интервала 770°C≤t2≤790°C. После расплавления шихты ампулу выдерживают не менее 10 часов, выращивание монокристалла осуществляют перемещением температурного градиента вдоль продольной оси установки со скоростью 0,3 мм/ч≤vтг≤0,5 мм/ч, при этом пограничные значения температур так называемых холодной tхз и горячей tгз зон градиентного участка выбирают из интервалов 720°C<tхз≤740°C и 790°C≤tгз≤820°C, а охлаждение ампулы осуществляют со скоростью не более 15°C/ч. Технический результат: точность поддержания температурных полей, стабильность их перемещения на всех этапах выращивания кристалла, строгий контроль температурных и временных параметров ростового процесса, получение с высоким выходом монокристаллов с заданными оптическими характеристиками и размерами. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.

Изобретение может быть использовано в детекторах ионизирующего излучения в виде электромагнитных волн низких энергий, гамма-, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц. Твердый сцинтилляционный материал характеризуется следующей общей формулой: La(1-n-m)CemA3 241Amn, где А представляет собой анион одного или нескольких галогенов, выбранных из группы, состоящей из брома, хлора и йода; катионы La и Се образуют вместе с анионами галогена А твердую матрицу; 241Am3+ представляет собой катион изотопа америция-241 (III); m - означает мольную долю замещения лантана церием и принимает значения от больше 0 до 0,3; n - означает мольную долю замещения лантана америцием-241 (III) и принимает значения от 2·10-12 до 2·10-10. Материал является кристаллическим или монокристаллическим, изготовленным по методу Бриджмена-Стокбаргера, Киропулоса или Чохральского. Технический результат - повышение точности измерений в системах с использованием метода стабилизации по реперному источнику за счет по существу равномерного распределения 241Am внутри сцинтилляционного материала. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх