Многоканальный газовый электронный умножитель



Многоканальный газовый электронный умножитель
Многоканальный газовый электронный умножитель
Многоканальный газовый электронный умножитель
Многоканальный газовый электронный умножитель

 


Владельцы патента RU 2488140:

Учреждение Российской академии наук Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН) (RU)

Изобретение относится к технике регистрации ядерного излучения с использованием газовых координатно-чувствительных детекторов, работающих в лавинном режиме, и может быть использовано в ядерной физике. Сущность изобретения заключается в том, что многоканальный газовый электронный умножитель содержит два одинаковых металлических плоских параллельных электрода с зазором между ними, заполненным газом, с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода и имеющими размеры, близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода, отличающийся тем, что каждый электрод выполнен из металлического листа толщиной, меньшей величины зазора между электродами, и имеющего отверстия круглой или прямоугольной формы с расстоянием между центрами соседних отверстий, равным 1,2-1,5 размера отверстия. Технический результат - повышение надежности и стабильности в работе умножителя в условиях повышенных механических шумов. 4 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к технике регистрации ядерного излучения, а именно к регистрации с использованием газовых координатно-чувствительных детекторов, работающих в лавинном режиме, и может быть использовано в ядерной физике, в промышленности при дефектоскопии изделий, в медицине: в рентгеноскопии, в позитронной томографии и исследованиях с мечеными атомами, а также при визуализации слабых световых потоков большой площади.

Известен многоканальный газовый электронный умножитель [А.Ф.Бузулуцков ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ КАСКАДНЫХ ГАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ (ОБЗОР). Вестник НГУ. Серия: Физика. 2008. Том 3, вып.3, с.60], содержащий два одинаковых металлических тонких плоских параллельных электрода, выполненных с зазором между ними и с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода и имеющими размеры и шаг между ними близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода. Зазор между электродами заполнен диэлектриком с отверстиями, совпадающими с отверстиями в электродах. Недостатками такого электронного умножителя, являются сложность в изготовлении электродов, ненадежность умножителя в эксплуатации из-за случайных пробоев по поверхности диэлектрика в отверстиях, приводящих к выходу умножителя из строя, а также натекание электрических зарядов на стенки отверстий умножителя, что приводит к его нестабильной работе вследствие изменения величины напряженности электрического поля в отверстиях.

Также известен газовый микроколодезный электронный умножитель [Лелюхин А.С. и др. ГАЗОВЫЙ МИКРОКОЛОДЕЗНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ. Патент РФ №2246739 (16.06.2003), G01T 1/28], содержащий, размещенные в газовой среде одинаковые металлические тонкие плоские параллельные электроды, выполненные с зазором между ними, заполненным диэлектриком и с отверстиями в электродах и диэлектрике, расположенными по всей площади каждого электрода, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода. Недостатками такого электронного умножителя, являются его ненадежность в эксплуатации из-за случайных пробоев по поверхности диэлектрика в отверстиях, приводящих к выходу умножителя из строя, а также сложность в изготовлении.

Наиболее близким техническим решением - прототипом изобретения является многоканальный газовый электронный умножитель (МГЭУ) [Б.М.Овчинников и др. «Многоканальный газовый электронный умножитель». Патент РФ №241738 4 (11.03.2010), G01T 1/00], содержащий размещенные в газовой среде одинаковые металлические плоские параллельные электроды, выполненные тонкими металлическими нитями в виде двух слоев полос с шириной и расстоянием между полосами близкими к величине зазора между электродами, заполненного газом, причем полосы одного слоя в электроде расположены ортогонально полосам другого слоя и вместе образуют прямоугольные отверстия, расположенные равномерно по всей площади каждого электрода, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода.

Недостатком такого многоканального газового электронного умножителя является его невысокая механическая прочность, приводящая в условиях механических шумов к микрофонному эффекту, затрудняющему регистрацию полезных сигналов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении механической прочности каждого электрода умножителя путем изготовления его из металлической пластины с созданием отверстий в нем механическим путем, либо травлением.

Технический результат достигается тем, что в многоканальном газовом электронном умножителе, содержащем два одинаковых металлических тонких плоских параллельных электрода, с зазором между ними, заполненным газом, и с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода, и имеющими размеры и шаг между ними, близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода, в отличие от прототипа, электроды выполнены из металлического листа с толщиной, меньшей величины зазора между электродами и имеющего отверстия круглой или прямоугольной формы, с расстоянием между центрами соседних отверстий равным 1,2-1,5 размера отверстия.

Сущность заявленного многоканального газового электронного умножителя поясняется прилагаемыми чертежами.

На Фиг.1 показан многоканальный газовый электронный умножитель изготовленный из титановых пластин толщиной 0,5 мм: а - вид спереди в разрезе, б - вид сверху.

На Фиг.2 показана камера для испытаний многоканального газового электронного умножителя.

1 - корпус камеры,

2 - анод камеры

3 - катод камеры

4 - многоканальный газовый электронный умножитель.

5 - резистивный делитель.

На Фиг.3 показан газовый электронный умножитель, сетки которого были изготовлены путем травления через маску квадратных отверстий на никелевой фольге.

На Фиг.4 показана конфигурация силовых линий электрического поля многоканального газового электронного умножителя при расстоянии между центрами соседних отверстий равном 1,2-1,5 размера отверстия.

Возможность осуществления заявленного многоканального газового электронного умножителя подтверждается следующими пояснениями и примерами.

Пример 1

Электроды многоканального газового электронного умножителя были изготовлены из листового титана толщиной 0,5 мм с отверстиями, просверленными сверлом диаметром 1 мм (Фиг.1).

Испытания многоканального газового электронного умножителя осуществлялись в камере Фиг.2, заполненной газом. Зазор 3-4 является ионизационным, в нем происходят взаимодействия регистрируемых элементарных частиц с образованием электрон-ионных пар. Электроны ионизации транспортируются электрическим полем через газовую среду в отверстия МГЭУ, в которых под воздействием электрического поля с напряженностью 10-30 кВ×см-1 происходит их лавинное размножение с коэффициентом 102-105, с последующей их транспортировкой через индукционный зазор на регистрирующий анод камеры, который имеет ячеистую структуру для получения разрешения по х,y-координатам.

При заполнении камеры, содержащей многоканальный газовый электронный умножитель диаметром 3 см, газом неон под атмосферным давлением, и облучении ионизационного зазора β-частицами Ni63 (~60 кэВ) получен максимальный коэффициент пропорционального размножения электронов равный 104.

В отличие от прототипа, данное устройство не реагировал на шумовые помехи, примерно на порядок большие по амплитуде, чем при испытании прототипа.

Пример №2

На Фиг.3 показан многоканальный электронный умножитель, сетки которого были изготовлены путем травления через маску квадратных отверстий на никелевой фольге.

При заполнении камеры для испытаний (Фиг.2) неоном при регистрации β-частиц Ni получен коэффициент размножения электронов равный 103.

Расстояние между центрами соседних отверстий большее величины 1,2 размера отверстия МГЭУ выбрано, исходя из необходимости получения между отверстиями фокусирующей конфигурации силовых линий электрического поля (Фиг.4).

При расстоянии между центрами соседних отверстий меньшим 1,2 размера отверстия, силовые линии в зазоре между электродами в основном замыкаются на сетку и размножение электронов происходит в неоднородном поле на сетке, с частичной передачей полученного заряда в индукционный зазор за счет фотонного и электростатического механизмов [B.M.Ovchinnikov, V.V.Parusov., "Investigation of the proportional discharge mechanism in non electronegative gases", Nucl. Instr. Mem., A485, No.3 (2002)539].

При расстоянии между центрами соседних отверстий большим 1,5 размера отверстия эффективность детектирования электронов из ионизационного зазора уменьшается из-за частичных замыканий силовых линий из ионизационного зазора на верхнюю сетку многоканального газового электронного умножителя..

Многоканальные газовые электронные умножители могут найти применение в экспериментальной физике элементарных частиц, в промышленности при дефектоскопии изделий, в медицине и в больших световых экранах.

Многоканальный газовый электронный умножитель, содержащий два одинаковых металлических плоских параллельных электрода с зазором между ними, заполненным газом, с отверстиями, расположенными равномерно по всей площади каждого электрода и имеющими размеры, близкие к величине зазора между электродами, причем каждое отверстие одного электрода размещено напротив соответствующего отверстия другого электрода, отличающийся тем, что каждый электрод выполнен из металлического листа толщиной, меньшей величины зазора между электродами, и имеющего отверстия круглой или прямоугольной формы, с расстоянием между центрами соседних отверстий, равным 1,2-1,5 размера отверстия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта. .

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений при текущем и аварийном индивидуальном дозиметрическом контроле. .

Изобретение относится к области приборостроения, средств автоматизации и систем измерения и может быть использовано в ходе натурного эксперимента для измерения показателей деградации образцов поверхностных элементов космического аппарата.

Изобретение относится к координатным газонаполненным детекторам излучения и может быть использовано в области экспериментальной физики, для работ в высокоинтенсивных потоках заряженных частиц, а также в геологии, археологии, а также для радиографического контроля и томографических исследований крупномасштабных объектов.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к дозиметрам и радиометрам, и может быть использовано в схемах и устройствах измерения интенсивности электромагнитных и ионизирующих излучений и/или индикации опасного уровня радиационного фона окружающей среды, а также накопленных уровней радиации, включая альфа, бета излучение, протоны, нейтроны, гамма и рентген диапазоны.

Изобретение относится к области детектирования ионизирующих излучений с использованием полупроводниковых устройств и может быть использовано в научно-исследовательском оборудовании и средствах радиационной защиты.

Изобретение относится к детектору излучения и использованию светоотражающего материала в детекторе излучения. .

Изобретение относится к способу определения эффективных масс закладок делящегося вещества. .

Изобретение относится к области войсковой дозиметрии и обеспечения радиационной безопасности военнослужащих и гражданского персонала ВС РФ в мирное и военное время.

Изобретение относится к области нейтронных детекторов, а именно сцинтилляционных нейтронных детекторов для дозиметрического контроля поверхностного загрязнения персонала, радиационных портальных мониторов и систем контроля радиационной обстановки

Изобретение относится к детектору, чувствительному к излучению, и находит конкретное применение в компьютерной томографии (КТ)
Изобретение относится к технике регистрации ионизирующего излучения, в частности к детекторам рентгеновского излучения

Изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации с использованием рентгеновских лучей

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Аппарат для диагностической визуализации, содержащий: детекторную матрицу, включающую в себя индивидуальные детекторные элементы (16), для приема событий излучения от области сканирования (18); инициирующий процессор (20) для присвоения метки времени воспринятым потенциальным событиям; процессор (24) верификации событий, который применяет критерии верификации к пикам канала измерительного элемента; процессор (30) преобразования событий, который преобразует воспринятые события и соответствующие линии отклика в пространственно смещенные преобразованные события; буферную память (32) для хранения событий в виде списка для хранения действительных событий, имеющих метку времени; процессор (34) восстановления для реконструирования действительных событий в виде изображения области (18) сканирования; и дополнительно содержащий: процессор (38) анализа изображения, который анализирует изображение, реконструированное процессором (34) восстановления, на предмет артефактов движения и распознает события излучения для преобразования процессором (30) преобразования событий; при этом анализ посредством процессора (38) анализа изображения применяется несколько раз с целью уменьшения артефактов в реконструированном изображении с каждым повтором. Технический результат - повышение качества изображения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к детектору излучений и способу изготовления детектора излучений. Детектор излучений (10), содержащий массив пикселей (1), в котором каждый пиксель (1) содержит конверсионный слой из полупроводникового материала (4) для преобразования падающего излучения в электрические сигналы и в котором каждый пиксель (1) окружен канавкой (3), которая, по меньшей мере, частично заполнена барьерным материалом, который поглощает, по меньшей мере, часть фотонов, генерируемых падающим излучением, причем коэффициент заполнения канавки (3) барьерным материалом программируемо изменяется поперек детектора (10). Технический результат - снижение перекрестных наводок между детекторами излучений и пикселями каждого детектора излучений. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым координатным детекторам радиационных частиц. МОП диодная ячейка монолитного детектора излучений содержит МОП транзистор, шину высокого положительного (отрицательного) напряжения питания и выходную шину, при этом для повышения качества детектирования, т.е. спектральной чувствительности и линейности усиления детектора, МОП транзистор является обедненным транзистором n(p) типа проводимости (т.е. имеет встроенный канал), при этом его подзатворная область подсоединена к общей шине питания, сток к выходной шине, а затвор соединен с анодом (катодом) диода и с первым выводом резистора, катод (анод) диода подсоединен к шине высокого положительного (отрицательного) напряжения питания, второй вывод резистора подсоединен к шине отрицательного (положительного) напряжения смещения. Также предложена конструкция (функционально интегрированная структура) МОП диодной ячейки монолитного детектора излучений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к средствам диагностики нейродегенеративных заболеваний. Установка содержит модуль получения изображений, получающий визуальные данные о состоянии головного мозга пациента, и анализатор изображений, выполненный с возможностью определения на основании визуальных данных с использованием вероятностной маски для определения исследуемых областей на изображении, заданном визуальными данными, количественного показателя, указывающего на степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента. Способ клинической оценки включает этапы получения визуальных данных и их анализа для определения количественного показателя, который позволяет оценить степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента с использованием вероятностной маски. Носитель компьютерного программного продукта содержит компьютерную программу, настройки устройства обработки данных для выполнения им по меньшей мере одного из этапов способа. Изобретение облегчает раннюю диагностику и контроль нейродегенеративных заболеваний, например болезни Альцгеймера. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, прежде всего к эффективным, быстродействующим сцинтилляционным детекторам. Описан способ получения прозрачной керамики, заключающийся в том, что предварительно в металлический порошкообразный цинк добавляют металлический порошкообразный магний, далее газофазным методом проводят синтез порошка для получения гранул в форме тетраподов и имеющих трехмерную наноструктуру, содержащую оксид магния в количестве 0,5-2,3 мас.%, затем полученную смесь подвергают горячему прессованию при температуре 1100-1200°C и давлении 100-200 МПа. Технический результат - увеличение светового выхода и уменьшение энергетических потерь. 2 ил., 3 пр.
Наверх