Устройство для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения
Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в ядерно-физических экспериментах. Устройство для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения содержит детекторы из металлического корпуса и коллектора, отделенного от корпуса водородосодержащей и не содержащей водород диэлектрическими пластинами, причем детекторы расположены на поверхности сферической оболочки и закреплены на ней со стороны пластины, не содержащей водород, поверхность детекторов ориентирована ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке закрепления детектора, а коллекторы детекторов подключены к электроизмерительным приборам. Технический результат – определение направления на источник импульсного нейтронного излучения.
Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в ядерно-физических экспериментах.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог (патент США 3293436, класс 250-83, 1966 год), согласно которому для определения направления на точечный источник рентгеновского излучения применяется устройство, в котором детектор рентгеновского излучения расположен внутри корпуса, обеспечивающего эффективное поглощение рентгеновского излучения со всех направлений, кроме одного обозначенного узким отверстием в корпусе. Вращением устройства добиваются максимума показаний детектора внутри корпуса. Достигнутое таким путем положение соответствует направлению на точный источник рентгеновского излучения. Недостатком устройств подобного рода является значительный вес и габариты корпуса, требуемые для эффективного ослабления рентгеновского излучения.
Известно защищенное авторским свидетельством изобретение - аналог 448814 А1, класс H01J 39/28, 1973 год «Детектор направления на точечный источник гамма-излучения» (Б.А. Шилобреев, М.В. Яковлев, Н.А. Данилов), согласно которому детектор выполнен в виде многослойного сэндвича, внутри которого расположены накопители заряда в двух специально выбранных пространственных положениях. Накопители соединены между собой электрически через регистрирующий прибор. Такая конструкция детектора позволяет получить функциональную зависимость тока между накопителями от угла ориентации детектора на источник гамма-излучения. Зависимость регистрируемого тока от угла ориентации детектора имеет положительный максимум, точку изменения знака и отрицательный минимум, положение которых не зависит от спектрального состава гамма-квантов в области энергий более 0,3-0,4 МэВ. Недостатком детектора является то, что его конструкция и принцип работы не позволяют проводить аналогичные измерения при воздействии потоков нейтронного излучения.
Известно защищенное авторским свидетельством изобретение-прототип 713293 А1, класс G01T 3/00, 1978 год «Детектор мононаправленного нейтронного излучения» (М.В. Яковлев, И.С. Терешкин, Г.В. Кулаков, Н.А. Комаров). Конструкция детектора содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены пластина-рассеиватель из водородосодержащего материала, металлическая пластина-коллектор и электроизолирующая пластина из материала, не содержащего водород. Коллектор подключен к электроизмерительному прибору. Принцип действия детектора основан на измерении тока протонов отдачи, образующихся в результате упругого рассеяния нейтронов на ядрах атомов водорода в облучаемом материале-рассеивателе.
При облучении детектора нейтронами со стороны пластины-рассеивателя сигнал коллектора, в основном, определяется сбором заряда протонов отдачи и имеет положительную полярность. При облучении нейтронами с противоположной стороны сигнал детектора имеет отрицательную полярность и определяется отрицательным объемным зарядом, который образуется вблизи коллектора в приграничной области пластины-рассеивателя за счет оттока из этой области протонов отдачи. Так же, как и в случае детектора направления на источник гамма-излучения, зависимость регистрируемого тока от угла ориентации в детекторе-прототипе имеет положительный максимум, точку изменения знака и отрицательный минимум. Детектор может быть использован для определения направления на постоянно действующий (статический или пульсирующий) источник нейтронного излучения. Недостаток изобретения-прототипа состоит в том, что детектор с водородосодержащим рассеивателем не позволяет определить направление на источник импульсного нейтронного излучения.
Целью предлагаемого изобретения является определение направления на источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения.
Указанная цель достигается в устройстве, которое содержит набор детекторов из металлического корпуса и коллектора, отделенного от корпуса водородосодержащей и не содержащей водород диэлектрическими пластинами. Детекторы расположены на поверхности сферической оболочки и закреплены на ней со стороны пластины, не содержащей водород. Поверхность детекторов ориентирована ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке закрепления детектора. Коллекторы детекторов подключены к электроизмерительным приборам.
Обоснование практической реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. При равной площади детекторов амплитуда сигналов пропорциональна косинусу угла падения регистрируемого нейтронного излучения. Максимум сигналов соответствует действию потока нейтронов по нормали к поверхности детекторов. В таком случае направление на источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения будет совпадать с направлением линии, соединяющей диаметрально противоположные детекторы, в которых зарегистрированы максимальные амплитуды положительного и отрицательного сигналов. При этом источник нейтронов расположен со стороны детектора, фиксирующего положительную полярность сигнала. Пренебрегая поглощением нейтронов в материалах конструкции заявляемого устройства, можно полагать, что по абсолютному значению сигналы диаметрально противоположных детекторов будут приблизительно равны между собой.
Таким образом, работоспособность заявляемого устройства не вызывает сомнений.
Устройство для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения, содержащее детекторы из металлического корпуса и коллектора, отделенного от корпуса водородосодержащей и не содержащей водород диэлектрическими пластинами, причем детекторы расположены на поверхности сферической оболочки и закреплены на ней со стороны пластины, не содержащей водород, поверхность детекторов ориентирована ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке закрепления детектора, а коллекторы детекторов подключены к электроизмерительным приборам.
