Способ измерения температуры среды

 

Союз СееетсюаСоциалистичеааи е еспублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М К

G О! К 11/20 (22) Заявлено 21.11.77 (21) 2544329/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный нвмнтет ссса но делам нзебретеннй

N аткритнй (53) УДК 536.5 (088.8) Опубликовано 25.11.79. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 05.12.79 (72) Авторы изобретения

Ш. А. Вахидов, Б. Каипов, Г. А. Тавшунский и H. Гаппаров

Институт ядерной физики АН Узбекской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ

Изобретение касается измерения температур и может быть использовано в ядерной технике для измерения температуры в полях излучения.

Известны способы измерительной температуры с использованием термолюминесци- 5 рующих кристаллов с предварительным облучением кристалла гамма- или рентгеновским излучением Я

В одном из таких способов предварительно облученный гамма- или рентгеновским излучением кристалл CaFi — Ду помещают в измеряемую среду и по флуоресценции во время нахождения кристалла в среде судят о факте превышения одного определенного значения температуры, Однако этот способ не позволяет произ- 15 водить измерение температуры, так как наличие или отсутствие свечения позволяет определить только знак отклонения температуры среды от одного определенного значения температуры. Кроме того, он не пригоден для измерения температуры поля ядерного излучения, так как при помещении в поле ядерного излучения кристалл флуоресцирует вне зависимости от температуры.

Наиболее близким»и технической сущности к предложенному является способ измерения температуры, в котором термолюминесцентный дозиметр облучают определенным количеством радиации, экспонируют в измеряемой среде, нагревают данный дозиметр и по количеству светосуммы, освобожденной из одного м-ксимума термического высвечивания во время экспонирования дозиметра, судят о температуре измеряемой среды в пределах температур этого максимума (2) .

Однако этот способ не обеспечивает измерение температуры среды в широком интервале температур, так как в этом случае определение температуры возможно только из узкого участка температур (20 — 30 ) одного максимума термического высвечивания. Кроме того способ треоует предварительного знания ориентировочной температуры среды для подготовки дозиметра к работе путем его предварительного нагрева до этой температуры. Способ не пригоден для измерения температуры полей излучения, так как во время экспонирования в поле ядерного излучения происходит не

89,359 только высвобождение, но и .",апасани» св»тосуммы.

Цель изобретения —.— расширение диапазона измеряемы: температур.

Это дости-ается тем, что в способе измерения температуры среды, включающем облучение кристаллов ядерным излучением, экспонирование в измеряемой среде и последующий нагрев кристаллов, при нагреве регистрируют температурную зависимость интенсивности термического высвечивания кристаллов и из сравнения с контрольной температурной зависимостью неэкспонированного кристалла определяют температурные местоположения первого появляющегося и последнего исчезнувшего максимумов, соответствующих верхней и нижней границам температуры измеряемой среды. Регистрацию контрольной и измеряемой температурных зависимостей проводят в идентичных режимах нагрева кристаллов.

Предлагаемый способ состоит в следующем.

При помещении термолюминесцирующих кристаллов в поле ядерного излучения в них происходит захват электронов и дырок на уровнях, энергетическое положение которых соответствует температурам, выше температуры облучения. Нагрев кристалла после облучения приводит к последовательному. освобождению носителей с уровней захвата с последующей излучательной рекомбинацией. Освобождению уровней в порядке повышения их термической стабильности соответствуют последовательные максимумы температурной зависимости интенсивности термического высвечивания кристалла. Если облучение велось, например, при двух разных температурах, то, соответственно, на такой зависимости появля«отся максимумы только выше этих температур. Температурное местоположение на вышеука анной зависимости интенсивности термического высвечивания кристалла первого максимума и будет являться верхней границей темпе.ратуры поля ядерного излучения, а последнего исчезнувшего максимума — нижней границей. Если после облучения кристалла при достаточно низкой температуре его экспонировать в измеряемой среде, то в этом случае температурное местоположение первого максимума будет являться верхней границей температуры измеряемой среды, а последнего исчезнувшего максимума нижней. Наличие у кристаллов широкого температурного интервала термического высвечивания и значительного количества максимумов (у кристаллов ВаР— TRF, например, от 4 К до 800 К) позволяет проводить измерение температуры предложенным способом с использованием этого кристалла в этом же широком интервале.

Способ осуществля от следующим образом.

Серию терм«?люминссциру«оших кристаллов, идентичных по внутренней структуре, например, изготовленных из одного моно;»иста,ы«а, обл" «ают ядерным излучением при минимально возможных температурах, например, температуре жидкого азота 77 К.

Затем один из кристаллов (контрольный) нагревают до 77 К до температуры конца гермического высвечивания и стандартными приборами регистрируют кривую температурной зависимости интенсивности термического высвечивания этого кристалла. Эта зависимость является контрольной. Остальные кристаллы экспонируют в измеряемых средах в течение времени, достаточном для установления термического равновесия с измеряемыми средами. Далее нагревают экспонированные кристаллы от той же начальноч температуры и в том же температурноскоростном режиме нагрева, что и контрольный, и при нагреве регистрируют кривые температурных зависимостей интенсивности термического высвечивания этих кристаллов. После чего сравнивают полученные зависимости с контрольной. При этом ме.тоположения первого появляющегося и последнего исчезнувшего максимумов на кривой температурной зависимости соответствуют верхней и нижней границам температуры измеряемой среды. При измерении температуры поля ядерного излучения температурную зависимость интенсивности термического высвечивания пег?цтрируют .ц. и;-:=гревании He««îñðe««ñò-:;= нно после о?:,,«.:",ения ристалла, так как операция экспонирования происходит Во В1?емя о Злу -ieHH5..

Пример. Проводилось измерение темпратуры полей излучения гамма-источника бОСо с использованием термолюми iec:;Hðóþ«цих кристаллов Ва«"; — Hot (0,01 вес.%).

На черте?ке изооражены температурные зависимости интенсивности термического высвечивания кристаллов Ва — Но Fq (0,01 вес. /p), гамма-облученных при 77 "К (кривая 1 — контрольная кривая) и при температурах поля излучения Т; (кривая 2) и Т (кривая 3). Контрольный кристалл вводили в поле излучения, где он облучался при 77 К. Затем стандартными приборами (регистрирующая часть прибора «ОРЕХ» и самопишущий потенциометр ЭПП вЂ” 09 М) регистрировали контрольную температурную зависимость интенсивности термического высвечивания в области 77 К

400 К. Затем идентичные кристаллы BaF>—

HoF3 облучали при температурах полей излучения Т", и Т в течение 20 мин., после чего регистрировали температурные зависимости интенсивности термического высвечивания в области 77 — 400 К, нагреваемых в том же режиме нагрева, что и контрольный, кристалл. Как видно из чертежа, по сравнению с контрольной температурной за4

699359

Формула изобретения

400

200

Составитель Н. Горшкова

Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Тираж 766 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретении н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шмелькнн

Заказ 7878/1 висимостью, кривая температурной зависимости интенсивности термического высвечивания гамма-облученного при температуре поля Т; кристалла не содержит максимума при 270 К, а первый появляющийся максимум находится при 280 С, а гаммаоблученного при температуре поля Т не содержит максимума при 315 К и первый появляющийся максимум находится прн 320 К

Таким образом, температура поля излучения 270 К(Т1 <280 К, а 315 К<Т <320 К.

Реализация предложенного способа обеспечивает определение температуры среды з заранее неизвестных широких температурных пределах, а также проведенче измерений температуры в полях ядерного излучения.

Способ измерения температуры среды, включающий облучение термолюминесцирующих кристаллов ядерным излучением, >О экспонирование в измеряемой среде и последующий нагрев кристаллов, отличаюицийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых температур, в процессе нагрева регистрируют температурную зави Hмость интенсивности термического высвс.ивания кристаллов и, сравнивая с контрольной зависимос ью неэк. .ïîíèðoâ8í.tîãî кристалла, опре™е. яют температурные местоположения первого появляющегося и последнего исчезнув него максимумбВ,соответству!ощих верхней и нижней границам диапазона температуры *: змеряемой среды, причем регистрацию контрольной и измеряемой зависимостей переводят в идентичных режимах нагрева кристаллов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии № 50 — 21867, кл. G 01 К 11/20, опублик. 1968.

2. Патент США ¹ 3869918, кл. G 01 К 11/20, опублик, 1975 (прототип) .