Гамма-спектрометр

 

ОП ИСАНИЕ

; ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К АВТОБУСНОМУ СВИДВПЛЬСТВУ (Sl) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлеио14.07.7 S (21) 2157964/25

Союз Советских

Социалистических

Республик (i i) 556651

2 (5() М. Кл.

С 01 т 1/00 с присоединением заявки №(23} ПриоритетГасударствеинв1й комитет

Совета Министров СССР

as делам изобретений

1 и открытий

1 ! (43) Опубликовано15,08.78.Бюллетень №30

i (45) Дата опубликования описания тт.оЬЛЬ (53) УДК 539.1. .07/074.5 (088.8) (12) Авторы изобретения

P. П. Мещеряков и Б. Ж. Жалсараев

Научи< исследовательский институт ядерной фиаяки, электроники ввт м атики г---- — -- .- — - ) 1

" ..Ъ

1 — I

- ..-- 1 (71)3аивитель (54) ГАММА-.СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к измерению гамма-излучения полупроводниковыми детекторами, и может использоваться в ядерной физике, активационном анализе и в других областях науки и техники, где требуется исследование спектрального состава и интенсивности гам ма -излучения. П реимущественная область использования — спектроско.пия гамма-излучения, содержащего в своем составе жесткие гамма-кванты (например, гамма-кванты от реакции типа и, г; р,т и т. п.).

Известны многодетекторные гамма-спектрометры с анализирующими полупроводниковыми детекторами (ППД), которые характеризуются высокой разрешающей способностью по энергии.

Однако они мало эффективны и диапазон энергии регистрируемого излучения ограничен.

Наиболее близким техническим решением является гамма-спектрометр, содержащий анализирующий детектор, окруженный двумя боковыми детекторами, два дифференциальных дискрн ми патера, схему тройных совпадений и анализатор амплитуд импульсов.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность, определяемая малой вероятностью тройных совпадений, а также ограниченный диапазон измерения.

Цель изобретения — увеличение эффективности и расширения диапазона измерения.

Это достигается тем, что в гамма-спектрометр введен блок отбора и перераспределения, содержащий схему двойных совпадений, нормально открытую и выходную схемы про10 . пускания, нормализатор амплитуд и сумматор, причем выход анализирующего детектора и объединенные выходы боковых детекторов подключены к входам схемы двойных совпадений, выход которой подключен

15 через нормально открытую схему пропускания к запирающему входу выходной схемы пропускания, а к запирающему входу нормально открытой схемы пропусканья подключен выход схемы тройных совпадений, выход аналнзиру1дщего детектора подключен зо к одному из входов сумматора, к второму входу которого подключен через нормализатор амплитуд выход схемы тройных совпадений, а выход сумматора подклк>чен через выходную схему пропускания к входу анаJIH33Topd амплитуд импульсOB.

556651! l;l фи!. ш>казана блок-схема гаммаспектромегра; на фиг. 2 -- зависимость эффективности от энергии излучения.

Гамма-спектрометр содержит анализируюший ППД 1 с высоким энер! етическим разрешением и боковые сцин.п!лляцио!!ные детекторы 2. Коллнмированное гамма-излучение падает на ППД 1; который расположен в цилиндрической по 7ocTII, образованной сцинтилляторами детекторов 2. Боковые детекторы 2 слу)кат для регистрации рассеянных из ППД 1 гамма-квантов. 1-!а блок-схеме спектрометра показ lf fbi также 3klcKplDIIIнаторы 3, схема 4 тройных совпаден!IH, анализатор 5 амплитуд импульсов и блок 6 отбора и перераспределения, в который входят схема 7 двойных совпадний, схемы 8 и 9 пропускания, НорМВ.7II«kïoð 0 амплитуд и сум»атор 11. Выход Г1ПД 1 подключен к входам схем 4 и 7 и к сумматору !!. Bblxoды де е(<-;-ров 2 lерез д11СKpHMHkfaTopbl 3, 20 настроенные на пики аннигиляционного излучения. подключеflhl к соответст«vfoITilfм Входам схемы 4. Другие выходы детекторов 2, объединенные в один общий тракт, подключены к одному из входов схемы 7 двойных совпадений, выхо! которой подключен через 25 схему 8 пропускания к управляющему входу выходной схемы 9 пропуекания.

Выход схемы 4 тройных совпадений подклочеH K управляющему входу схемы 8, а также через нормализатор 10 к Одному из

«ходов сумматора 1, а вых(?д последнег0 подан через схему 9 пропуска«НИ на вход анализатора 5 амплитуд импульсов.

При таком саед i!le! HH схем блока 6 на

Bxo;i, анализатора 5 пропускаются импульсы юлного поглошен!!я B отличие or lip(>To7Hи а, в котop0)l импульсы llол ного !Iог, !Оше111!я

1?erнСТ1?If!?3 IОТСН. Пpll BTOXI THK?KC шестьляется, B случае образования пар, II(рераспределепие пмгг льс013 из г>б.7((ст!! ш(ка

:войной утечки анн!!п ляпис>нных квантов « пик и(?диого пог,ц>щения в аппаратур«им спектре, à;!мпульсы неполного !!оглошсkfll5i

oT co(>bI I11H K0xlI1ToHoBcKoi 1?асс(.Янин исK(lloчак>тся из реп!страции в анализаторе i). .Гамма-спектромстр работает следуюшим образом. 45

Га 1< KHK в ocfloBB и!?Оцебсса )|. Ги ст1? а ц)lп

Г а м м а - и в а и то в B (I B ò ñ p I I B, (де т (. I< To p o B 7 сжат в Основном три вида взаимодейств!!я гамма-квантов с в(шеством — фотоэффект, комптон-эффект и образование пар. В завиCl

K (?? l l l To kl o Bc h l l 1? и с с(. Я н и 0 го кванта, 11л и B I |!лет анн!!п!ляцион!!ых к«антов из Bíà Ikf3lfруюшего д ТеКТора 1. 1!оэтому работу спек55 трометра рассмотрим для Bl fix трех разли IНЫХ СЛУ IBC«.

В случае пол!юго нагло«!ения энерп!и реп!стрируемого I ам»а-кванта в анализирую«(еч Г1ПД 1 на выходах,(стекторов 2 и»п».1 ьсы 0Tс3тств»!От, 11 !l õ! И»,, 11>с анализlfpx ю — 60 щего ППД 1 проходит через линейнь!й сумматор 11, сохраняя амплитуду, соответствующую энергии гамма-кванта, и далее проходит через нормально открытую выходную схему 9 пропускания к анализатору 5 амплитуд импульсов. За счет пропускания этих импульсов увеличивается эффективность и расширяется диапазон измерения по сравнен ию с прототипом.

В случае образования пар в ППД 1, если оба аннигиляционных кванта поглотятся в этом же детекторе, то работа устройства не отличается от рассмотренного выше случая полного погло(цения энергии регистрируемых квантов ППД, т. е. при этом в боковых детекторах не регистрируется рассеянное излучение, и схемы 4 и 7 совпадений не срабатывает, а импульс ППД беспрепятственно проходит через сумматор 11 и схему 9 пропускания к анализатору 5 импульсов. Вылет двух квантов и их поглощение в боковых детекторах 2 выделяется дифференциальными дискриминаторами 3, окна которых настраиваются на аннигиляционные пики, и схемой 4 тройных совпадений. При этом для выделенных событий выходной импульс схемы 4 запирает схему 8 пропускания и выходная схема 9 пропускания остается открытой. Одновременно нормализатор 10 вырабатывает импульс с амплитудой, соответствую!|,и суммарной энергии двух аннигиляцио!|ных квантов. Этот импульс складывается с импульсом от ППД в линейном сумматоре 11, за счет чего импульс ППД, соответствующий по амплитуде пику двойной утечки аннигиляционных квантов, приобретает величину, соответствующую полной энергии регистрируемого кванта. Этот суммарный импульс проходит через схему 9 пропускания и регистрируется, следовательно, у)ке в области пика полного поглошения в а ппаратурном спектре.

В тех случаях, когда не происходит срабатывания схемы 4 тройных совпадений, срабатывает только схема 7 двойных совпадений, т. е. при вылете только одного аннигиляционного кванта или неполном поглошении в боковых детекторах 2 хотя бы одного из обоих квантов работа спектрометра не отличается от случая комптоновского рассеяния. При этом импульс с выхода схемы 7 проходит через схему 8 пропускания и запирает выходную схему 9 пропускания, что предотврашает от регистрации в анализаторе 5 импульсов однократного вылета или импульсов комптоновского рассеяния аннигиляционных квантов.

В случае комптоновского рассеян!!я гамма-кванта в боковой детектор 2 или неполного погло!цения аннигиляционных квантов в нем, схема 4 тройных совпадений не срабатывает, так как дифференциальные дискриifllHBTopbl 3 в каналах боковых детекторов 2 настроены на аннигиляционные пики. Сра556651

10 ь о>

3 1

М г!.

Ь

Со«та в и гол ь В. Ф и. и<и<сов

Техред О.,1 <он;<я Корректор, l.,уйл<и<и l«око

Тираж 702 Подписное (1НИИПИ Государственного ко><и-<>I наб.> д. -I,5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. lip

Редактор Л. Г(исьмаи

За каз 4536152 батывает только схема 7 двойных совпадений и своим выходным импульсом, проходящим через открытую схему 8 пропускания, запирает выходную схему 9 пропусканпя.

Поэтому импульсы неполного поглощения с 5 выхода анализиру!огцего ПГ1Д 1, прошедшие через сумматор 11, не проходят через запертую схему 9. Таких! образом, импульсы, приводяшие к непрерывному фоновому распределению и импульсы пика вылета одного ан10 нигиляционного кванта не регистрируются в анализаторе 5, чем обеспечивается простая форма аппаратурной линии спектрометра.

На фиг. 2 приведены расчетная кривая эффективности предлагаемого гамма-спек- 1S трометра (кривая 12) и прототипа (кривая

13) в относительных единицах. Видно, что кривая 12 эффективности предложенного спектрометра лежит выше кривой 13 эффективности прототипа и охватывает больший диапазон энергий гамма-квантов.

Достоинством предлагаемого гамма-спектрометра является возможность повышения эффективности без увеличения об.ьема полупроводникового анализпру!огцего детектора и без ухудшения разреп!аюшей способности.

Фор,11ула изобретения

Гамма-спектрометр, содержаший анатп1зиру!о!цпй детектор, окруженный двумя ооковымп детекторами, два дифференциальных дискриминатора, схему тройных совпадений и анализатор амплитуд импульсов, от.1ичаюи(ийся тем, что, с целью увеличения эффективности и расширения диапазона измерения, гамма-спектрометр имеет блок отбора и перераспределения, содержащий схему двойных совпадений, нормально открытую и выходную схемы пропускания, нормализатор амплитуд и сумматор, причем выход анализируюгцего детектора н объединенные выходы боковых детекторов подключены к входам

cxciII>I 3BoHIII>I.. совпадений, выход которой подключен через нормально открытую схему пропускания к запирающему входу выходной схемы пропускания, а к запираюгцему входу нормально открытой схемы пропуска ия подключен выход схемы тройных совпадений, выход, анализирующего детектора подключен к одному из в одов сумматора, к второму входу которого подключен через нормализатор амплитуд выход схемы тройных совпадений, а выход сумматора подключен через выходную схему пропускания к входу анализатора амплитуд импх lbcoB.

0 1 z з s 0 1 г е 10

»варги, юг<1

<7>иг г