Радиационно-стойкий детектор проникающих излучений

Авторы патента:

G01T1/00 - Измерение рентгеновского излучения, гамма-излучения, корпускулярного и космического излучений (G01T 3/00,G01T 5/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2522140:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) (RU)

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в широком спектре приложений регистрации мощных проникающих излучений, в частности в активных зонах атомных электростанций. Сущность изобретения заключается в том, что регистрируют фотоны, возникающие в результате конверсии поверхостных плазмон-поляритонов, вызванных проникающим излучением, на клиновидном краю пластины рабочего тела детектора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано для детекторования ионизирующих излучений, для контроля радиоактивности окружающей среды и дозиметрии сверхвысоких потоков ионизирующих излучений.

Современные дозиметры, как правило, используют специальные среды с большим временем памяти ионизации или физико-химическим изменением среды. Твердотельные и газовые детекторы ионизирующих излучений регистрируют заряды, образованные ионизирующим излучением. Чтобы сохранить свободные заряды на время регистрации, среда (твердое тело, газ) должна отвечать жестким требованиям либо по чистоте приготовления, либо по химическому составу. В сильных полях ионизирующих излучений среды, однако, претерпевают физические и химические изменения (старение), которые приводят к ухудшению характеристик детектора.

В качестве прототипа выбран детектор на основе наиболее радиационно стойкого материала для измерения ионизации алмаза [1]. Детектор представляет собой твердотельную ионизационную камеру, в которой под действием ионизирующего излучения рождаются электроны и дырки. Они дрейфуют к проводящим электродам, находящимся под различными электрическими потенциалами. Сила тока пропорциональна интенсивности излучения. Беспримесный алмаз выдерживает дозы облучения примерно до 10¹⁵нейтронов/см² [2]. Однако с ростом дозы его характеристики, прежде всего выход ионизации или ток, резко ухудшаются (ток падает). Кроме того алмазы, даже синтетические, дороги и требуют технологию высокой чистоты производства. С другой стороны известно, что большинство металлов не меняет своих характеристик при дозах, значительно превосходящих предельные дозы для алмаза (примерно до 10¹⁹ нейтронов/см² для конструкционной стали [2]). Металлы, однако, имеют очень малое время сохранения свободных зарядов и практически не пригодны для регистрации ионизационных сигналов.

Задачей, решаемой изобретением, является расширение класса материалов для измерения ионизации в детекторе и повышение его радиационной стойкости. Поставленная задача решается следующим образом.

Известно, что проникающие излучения вызывают появление плазмонов, электронов и других квазичастиц в твердом теле. Плазмон-поляритонами (ПП) называют квазичастицы, которые возникают в результате взаимодействия фотонов и электронов в твердом теле, в частности в металле. Поверхностные ПП (ППП) распространяются как поверхностная электромагнитная волна с импульсом, превосходящим импульс объемных ПП, вдоль границы твердого тела (металл) и газа (вакуума) [2]. ППП подразделяются на быстрые (волны Ценника) и медленные (волны Фано). Последние достаточно хорошо изучены экспериментально [3]. Если ППП распространяются вдоль поверхности твердого тела (металла), то при подходе к клиновидному ребру они частично выходят наружу, преобразуясь в фотоны. Экспериментально наблюдалась ППП - фотон конверсия на краях нагретых металлических пластин [4, 5].

Предлагаемый способ свободен от недостатков, характерных для детекторов, измеряющих ионизацию напрямую, поскольку в нем регистрируются конечные возбуждения тепловой природы, а именно ППП, которые возникают в результате поглощения любых начальных квазичастиц (электронов, фотонов, плазмонов), образованных проникающим ионизирующим излучением. Тем самым резко расширяется круг материалом, которые могут быть использованы в качестве рабочего тела детектора. В частности, ими могут быть особо радиационно стойкие металлы или твердые оксиды.

Предложенный способ реализуется с помощью устройства, схема которого изображена на фиг.: 1 - проникающее излучение, 2 - рабочее тело детектора, 3 - область распространения ППП, 4 - клин преобразования ППП в фотоны, 5 - фотоны, 6 - регистратор фотонов.

В данном устройстве предлагается использовать ППП - фотонную конверсию для регистрации проникающих излучений широкого спектра частиц, интенсивности и энергий. Устройство представляет собой вытянутую пластину твердого тела (2) с клиновидным краем (4), помещенную в зону проникающего излучения (1). В качестве твердого тел можно использовать металл или твердый оксид с существенно повышенной по сравнению с алмазом радиационной стойкостью. Клиновидный край просматривается регистратором фотонов (тепловизором, фотоумножителем и т.п.).

Литература

1. Bauer С., Baumann I., Colledanib C. et al. Nucl. Inst. and Meth. A 367 (1995) 207-211.

2. Радиационная стойкость материалов. Справочник, под ред. В.Б. Дубровского, М., 1973.

3. Агранович В.М., Миллс Д.Л. (ред.) Поверхностные поляритоны:

Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред. Наука, 1985.

4. Zayts A.V., Smolyaninov I.I., Maradunin A.A., Phys. Rep., 408 (2005) 131.

5. Latyshev A.N. et al., J. Opt. Soc. Am., B26 (2009) 397.

6. Зон В.Б., Зон Б.А., Клюев В.Г. и др., УФН 181 (2011) 305.

1. Способ регистрации проникающих излучений с помощью радиационно стойкого детектора, отличающийся тем, что регистрируют фотоны, возникающие в результате конверсии поверхостных плазмон-поляритонов, вызванных проникающим излучением, на клиновидном краю пластины рабочего тела детектора.

2. Способ регистрации проникающих излучений по п.1, отличающийся тем, что рабочее тело детектора в виде пластины с клиновидным краем выполнено из радиационно стойкого металла.

3. Способ регистрации проникающих излучений по п.1, отличающийся тем, что детектор выполнен в виде мозаичной структуры, набранной из отдельных пластин с клиновидным краем.

Изобретение может быть использовано при изготовлении систем визуализации в компьютерных томографах. Сцинтилляционный материал содержит модифицированный оксисульфид гадолиния (GOS), в котором приблизительно от 25% до 75% гадолиния (Gd) замещено лантаном (La) или приблизительно не более 50% гадолиния (Gd) замещено лютецием (Lu).

Способ автоматического измерения активности радионуклидов в газообразных средах и устройство для его реализации // 2513653

Изобретение относится к средствам спектрометрических измерений и может быть использовано в атомной энергетике для измерения активности радионуклидов в высокоактивных газообразных средах.

Устройство для определения максимальной энергии электронов // 2502086

Предложено устройство для определения максимальной энергии электронов. Устройство содержит фильтр из электропроводящего материала с малым атомным весом и известной зависимостью пробега электронов от их энергии и детектор для регистрации электронов.

Способ стабилизации спектрометрического тракта сцинтилляционного блока детектирования гамма-излучения по реперному пику // 2495453

Изобретение относится к радиационному приборостроению и экспериментальной ядерной физике. Сущность изобретения заключается в том, что излучение регистрируют в N>2 смежных каналах, расположенных так, чтобы включать в себя реперный пик, определяют средние значения частот следования импульсов FN во всех каналах, сравнивают между собой полученные в двух заранее выбранных двух ближайших к вершине реперного пика смежных каналах значения FN и по результатам сравнения формируют основной управляющий сигнал коррекции коэффициента передачи детектирующего тракта, при этом значения границ смежных каналов выбирают пропорциональными членам возрастающей геометрической прогрессии со знаменателем Q, вычисляют нормированные значения средних частот следования импульсов во всех каналах FN(норм)=FN/QN-1, определяют канал, в котором значение FN(норм) максимально, и, если этот канал не окажется одним из заранее выбранных двух ближайших к вершине реперного пика смежных каналов, вырабатывают предварительно установленный для каждого прочего канала дополнительный сигнал коррекции коэффициента передачи детектирующего тракта.

Комбинированный полупроводниковый детектор рентгеновского излучения // 2490667

Изобретение относится к технике регистрации ионизирующего излучения, в частности к детекторам рентгеновского излучения. .

Многоканальный газовый электронный умножитель // 2488140

Изобретение относится к технике регистрации ядерного излучения с использованием газовых координатно-чувствительных детекторов, работающих в лавинном режиме, и может быть использовано в ядерной физике.

Войсковой многофункциональный унифицированный комплекс из трех моноблочных устройств для дозиметрического контроля // 2482512

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

Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата (ка) // 2479829

Электронная кассета для рентгеновского получения изображений // 2479003

Изобретение относится к электронным кассетам для получения рентгеновского изображения. .

Локальная позитронная эмиссионная томография // 2471204

Изобретение относится к области позитронной визуализации и реконструкции данных, собираемых в процессе позитронной эмиссионной томографии (PET). .

Автономный приемник рентгеновского и ультрафиолетового излучения // 2522737

Использование: для регистрации рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что автономный приемник для регистрации рентгеновского и ультрафиолетового излучения включает металлический корпус, прозрачную диэлектрическую подложку, фоточувствительный слой из АФН-пленки и металлические контакты, при этом между прозрачной диэлектрической подложкой и металлическим корпусом помещено отражающее покрытие, приемник снабжен полусферической зеркальной крышкой, имеющей окно, прозрачное для рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Технический результат: повышение чувствительности при регистрации рентгеновского и ультрафиолетового излучения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Алмазный детектор // 2522772

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано для регистрации ядерных излучений, например, для регистрации спектров быстрых нейтронов в экспериментальных исследованиях и на объектах ядерной энергетики. Алмазный детектор содержит чувствительный к ядерному излучению элемент, выполненный в виде алмазной пластины с контактами, размещенными противоположно на двух плоскостях алмазной пластины, имеющими большую площадь, токовводы, соединенные с соответствующими контактами на алмазной пластине с помощью проволочек, и корпус, при этом в алмазный детектор дополнительно введены оправка из высокотемпературного изоляционного материала, например, сапфира с отверстием, размеры которого соответствуют размерам алмазной пластины, и пружина, токовводы выполнены в виде плоских пружин, проволочки соединены с контактами на алмазной пластине и токовводами посредством сварки, например, ультразвуковой микросварки, а корпус выполнен совместимым с триаксиальной линией связи. Технический результат - расширение области применения и повышение надежности. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Дрейфовая камера для работы в вакууме // 2529456

Изобретение относится к газовым ионизационным многопроволочным координатным детекторам, в частности к дрейфовым камерам с тонкостенными дрейфовыми трубками (строу), предназначенным для работы в вакууме, и может быть использовано в экспериментальной ядерной физике для регистрации и определения координат заряженных частиц, проходящих через объем камеры. Дрейфовая камера для работы в вакууме включает цельное кольцо с множеством парных соосных отверстий, расположенных на его боковой поверхности, и тонкостенные дрейфовые трубки с анодными проволоками вдоль их оси, с обоих концов снабженные герметично закрепленными в них самоцентрирующимися наконечниками с изоляционными вставками внутри, вместе с трубками вакуумно-плотно вставленными в дополнительные втулки, которые также вакуумно-плотно, но с возможностью перемещения, установлены в отверстия камеры, а наконечники служат также и для подвода к трубкам газовой смеси, высокого напряжения на анод и вывода электрических сигналов, при этом каждая трубка соединена с двух сторон с системой подачи газовой смеси через энергонезависимые защитные клапаны, снабженные входными и выходными штуцерами, а каждый клапан при этом выполнен в виде вертикально расположенного полого цилиндра с конусным отверстием в его нижней части, в котором соосно ему расположена пробка, образующая в нем зазор и выполненная с возможностью вертикального перемещения вдоль оси конусного отверстия и служащая для перекрытия клапана, при этом все клапаны соединены с дрейфовыми трубками со стороны конусного отверстия. Технический результат - повышение надежности вакуумной камеры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Сегментация сердца при формировании изображений сердца в покое и при нагрузке // 2531969

Изобретение относится к медицине, а именно к способам и системам для формирования изображения. Пациенту в покое инъецируют первый изотопный радиоактивный индикатор. После первого периода поглощения пациент получает нагрузку и ему инъецируют второй изотопный радиоактивный индикатор. После периода поглощения второго изотопного радиоактивного индикатора первые и вторые данные изотопного формирования изображений одновременно определяются посредством устройств получения данных. Первые и вторые данные изотопного формирования изображений реконструируют в первое изображение или изображение в состоянии покоя, второе изображение или изображение в состоянии нагрузки, и опционально в комбинированное первое и второе изотопное изображение. Изображение с лучшей статистикой изображения сегментируют для генерации параметров сегментации, эти параметры сегментации применяют как к первому изображению или изображению в состоянии покоя, так и ко второму изображению или изображению в состоянии нагрузки. Таким образом, изображение, статистические показатели изображения которого могут оказаться слишком низкими для точной сегментации, точно сегментируют посредством генерации двух, по существу, выровненных изображений и применения одних и тех же параметров сегментации к ним обоим. Система выполнена с возможностью осуществления способа формирования изображений. Использование изобретения обеспечивает выравнивание изображений, соответствующих различным изотопам/радиоактивным индикаторам, а также усовершенствованную пропускную способность для пациентов. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ регистрации ионизационного сигнала в эмиссионных детекторах излучений // 2532859

Изобретение относится к области низкофоновых экспериментов по поиску редких событий, например взаимодействий темной материи с обычным веществом, и может быть использовано для экспериментов по исследованию взаимодействия нейтрино (антинейтрино) с энергией 1-100 МэВс веществом. Способ регистрации ионизационного сигнала в эмиссионных детекторах излучений включает создание электрического поля в жидком ксеноне, подтягивание электронов ионизации к поверхности раздела жидкость - насыщенный пар, вытягивание (эмиссию) электронов ионизации в газовую фазу и последующую их регистрацию в газовой фазе, при этом в жидком ксеноне растворяют электроотрицательное вещество, обладающее высоким коэффициентом захвата для электронов ионизации, термализованных под поверхностью раздела жидкого и газообразного ксенона, и обладающее одновременно низким коэффициентом захвата для дрейфующих в жидком ксеноне электронов ионизации. Технический результат - существенное уменьшение фона от задержанных подповерхностных электронов, уменьшение энергетического порога регистрации и повышение чувствительности. 1 ил., 1 табл.

Способ градуировки дозиметров гамма-излучения // 2537512

Изобретение относится к области метрологического обеспечения измерений доз гамма-излучения с помощью дозиметров, в которых используются газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. Сущность изобретения состоит в том, что способ градуировки дозиметров гамма-излучения, в которых используются газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера, заключающийся в установлении соотношения между показанием градуируемого дозиметра и измеренной дозой с помощью образцового средства измерений, при этом дозиметры облучают в модельном поле гамма-нейтронного излучения, подобном по энергетическому спектру нейтронов и отношению дозы нейтронов к дозе гамма-излучения радиационному полю, для измерений доз в котором предназначены градуируемые дозиметры. Технический результат - повышение точности измерения дозы гамма-излучения в смешанных гамма-нейтронных полях. 1 ил., 1 табл.

Единый сервер радиационного контроля и система радиационного контроля // 2549028

Изобретение относится к системам радиационного контроля. Технический результат заключается в обеспечении возможности контроля доз радиации, получаемых на разных предприятиях. Система содержит: блок передачи данных, выполненный с возможностью связи с каждым контроллером объектов, устройство управления результирующими данными, выполненное с возможностью сбора данных о дозах радиации сотрудников, работающих с радиацией и которые входят и выходят из зон контроля радиации предприятий, работающих с радиацией. Устройство управления результатом/данными выполнено с возможностью управления собранными данными о дозах радиации для каждого сотрудника, работающего с радиацией. Устройство управления основной таблицей сотрудников, выполненное с возможностью управления регистрационными данными сотрудников, работающих с радиацией, для каждого предприятия, работающего с радиацией, в единой основной таблице сотрудников. Когда сотрудника, работающего с радиацией, регистрируют для нескольких предприятий, работающих с радиацией, устройство управления основной таблицей сотрудников группирует регистрационные данные для предприятий, работающих с радиацией, на основе даты первичной регистрации, которая является одной из дат регистрации для предприятий, работающих с радиацией. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ биопсии сигнального лимфоузла у больных раком молочной железы // 2549488

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической онкологии и радионуклидной диагностике, и может использоваться при биопсии сигнальных лимфоузлов (СЛУ) у больных раком молочной железы. Способ проводят с помощью оптической навигационной системы с внутриопухолевым введением меченого коллоидного радиофармпрепарата (РФП), для чего через 3-5 мин после введения РФП производят динамическое сцинтиграфическое исследование подмышечных, парастернальных, над- и подключичных лимфоузлов со стороны локализации опухоли молочной железы. Причем повторяют его в течение 20-30 мин с интервалом 5-10 мин. Выявляют момент появления первого лимфоузла, накапливающего РФП, и рассматривают его в качестве СЛУ. В момент появления сцинтиграфического изображения СЛУ на кожные покровы больной накладывают 4-5 маркеров меток, которые используют при регистрации навигационной системы и располагают: первый маркер - в районе головки плечевой кости, второй - по lin. ах. anterior так, чтобы он не мешал при выполнении биопсии, но при этом был доступен для регистрации перед началом операции, третий - у основания рукоятки грудины, четвертый - на 3-5 см ниже третьего. В случае фиксации пятого маркера его положение жестко не регламентируют. Одновременно устанавливают топографию СЛУ с помощью ОФЭКТ-КТ - эмиссионной компьютерной томографии с последующей рентгеновской компьютерной томографией. При невозможности экспорта объемных зон интереса на ОФЭКТ-КТ изображениях устанавливают топографию СЛУ по отношению к прилегающим анатомическим структурам и полученную информацию переносят в оптическую навигационную систему для идентификации и точного нахождения СЛУ при выполнении биопсии. Способ позволяет идентифицировать истинный СЛУ, определить его точную топографию и с помощью оптической навигационной системы произвести его удаление, избежав неоправданного удаления лимфоузлов второго и третьего порядка. 1 ил., 1 пр.

Способ изготовления матрицы фоточувствительных элементов плоскопанельного детектора рентгеновского изображения // 2549565

Изобретение относится к области медицинских исследований с использованием рентгеновского излучения. Способ изготовления матрицы фоточувствительных элементов плоскопанельного детектора рентгеновского изображения, где каждый фоточувствительный элемент, включающий фотоприемную часть и подложку, размещают на общей подложке с обеспечением плоскостности фоточувствительной поверхности матрицы и фиксируют посредством клея, предварительно нанесенного на указанную подложку, при этом перед размещением фоточувствительных элементов на общей подложке в ней выполняют технологические отверстия, упорядоченно расположенные, по меньшей мере, на части площади общей подложки, соответствующей площади подложки каждого фоточувствительного элемента; устанавливают подложку на эталонной плоскости, имеющей средства прижима и обеспечивающей компенсацию неплоскостности общей подложки путем создания усилия прижима, при этом, по крайней мере, часть средств прижима выполнена в виде упорядоченной совокупности выступов, соотнесенных с упомянутыми технологическими отверстиями, и выполненных с возможностью приложения через них в осевом направлении силы прижима; размещают выступы в указанных технологических отверстиях, причем высота указанных выступов выполнена с возможностью обеспечения плоскостности фоточувствительной поверхности матрицы; затем на них устанавливают и временно фиксируют фоточувствительные элементы, опускают плоскость с установленными на указанных выступах фоточувствительными элементами до их контакта с клеем и выдерживают до полного отверждения клея. Технический результат - повышение степени плоскостности фоточувствительной поверхности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ двухэнергетической оценки средней плотности и эффективного атомного номера многокомпонентных материалов // 2558001

Изобретение относится к проблеме радиационного анализа материалов, конкретно к способам численной оценки плотности и эффективного атомного номера твердых и жидких многокомпонентных материалов. Способ двухэнергетической оценки средней плотности и эффективного атомного номера многокомпонентных материалов позволяет определять данные параметры в материалах, состоящих из любого количества компонентов, без априорной информации об их характеристиках. Предложенный в изобретении безкалибровочный способ позволяет получить несмещенные оценки плотности и эффективного атомного номера многокомпонентной структуры (без ограничения на количество компонентов) в отсутствии априорной информации о плотности и эффективном номере входящих в нее компонентов. 12 ил.