Детектор нейтронов

Изобретение относится к средствам регистрации нейтронов и может использоваться в ядерной электронике, в частности в приборах радиоактивного каротажа для исследования нефтяных и газовых скважин в процессе бурения. Детектор нейтронов содержит фотосенсорный элемент и сцинтиллятор в контейнере из светоотражающего материала, оптически соединенный с фотосенсорным элементом, при этом сцинтиллятор представляет собой отвержденную смесь порошкового сцинтиллятора и силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления. Технический результат – повышение надежности детектора нейтронов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам регистрации нейтронов и может использоваться в ядерной электронике, в частности в приборах радиоактивного каротажа для исследования нефтяных и газовых скважин в процессе бурения.

Известны газонаполненные детекторы нейтронов (Резванов Р.А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин. Учебник для вузов. М. Недра. 1982. с. 75-82).

Недостатком таких детекторов являются низкая их надежность при использовании их в условиях повышенных вибраций при исследовании нефтяных и газовых скважин в процессе бурения.

Известны сцинтилляционные детекторы ионизирующих излучений, содержащие сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), схему питания ФЭУ и схему съема сигнала (Матвеев В.В., Хазанов Б.И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М., Атомиздат.1972, с. 336). Сцинтилляторы для них получают в результате спекания сцинтилляционного порошка или кристаллизации при высоких температурах и давлении. Сцинтилляторы, получаемые в результате применения этих процессов, являются достаточно хрупкими, что также ограничивает возможность их использования при исследовании нефтяных и газовых скважин в процессе бурения.

Наиболее близким по технической сущности является детектор (Патент US 7265357 В2, поданный 22 ноября 2005 г.), использующий сцинтиллятор, включающий смесь порошкового оксисульфида гадолиния (Gd2 O2S или GOS) и парафинового воска. Недостатком его является низкая надежность, связанная с невысокой температурой плавления парафинового воска, что недопустимо при исследовании нефтяных и газовых скважин в процессе бурения.

Цель изобретения - повышение надежности детектора нейтронов.

Поставленная цель достигается тем, что детектор нейтронов включает в себя фотосенсорный элемент и сцинтиллятор в контейнере из светоотражающего материала, оптически соединенный с фотосенсорным элементом. Сцинтиллятор включает в себя порошковый сцинтиллятор, смешанный с силиконовым герметиком с высоким коэффициентом преломления.

В качестве фотосенсорного элемента используется полупроводниковый фотоумножитель.

В качестве силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления используется силиконовый герметик LUMISIL @590/591.

В качестве порошкового сцинтиллятора используется ZnS(Ag) LiF(6Li).

На фиг. 1 представлена структурная схема детектора нейтронов.

Согласно фиг. 1 детектор нейтронов содержит сцинтиллятор 3, размещенный в контейнере из светоотражающего материала 2 и фотосенсорный элемент 1.

Сцинтиллятор изготавливается следующим образом. Силиконовый герметик является двухкомпонентным. Порошковый сцинтиллятор высыпается в емкость, содержащую компонент А силиконового герметика, и производится медленное перемешивание состава в течение не менее 5 минут. После этого добавляется компонент В и снова производится перемешивание. Готовая смесь заливается в контейнер из светоотражающего материала. Состав выдерживается до затвердения его. Использование жидкого состава при производстве сцинтиллятора позволяет согласовать конечную его форму с активной площадью фотосенсорного элемента.

Детектор нейтронов работает следующим образом.

При попадании медленного нейтрона, для регистрации которых и предназначен этот детектор, в область сцинтиллятора и столкновении его с молекулами LiF(6Li) протекает следующая ядерная реакция

n+6Li->4Не+3Н+4,79 МэВ

с испусканием α-частиц (4Не), которые, взаимодействуя с люминофором ZnS(Ag), что вызывает излучение фотонов, которые регистрируются фотосенсорным элементом, в качестве которого используется полупроводниковый фотоумножитель.

Силиконовый герметик с высоким коэффициентом преломления производится, например, компанией WackerChemie AG (www.wacker.com).

Широкий спектр полупроводниковых умножителей производится компаниями Hamamatsu (www.hamamatsu.com) и SensL Technologies Ltd. (www.sensl.com).

Использование силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления при изготовлении сцинтиллятора позволяет повысить надежность нейтронного детектора благодаря таким его свойствам, как отличные оптические характеристики и высокая эффективность, высокий уровень защиты от тепла, влаги и серной коррозии, ведущий к повышенной надежности конечного изделия, устойчивость к длительной работе при повышенной температуре.

Предлагаемое устройство реализовано и опробовано в лабораторных условиях, предполагается использование его при разработке и выпуске комплексной скважинной аппаратуры, что позволяет сделать вывод о «Промышленной применимости».

1. Детектор нейтронов, содержащий фотосенсорный элемент и сцинтиллятор в контейнере из светоотражающего материала, оптически соединенный с фотосенсорным элементом, отличающийся тем, что сцинтиллятор представляет собой отвержденную смесь порошкового сцинтиллятора и силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления.

2. Детектор нейтронов по п. 1, в котором в качестве фотосенсорного элемента используется полупроводниковый фотоумножитель.

3. Детектор нейтронов по п. 1, в котором в качестве силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления используется силиконовый герметик LUMISIL®590/591.

4. Детектор нейтронов по п. 1, в котором в качестве порошкового сцинтиллятора используется ZnS(Ag)LiF(6Li).



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в ядерной технике при изготовлении детекторов ионизирующих излучений. Исходное люминесцентное вещество на основе тетрабората лития получают нейтрализацией горячего раствора борной кислоты карбонатом лития, введением первой добавки с химическим элементом, встраивающимся в структуру каркаса синтезируемого люминесцентного вещества, первым прокаливанием до температуры, обеспечивающей освобождение синтезированного материала от летучих остатков, измельчением полученной шихты до размеров ее частиц 5-10 мкм, пропиткой измельченной шихты водно-спиртовым раствором второй добавки и вторым прокаливанием пропитанного материала.
Изобретение относится к области радиационных исследований. Спектрометр высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены мишень из материала, содержащего водород, и металлические коллиматор, плоские различной толщины фильтры-поглотители протонов отдачи и коллекторы заряда, сопряженные и равной площади с фильтрами-поглотителями протонов, коллекторы подключены к электроизмерительным приборам, все элементы спектрометра изготовлены из материалов с близким атомным номером, причем толщина мишени из материала, содержащего водород, выбирается менее пробега протонов отдачи с энергией, равной минимальному значению энергии нейтронов в составе анализируемого спектра, коллиматор имеет сотовую структуру с поперечным размером сот менее продольного размера, а соотношение продольного и поперечного размеров сот и толщина фильтров-поглотителей протонов определяются из условий по точности измерения распределения нейтронов по энергии и чувствительности измерительных трактов.
Изобретение относится к области радиационных исследований. Спектрометр высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены мишень из материала, содержащего водород, и металлические коллиматор, плоские различной толщины фильтры-поглотители протонов отдачи и коллекторы заряда, сопряженные и равной площади с фильтрами-поглотителями протонов, коллекторы подключены к электроизмерительным приборам, все элементы спектрометра изготовлены из материалов с близким атомным номером, причем толщина мишени из материала, содержащего водород, выбирается менее пробега протонов отдачи с энергией, равной минимальному значению энергии нейтронов в составе анализируемого спектра, коллиматор имеет сотовую структуру с поперечным размером сот менее продольного размера, а соотношение продольного и поперечного размеров сот и толщина фильтров-поглотителей протонов определяются из условий по точности измерения распределения нейтронов по энергии и чувствительности измерительных трактов.

Изобретение относится к композиционному материалу нейтронного сцинтиллятора. Материал включает нейтронный сцинтиллятор формулы Li6Mg1-xCexBr8, где 0<х<1, и связующее, имеющее показатель преломления, который по существу идентичен показателю преломления нейтронного сцинтиллятора.
Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в ядерно-физических экспериментах.

Изобретение относится к сцинтиллятору для использования в радиационном детекторе. Сцинтиллятор для высокотемпературных условий содержит кристалл типа кольквириита формулы LiM1M2X6, где M1 выбирают из щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr и Ba; M2 выбирают из Al, Ga и Sc; X - галоген.

Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для регистрации плотности потока мононаправленного нейтронного излучения при работе на ядерно-физических установках различного типа и назначения.

Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для регистрации плотности потока мононаправленного нейтронного излучения при работе на ядерно-физических установках различного типа и назначения.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. Сцинтилляционный детектор содержит сборку сцинтиллирующих волокон для регистрации гамма-излучения, тепловых и быстрых нейтронов в форме кольца, а также два фотоприемника, расположенные на противоположных торцах сборки сцинтиллирующих волокон в оптическом контакте с ними, при этом сборка сцинтиллирующих волокон выполнена в виде одного или нескольких лежащих друг на друге кольцевых слоев с общей осью, сцинтиллирующие волокна снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, расположены по окружности, сцинтиллирующие волокна для регистрации разных видов излучений располагаются в разных кольцевых слоях, противоположные торцы сцинтиллирующих волокон соединены оптически с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа сцинтиллирующих волокон.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано при создании радиационных детекторов. Цилиндрический позиционно-чувствительный детектор содержит множество сцинтилляторов, разделенных отражающим материалом, помещенным между сцинтилляторами, каждый сцинтиллятор находится в оптическом контакте с фотоприемником, при этом сцинтиллятор состоит из одного или нескольких цилиндрических наборов, составленных из сцинтиллирующих волокон, обеспечивающих регистрацию нейтронного или гамма-излучения, сцинтиллирующие волокна снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, противоположные торцы сцинтиллирующих волокон соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа сцинтиллирующих волокон.

Изобретение относится к средствам регистрации нейтронов и может использоваться в ядерной электронике, в частности в приборах радиоактивного каротажа для исследования нефтяных и газовых скважин в процессе бурения. Детектор нейтронов содержит фотосенсорный элемент и сцинтиллятор в контейнере из светоотражающего материала, оптически соединенный с фотосенсорным элементом, при этом сцинтиллятор представляет собой отвержденную смесь порошкового сцинтиллятора и силиконового герметика с высоким коэффициентом преломления. Технический результат – повышение надежности детектора нейтронов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх