Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик



Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик
Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик
Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик
Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик
Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик
Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик

 


Владельцы патента RU 2436121:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" (RU)

Изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников. Технический результат - уменьшение погрешностей определения характеристик ТИ. Технический результат достигается тем, что конвертер дополнен установленным перед указанным слоем материала добавочным слоем, геометрия которого обеспечивает ослабление излучения по всему сечению конвертера, а материал добавочного слоя в данной геометрии выбран из условия обеспечения с увеличением его размеров возможности уменьшения коэффициента наклона b2 линейной спектральной характеристики добавочного детектора при одновременном увеличении коэффициента наклона b1 линейной спектральной характеристики основного детектора, причем состав конвертора определен так, что выбор материалов чувствительного элемента и каждого из слоев конвертера по массе и геометрии обеспечен в определенной пропорции в соответствии со структурной формулой составляющих конвертера (D×Н)Эл, где D - характерный поперечный размер соответствующего слоя конвертера, Н - характерная толщина соответствующего слоя конвертера, Эл - химический состав материала слоя. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников, например типа линейного индукционного ускорителя ЛИУ-30 [1. Павловский А.И., Босамыкин B.C., Герасимов А.И., Тананакин В.А., Федоткин А.С., Морунов К.А., Басманов В.Ф., Скрипка Г.М., Тарасов А.Д., Гордеев B.C., Гришин А.В., Анфиногенов В.Я., Грицына В.П., Аверченков В.Я., Лазарев С.А., Горкунов B.C., Вересов В.П., Кошелев А.С., Одинцов Ю.М. Мощный линейный импульсный ускоритель пучка электронов на радиальных линиях ЛИУ-30. ПТЭ, №2, С.13-25, 1998], с целью определения характеристик излучения. К характеристикам гамма-излучения или ТИ, в частности, относятся [2. Методические указания. Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81 "ГСИ. Единицы физических величин" в области ионизирующих излучений. РД 50-454-84. М., Издательство стандартов, 1984]: φw(t) - плотность потока энергии, φ(t) - плотность потока квантов; средняя энергия квантов , а также интегральные значения приведенных временных зависимостей за импульс излучения: Фw - флюенс энергии; Ф - флюенс квантов, - средняя энергия квантов за импульс. Актуальной задачей является повышение точности определения характеристик ТИ.

Существуют системы-аналоги [3. JP 55-132967 A (TOSHIBA CORP.), 16.10.1980], [4. JP 62-274287 A (HITACHI LTD), 28.11.1987] для измерения пространственного распределения излучения источников радиации с помощью коллиматора и совокупности детекторов, расположенных в свету отверстия коллиматора и разнесенных пространственно, по принципу камеры-обскуры. Коллиматор может иметь переменное сечение, а также специально выбранный угол вхождения излучения. Недостатком данных систем является отсутствие возможности измерения спектрометрических характеристик излучения, в том числе характеристик Фw, Ф, .

Существуют способ определения характеристик тормозного или жесткого гамма-излучения мощных импульсных источников и система для его осуществления [5. патент РФ 2317571. Н.К.Миронов, С.А.Лазарев, А.В.Грунин, П.И.Фролов // Бюллетень изобретений, №5, 20.02.2008]. Способ представлен в описании к патенту и реализуется при использовании системы регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик (прототип) [5], включающей набор детекторов с различными линейными спектральными характеристиками (СХ).

Система содержит следующий за источником излучения коллиматор с отверстием, расположенные в зоне за коллиматором основной детектор и дополнительный детектор с фильтром, вдоль оси отверстия коллиматора за ним расположены конвертор излучения и основной детектор. Основной или первый детектор расположен в свету отверстия коллиматора и регистрирует прямой поток излучения. Конвертор образован чувствительным элементом основного детектора и размещенным перед ним слоем материала с толщиной, обеспечивающей поглощение энергии в чувствительном элементе в условиях, близких к электронному равновесию.

В конкретном случае, чувствительный элемент - сцинтиллятор первого детектора, расположен в прямом потоке излучения квантов источника излучения напротив отверстия в бетонном коллиматоре. Перед сцинтиллятором детектора установлен диск из алюминия. Этот элемент детектора назван слоем материала. Алюминиевый слой толщиной 3 см, обеспечивающей поглощение энергии в чувствительном элементе в условиях, близких к электронному равновесию, обуславливает линейный вид СХ данного детектора - детектора прямого потока, Дп [5, описание - фиг.3 (средняя зависимость), фиг.4].

Слой из алюминия и сцинтиллятор первого детектора образуют в данном случае конвертор, на котором кванты рассеиваются и попадают на второй детектор.

Второй (или третий) детекторы устанавливаются за бетонной стеной (коллиматором) вне пятна отверстия в области регистрации конвертированного излучения, каждый под определенным углом θ к оси отверстия коллиматора, что обеспечивает регистрацию конвертированного излучения и исключает воздействие первичного излучения на эти детекторы. Угол θi, образуемый осью отверстия коллиматора и линией вдоль направления, соединяющего конвертор и данный детектор, и соответствующий углу вылета конвертированного излучения, регистрируемого детектором, называется также углом установки детектора.

Используется два типа обозначений детекторов. Первый тип - формальная нумерация детекторов по номеру в системе - Д1, Д2 и т.д. Второй тип обозначений связан с физическим местом детектора при регистрации прямого или конвертированного излучения. Это следующие обозначения: Дп - детектор прямого потока излучения с конвертирующими слоями, одновременно являющийся первым и основным детектором; Дкф - детектор конвертированного излучения с фильтром, одновременно являющийся вторым, а также дополнительным детектором.

В конкретной реализации метода использованы сцинтилляционные детекторы с чувствительным элементом в виде сцинтиллятора на основе полистирола (химический состав (СН)n) и фотоприемников. Каждый из упомянутых детекторов характеризуется откликом, пропорциональным поглощенной энергии излучения, и подобран таким образом, что их различные спектральные характеристики представляются в общем линейном виде с двумя отличающимися коэффициентами ηi(Е)=аi+biЕ, где Е - энергия излучения, i=1, 2 - порядковый номер основного i=1 и дополнительного i=2 детектора, аi, bi - постоянные коэффициенты. Коэффициент а, как известно, характеризует значение функции η при нулевой энергии. Коэффициент b характеризует наклон СХ на графике η=f(E), причем tgα=b, где α - угол наклона линейной СХ. СХ детекторов определяются расчетами по программам Монте-Карло [6. Донской Е.Н. Методика и программа ЭЛИЗА решения методом Монте-Карло задач совместного переноса γ-излучения, электронов и позитронов// ВАНТ. Сер. Математическое моделирование физических процессов. - 1993. - Вып.1. - С.3-6.]. После расчетов СХ проводится их линеаризация методом наименьших квадратов и определение коэффициентов аi, bi. Приводимые далее СХ выражены в относительных единицах и нормированы на единицу при энергии квантов 1,25 МэВ.

Вид сечений взаимодействия приводит к тому, что СХ2 второго детектора по отношению к первичному излучению ТИ существенно изменяются в сравнении с CX1 первого детектора.

При установке фильтра из алюминия толщиной 3,5 см на втором детекторе Д2 его СХ2 соответствует [5, описание - фиг.3 (нижняя зависимость); фиг.5]. Такой детектор обозначается Дкф, то есть детектор конвертированного потока с фильтром. Наклон СХ детектора Дкф на рабочем участке существенно меньше наклона СХ детектора Дп, но имеет положительное значение и составляет до 1,5%/ МэВ. (Кроме основного рабочего участка СХ2 содержит начальный возрастающий участок с энергиями сотни кэВ, которым мы пренебрегаем при измерениях излучений с относительно жесткими спектрами.)

Недостатком технической системы-прототипа является наличие заметного положительного наклона в СХ2, недостаточная величина наклона CX1, недостаточная относительная разность наклонов двух характеристик и в целом недостаточно оптимальные значения набора коэффициентов аi, bi, при которых функции переноса погрешностей увеличивают исходные погрешности измерения зарядов.

Задача состоит в том, чтобы усовершенствовать систему регистрации с точки зрения повышения точности определения параметров излучения.

Говоря об изменении наклонов СХ с соответствующим изменением коэффициента b, имеется в виду изменение наклона для СХ, выраженной в относительных единицах. Увеличение коэффициента b для СХ, выраженной в относительных единицах и нормированной на единицу при энергии 1,25 МэВ, приводит одновременно к уменьшению коэффициента а и наоборот.

Техническим результатом является уменьшение погрешностей определения характеристик ТИ в той же, что и в прототипе, редакции измерений и при том же составе регистрирующей аппаратуры.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известной системы регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик, включающей следующий за источником излучения коллиматор с отверстием, расположенные в зоне за коллиматором основной детектор и дополнительный детектор с фильтром, вдоль оси отверстия коллиматора за ним расположены конвертор излучения и основной детектор, конвертор образован чувствительным элементом основного детектора и размещенным перед ним по направлению к источнику излучения слоем материала с толщиной, обеспечивающей поглощение энергии в чувствительном элементе в условиях, близких к электронному равновесию, направление установки основного и добавочного детекторов обеспечивает регистрацию излучения с конвертора, каждый из упомянутых детекторов характеризуется откликом, пропорциональным поглощенной энергии излучения, и подобран таким образом, что их различные спектральные характеристики представляются в общем линейном виде с двумя отличающимися коэффициентами ηi(е)=аi+biЕ, где Е - энергия излучения, i=1, 2 - порядковый номер основного i=1 и дополнительного i=2 детектора, аi, bi - постоянные коэффициенты, в предложенной системе конвертор дополнен установленным перед указанным слоем материала добавочным слоем, геометрия которого обеспечивает ослабление излучения по всему сечению конвертора, а материал добавочного слоя в данной геометрии выбран из условия обеспечения с увеличением его размеров возможности уменьшения коэффициента наклона b2 линейной спектральной характеристики добавочного детектора при одновременном увеличении коэффициента наклона b1 линейной спектральной характеристики основного детектора, причем состав конвертора определен так, что выбор материалов чувствительного элемента и каждого из слоев конвертора по массе и геометрии обеспечен в определенной пропорции в соответствии со структурной формулой составляющих конвертора (D×Н)Эл, где D - характерный поперечный размер соответствующего слоя конвертора, Н - характерная толщина соответствующего слоя конвертора, Эл - химический состав материала слоя.

Пропорции в геометрии и массе составляющих конвертора системы могут быть выбраны исходя из условия обеспечения устранения положительного значения коэффициента наклона b2 линейной спектральной характеристики добавочного детектора или перехода его к отрицательным значениям, b2≤0.

Чувствительный элемент основного детектора и добавочный слой конвертора могут быть выполнены из легких водородсодержащих материалов.

В качестве водородсодержащего материала может быть использован полиэтилен, материалом основного слоя служит алюминий, чувствительным элементом является сцинтиллятор на основе полистирола.

Размеры элементов исходного конвертора в системе с добавочным слоем могут быть уменьшены.

В частном варианте реализации составляющие конвертора имеют цилиндрическую форму, состав конвертора подобран в соответствии со структурной формулой составляющих конвертора (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5,5×5)СН, угол установки дополнительного детектора относительно оси отверстия коллиматора составляет 90°, а толщина его фильтра в виде слоя алюминия равна 3,5 см.

В конверторе по оси коллиматора может быть выполнено сквозное отверстие.

Подход к определению погрешностей и их уменьшению таков. Погрешности характеристик Фw, Ф, определяются погрешностями измерения зарядов с детекторов δQi, где i - порядковый номер детектора в системе. Погрешности зарядов определяются типом используемого регистратора-осциллографа. Функции, связывающие погрешности сложной функции и ее аргументов, определяются на основе разложения Тейлора и называются также законом переноса погрешностей [7. В.Н.Лавренчик. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов. М., Энергоатомиздат, 1986, стр.76]. В нашем случае используются следующие функции переноса погрешностей зарядов на погрешности характеристик ТИ, определяемые из формул способа измерений:

где δФw, δФ, - относительные погрешности характеристик ТИ, в %; δQ, δХ - относительные погрешности зарядов и параметра X, в %; Х - параметр регистрации, Х=Q1/Q2; Q1, Q2 - заряды с детекторов; Δ - детерминант матрицы, составленной из коэффициентов аi, bi СХ детекторов [5], i=1, 2.

Приведенные функции переноса относительных погрешностей (1) являются безразмерными функциями. Значения функций переноса погрешностей зависит от значений коэффициентов аi, bi. Функции переноса могут иметь значения >1, то есть повышать погрешность зарядов; либо иметь значения ≈1, то есть не менять погрешность зарядов; либо иметь значения <1, то есть уменьшать погрешность зарядов. Значения набора коэффициентов аi, bi системы детекторов могут изменяться с целью получения наименьших погрешностей характеристик ТИ при сохранении типа используемого регистратора.

Изменение набора коэффициентов аi, bi и уменьшение погрешности измерений достигается установкой добавочного слоя к первому детектору.

Для выяснения принципа работы добавочного слоя и определения его размеров и состава рассмотрим влияние атомного номера Z материала слоя конвертора (то есть детектора Дп) на спектральные характеристики. В более легком (Z<13) по сравнению с алюминием слое материала относительный вклад реакции образования пар меньше. Это связано с разной зависимостью от Z слоя сечений реакций комптоновского рассеяния и образования пар. Сечение комптоновского рассеяния пропорционально Z. Сечение реакции образования пар пропорционально Z2. Если основной реакцией в слое первого детектора становится комптоновское рассеяние, то во втором детекторе должны формироваться СХ с меньшим наклоном по сравнению с прототипом. Это связано с уменьшением сечения комптоновского рассеяния с энергией квантов и меньшими значениями энергий рассеянных квантов.

Для того чтобы сделать выводы о конструкции детектора, нами проведены расчеты со слоями первого детектора из разных материалов. Получены существенно убывающие СХ детектора Дкф при использовании слоев из легких водородсодержащих материалов - СН2 и LiH. Очевидно, что наиболее убывающая СХ Д2 будет иметь место для слоя из чистого водорода, но это сопряжено с техническими сложностями. Поэтому нами используются слои из легких водородсодержащих материалов. Расчеты показали, что при использовании в качестве материала слоя более легкого материала происходит уменьшение наклонов СХ2, но также при этом коррелированно уменьшается наклон CX1 и вид CX1 становится существенно нелинейным. Это означает, что при этом система выходит за рамки системы-прототипа с линейными СХ.

Если в качестве материала слоя использовать более тяжелый, чем алюминий, материал, например железо, то СХ первого и второго детекторов изменяются в сторону увеличения наклона. При этом наклон СХ2 увеличивается больше и разность наклонов CX1 и СХ2 уменьшается.

То есть совместному уменьшению наклона СХ2 и увеличению наклона CX1 препятствует свойство системы-прототипа, связанное с наличием корреляционной зависимости СХ двух детекторов Д1 и Д2. Эта зависимость обусловлена наличием слоя в Д1, формирующего как СХ первого детектора, так и, через рассеяние, СХ второго детектора. Для решения задачи разнонаправленного изменения наклонов CX1 и CX2, увеличения разности наклонов с целью изменения значений коэффициентов аi, bi и улучшения точности измерений предложено использовать добавочный слой в детекторе Дп. При этом важно, что добавочный слой, например, из легкого водородсодержащего материала, устанавливается первым на пути распространения излучения в конверторе детектора Дп.

Принцип работы добавочного слоя состоит в следующем. Для чувствительного элемента первого детектора работает ближний к нему основной слой (Аl), обеспечивающий линейность СХ Дп. При использовании добавочного слоя несколько "опускается" участок СХ детектора Дп при энергиях квантов единицы МэВ. Это связано с дополнительным ослаблением квантов меньших энергий в добавочном слое вследствие спадающей зависимости коэффициента ослабления квантов от энергии, то есть с работой добавочного слоя как фильтра. Для CX1 это означает существенное уменьшение коэффициента a1 линеаризованной СХ и, одновременно, большее значение коэффициента b1 и, в целом, больший наклон CX1.

Два слоя - добавочный и основной (Аl), параллельно испускают вторичные кванты в направлении сцинтиллятора второго детектора. Этим слоям по отдельности соответствуют убывающие и возрастающие СХ второго детектора. Однако вместе, при определенных пропорциях в размерах и массах этих слоев (естественно, с учетом вклада в конвертирование чувствительного элемента Д1), они могут формировать СХ Дкф с уменьшенным или отрицательным наклоном, b2≤0. Нужные пропорции в массах слоев затруднительно определить аналитически, и они определяются подбором при расчете оптимизационных задач по программам Монте-Карло.

То есть применение добавочного слоя приводит к разнонаправленному изменению наклонов СХ детекторов и увеличению разности наклонов. Для детектора Дп наклон СХ увеличивается, а для СХ Дкф наклон уменьшается. Такое изменение коэффициентов приводит, как подтверждено далее в эксперименте, к уменьшению погрешности измерений.

Конвертор детектора Дп с добавочным слоем состоит из трех конвертирующих элементов-составляющих. Каждая из этих составляющих обозначена своими размерами и составом в соответствии со структурной формулой:

где D - характерный поперечный размер соответствующего слоя конвертора, Н - характерная толщина соответствующего слоя конвертора, Эл - химический состав материала слоя.

Например, в обозначении добавочного слоя первого детектора цилиндрической формы

число "10" означает диаметр, а "12" - толщину в сантиметрах, СН2 - это химический состав материала, в данном случае полиэтилена. Обозначения для всех трех составляющих конвертора аналогичны, а состав конвертора определен на основе структурной формулы каждой из составляющих конвертора, разделенных при записи состава конвертора знаком «тире», например (10×12)СН2-(7×3)Аl-(6×5)СН.

Обозначение состава конвертора первого детектора Дп1) определяет в данном случае СХ первого и второго Д2 детекторов и относится собственно к паре детекторов. Второй детектор - Дкф2), его расположение и в целом геометрия измерений не меняются по сравнению с системой-прототипом.

В конверторе может быть выполнено сквозное отверстие по оси распространения излучения. Это позволяет располагать после конвертора различные детекторы или исследуемые объекты и проводить к ним транзитом излучение практически без ослабления. Степень влияния отверстия на СХ детекторов зависит от диаметра отверстия и в общем случае учитывается в расчетах Монте-Карло.

На фиг.1 приведена конструкция конвертора 1 с добавочным слоем первого детектора Дп1): 2 - чувствительный элемент из СН, 3 - исходный (основной) слой из алюминия, 4 - добавочный слой. Стрелками обозначены первичные гамма-кванты - γ и вторичные гамма-кванты - γ", вылетающие из конвертора.

На фиг.2 приведена техническая система для измерения характеристик ТИ с помощью двух детекторов. На схеме обозначены: 1 - детектор прямого потока Дп (первый детектор - Д1), в котором обозначены 2 - чувствительный элемент детектора 1, 3 - слой материала перед чувствительным элементом детектора 1, 4 - добавочный слой, 5 - детектор Дкф2), 6 - чувствительный элемент детектора 5, 7 - фильтр, 8 - свинцовая защита, 9 - бетонная стена, 10 - отверстие в бетонной стене (9, 10 образуют коллиматор), 11 - мишень или источник излучения.

На фиг.3 приведены СХ детектора Дкф2) при разных составах слоев детектора Дп.

прототип (10×3)Аl-(10×5)СН, (10×12)СН2-(7×3)Аl-(6×5)СН, (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5,5×5)СН, (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5×5)СН, (10×12)СН2-(5×3)Аl-(4×5)СН.

На фиг.4 приведены СХ первого детектора - Дп при разных составах его конвертирующих слоев.

(10×12)СН2-(7×3)Аl-(6×5)СН, (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5×5)СН, прототип (10×3)Аl-(10×5)СН.

На фиг.5 приведены СХ детекторов Дп -а) и Дкф -б) конструкции (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5×5)СН и их линеаризации.

Расчет МК (Монте-Карло), линеаризация.

На фиг.6 приведена таблица, отражающая значения переноса погрешностей зарядов на характеристики ТИ для исходной измерительной системы (как в прототипе) и системы с добавочным слоем конвертора (заявляемая).

Конкретные характеристики детекторов находились в системе измерений с углом установки второго детектора в 90°, которая является наиболее технологичной. Эта система измерений приведена на фиг.2. Диаметр отверстия коллиматора составляет ⌀=10 см. Детектор Дкф имеет фильтр из алюминия толщиной 3,5 см. Составляющие конвертора имеют цилиндрическую форму. Результаты расчетов СХ второго - Дкф и первого - Дп детекторов усовершенствованных конструкций и сравнение с вариантом простого слоя приведены на фиг.3, 4.

Из фиг.3 следует, что для конструкции детектора Дп с добавочным слоем СХ Дкф имеют существенно меньший наклон, по сравнению с вариантом простого конвертора. Для конструкции детектора Дп с добавочным слоем в виде (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5×5)СН, (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5,5×5)СН соответствующие СХ детектора Дкф близки к постоянным, имея некоторые нерегулярности, но отличия от среднего не превышают 5%. Конструкция детектора Дп (10×12)СН2-(7×3)Аl-(6×5)СН дает в среднем возрастающую СХ Дкф, а детектора (10×12)СН2-(5×3)Аl-(4×5)СН - убывающую СХ Дкф.

Наклон CX1 детектора усовершенствованной конструкции больше наклона CX1 детектора-прототипа, фиг.4. Зависимости для конверторов с добавочным слоем на фиг.4 сливаются.

Покажем преимущества системы детекторов Дпкф с первым детектором в виде (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5×5)СН или (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5,5×5)СН по сравнению с прототипом. Пример линеаризации СХ детекторов усовершенствованной системы приведен на фиг.5. Преимущества новой системы перед системой-прототипом с простым слоем конвертора из алюминия связано с измененными значениями набора коэффициентов аi, bi, приводящих к улучшению точности измерений, что вытекает из формул (1) переноса погрешностей зарядов.

Значения переноса погрешностей зарядов для различных характеристик ТИ в рабочем диапазоне изменений приведены в таблице (фиг.6).

Из таблицы следует, что значения функций переноса погрешностей для системы с добавочным слоем составляют практически 1. Это означает, например, что 2% погрешности измерения заряда дает 2% погрешности флюенса. Для системы с простым слоем значения функций переноса погрешностей заметно больше единицы. Например, значение погрешности для системы с добавочным слоем в 1,55-1,4 раза меньше, чем для варианта первого детектора с простым слоем. Кроме того, для СХ усовершенствованного детектора Дп существенно меньше коэффициент a1. С этим связано дополнительное уменьшение значения погрешности при малых . Уменьшение величины в оптимальной системе детекторов является существенным.

Таким образом, использование усовершенствованного детектора с добавочным слоем существенно уменьшает значения функций переноса погрешностей параметров ТИ - Фw, Ф, и соответственно погрешности их измерений.

1. Система регистрации тормозного или гамма-излучения для определения его характеристик, включающая
- следующий за источником излучения коллиматор с отверстием,
- расположенные в зоне за коллиматором основной детектор и дополнительный детектор с фильтром,
- вдоль оси отверстия коллиматора за ним расположены конвертор излучения и основной детектор,
- конвертор образован чувствительным элементом основного детектора и размещенным перед ним по направлению к источнику излучения слоем материала с толщиной, обеспечивающей поглощение энергии в чувствительном элементе в условиях, близких к электронному равновесию,
- направление установки основного и добавочного детекторов обеспечивает регистрацию излучения с конвертора,
- каждый из упомянутых детекторов характеризуется откликом, пропорциональным поглощенной энергии излучения и подобран таким образом, что их различные спектральные характеристики представляются в общем линейном виде с двумя отличающимися коэффициентами ηi(E)=ai+biE, где Е - энергия излучения, i=1, 2 - порядковый номер основного i=1 и дополнительного i=2 детектора, ai; bi - постоянные коэффициенты,
отличающаяся тем, что
- конвертор дополнен установленным перед указанным слоем материала добавочным слоем, геометрия которого обеспечивает ослабление излучения по всему сечению конвертора, а материал добавочного слоя в данной геометрии выбран из условия обеспечения с увеличением его размеров возможности уменьшения коэффициента наклона b2 линейной спектральной характеристики добавочного детектора при одновременном увеличении коэффициента наклона b1 линейной спектральной характеристики основного детектора,
- причем состав конвертора определен так, что выбор материалов чувствительного элемента и каждого из слоев конвертора по массе и геометрии обеспечен в определенной пропорции в соответствии со структурной формулой составляющих конвертора (D×Н)Эл, где D - характерный поперечный размер соответствующего слоя конвертора, Н - характерная толщина соответствующего слоя конвертора, Эл - химический состав материала слоя.

2. Система регистрации тормозного или гамма-излучения по п.1, отличающаяся тем, что пропорции в геометрии и массе составляющих конвертора выбраны, исходя из условия обеспечения устранения положительного значения коэффициента наклона b2 линейной спектральной характеристики добавочного детектора, или переход его к отрицательным значениям, b2≤0.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент основного детектора и добавочный слой конвертора выполнены из легких водородсодержащих материалов.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что в качестве водородсодержащего материала использован полиэтилен, материалом основного слоя служит алюминий, чувствительным элементом является сцинтиллятор на основе полистирола.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что размеры элементов исходного конвертора уменьшены.

6. Система по п.4 отличающаяся тем, что составляющие конвертора имеют цилиндрическую форму, состав конвертора подобран в соответствии со структурной формулой составляющих конвертора (10×12)СН2-(6×3)Аl-(5,5×5)СН, угол установки дополнительного детектора относительно оси отверстия коллиматора составляет 90°, а толщина его фильтра в виде слоя алюминия равна 3,5 см.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что в конверторе по оси коллиматора выполнено сквозное отверстие.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, конкретнее к измерению радиоактивности объектов, более конкретно к способам выявления радиоактивных источников на обследуемой территории и в движущихся объектах.

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для радиометрического наблюдения, индикации и дезактивации местности при радиационных авариях радиационно-опасных объектов.

Изобретение относится к области обнаружения делящихся и радиоактивных материалов в транспортных средствах и их последующего мониторинга. .

Изобретение относится к области радиационных исследований и направлено на повышение достоверности получаемых данных при проведении испытаний технических средств радиационной разведки.

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано в системах идентификации ядерных взрывов по измеренным активностям имеющихся в атмосфере РБГ. .

Изобретение относится к сфере радиационного контроля объектов окружающей среды, а более точно к радиационному контролю почвы, в которую для повышения плодородия вносятся минеральные удобрения.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, более конкретно к способам выявления радиоактивных источников в движущихся объектах. .

Изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников, например типа линейного индукционного ускорителя.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения и контроля основных параметров, характеризующих состояние атмосферных процессов, а также для решения ряда экологических проблем (снижение риска эксплуатации АЭС и других объектов ядерно-топливного цикла и прогнозирование радиологической обстановки вблизи АЭС и на большом удалении от нее).

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а более конкретно к средствам регистрации радиационно-опасных веществ при перемещении их через монитор в транспортных средствах.
Изобретение относится к способу определения радиоактивного загрязнения акваторий на основе биоиндикации

Изобретение относится к автоматическому способу отбора трития из атмосферного водяного пара с помощью холодной ловушки и устройству для его осуществления

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, более конкретно к способам выявления радиоактивных источников на обследуемой территории и в движущихся объектах
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к охране недр нефтяных и газовых месторождений, расположенных в местах проведения мирных подземных ядерных взрывов для целей интенсификации добычи нефти и газа

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к области радиационного мониторинга, и может быть использовано в машиностроении, медицине и других отраслях для контроля несанкционированного перемещения ядерных материалов и других радиоактивных веществ

Изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для регистрации гамма- или тормозного излучения (ТИ) мощных импульсных источников

Изобретение относится к области радиационной экологии и может быть использовано для дистанционного поиска остатков ядерного топлива, например плутония, загрязняющих поверхности в результате аварий или в ходе производственных процессов

Изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта

Изобретение относится к области радиационной экологии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для дистанционного обнаружения источников альфа-излучения содержит измерительный открытый на воздух детектор аэроионов, сопряженный с блоком переноса аэроионов и подключенный к источнику рабочего напряжения и к измерительному счетчику импульсов соответственно, калибровочный альфа-источник, калибровочный детектор аэроионов, аналогичный измерительному детектору, выполненному газоразрядным, подключенный к источнику рабочего напряжения, и компаратор, причем калибровочный детектор соединен с калибровочным счетчиком импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной наперед заданного числа, при этом дополнительно содержит двухпозиционный переключатель режима работы устройства, сумматор, причем управляющий вход двухпозиционного переключателя является входом выбора режима устройства, первый информационный вход соединен с шиной нулевого потенциала, а второй - с дополнительной шиной наперед заданного числа, первый вход сумматора подключен к выходу компаратора, второй - к выходу двухпозиционного переключателя режима работы, а выход сумматора подключен к управляющему входу источника рабочего напряжения. Технический результат - повышение надежности обнаружения альфа-радиоактивных загрязнений, сокращение времени обследования территории или объектов. 1 ил.

Изобретение относится к области контроля окружающей среды, а именно к способам обнаружения и выделения горячих частиц (ГЧ) с различных поверхностей и из воздушной среды, загрязненных радиоактивными веществами. Технический результат - повышение скорости (по времени более 7 раз) и эффективности (точности местоположения) обнаружения ГЧ, снижение трудоемкости способа обнаружения ГЧ, расширение функциональных возможностей исследований. Способ обнаружения и выделения горячих частиц (ГЧ) заключается в размещении пробы, содержащей радионуклиды, на подложку, определение наличия ГЧ по регистрации излучения от нее, и последующего анализа ГЧ с помощью микроскопа, при этом в качестве подложки используют пластиковый сцинтиллятор, а наличие и местоположение ГЧ определяют по регистрации бета-излучения с помощью электронно-оптического преобразователя с последующим перемещением пробы для ее анализа с помощью микроскопа и извлечением ГЧ с помощью иглы для дальнейшего определения ее физико-химических характеристик. 1 ил.
Наверх