Способ регистрации ионизирующих излучений

 

.«c;.: к рр,qтт

Г

О rI И C А Н И Е (,,) 736036

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социапистнческин

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 27.06.77 (2() 2501440/18-25 (51)M. Кл.

С 01 Т 1/16 с присоединением заявки ¹

Государственный квинтет

СССР (23)(приоритет но делан нзооретеннй н открытнй

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень ¹ 1g

Дата опубликования описания 28.05.80 (53) УДК 621.ЗЯ7..42(088.З) (72) Авторы изобретения

С. А. Воробьев, С. В. Плотников„В. A. Преп

В. Ф. Федушак (71) Заявитель НаУчно-mccaeAoaa xaH инститУт яд Рн физики при Томском по штехническом институте (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮШИХ

ИЗЛУЧЕНИЙ

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано при исследованиях в радиационной химии, в физике твердого тела, а также радиационной технологии материалов.

В современной экспериментальной и технической физике для определения ин. тенсивности ионизируюшего излучения, а также поглошенной образцом дозы применяются детекторы, дозиметры ионизируюшего излучения.

Известные способы измерения интенсивности ионизируюшего излучения основаны либо на непосредственном измерении тока пучка заряженных частиц с помошью цилиндра Фарадея $1$,:либо на основе измерения интенсивности вторичных частиц, выбитых из облучаемой мишени f2).

Наиболее близкша к изобретению является способ регистрации ионизируюших излучений, основанный на измерении заряда, образуюшегося под действием

2 излучения на поверхности облучаемой пластины $3).

По этому способу детектор выполисш в виде нескольких параллельных пластин, изготовленных из материала, проводяшего электрический ток. Величина электрического тока, протекаюшего менсду внутренними пластинами, . является функцией интенсивности мониторируемого пучка ф излучения. я

Однако сушествуюший способ детектирования — излучения не позволяет использовать его для определения интенrs сивности и дозы, полученной образцом, в случае пучка заряженных частиц. Так как измерение интенсивности и дозы проводят по измерению, интенсивносттт вторичных процессов, это вносит дополнительную погрешность в величину определяемой дозы и интенсивности излучения. Во время длительного облучения образцов величитту дозы и инстенсивности можно коктро п:ровать лишь время от вре736030 мени, что также снижает точность язв мерения.

Цель изобретения — повьпцение точ— ности измереция интенсивности и поглощенной дозы излучения путем устранения вносимых пластиной искажений.

Поставленная цель достигается тем, Поглощенная диэлектрическим материалом доза и интенсивность излучения могут быть представлены следующим образом. где 2

6Щ доза излучения; число разрядов; масса облученной части образца энергия пучка излучения; пробивное напряжение ваку-ум ного промежутка; что производят накопление заряда на поверхности диэлектрической пластины, помешаемой вблизи разрядного электрода, изменяют расстояние между областью накопления заряда и разрядным электродом до возникновения разряда между ними, измеряют время накопления заряда и число разрядов за период облучения, по которым судят о регистрируемом излучении.

Электрический пробой приводит к появлению импульса электромагнитных колебаний и вспышке света, которые регистрируются детектором. Время от начала облучения до пробоя вакуумногс проме— жутка при данной геометрии держателя образца определяет интенсивность ионизирующего излучения. Следовательно, частота следования вспышек света пропорциональна интенсивности, а число вспышек света -- поглощенной дозе излучения. Интенсивность падающего потока излучения пропорциональна скопившемуся на образце заряду. Следовательно, ин-=тенсивность излучения можно определить по времени накопления заряда на поверхности диэлектрического образца до возникновения разряда. Ветптчина пробивного напряжения известна для конкретной геометрии разрядного промежутка.

>0 — длина разрядного промежутка; с — заряд облучающей частицы (для заряженных частиц);

E — электрическая постоянная;

5 — относительная диэлектрическая прокицаемость; — плотность тока пучка излучения;

5 — площадь облучаемой части образца; — время накопления заряда;

g — коэффициент размножения, показываю)ций сколько заряженных частиц образуется

J5 ка поверхности диэлектрического образца при соуда— рении с ним одной заряженной частицы, одного д кванта или частицы нейтрально20 го излучения.

На фиг, 1 изображена схема, с помо|пью которой реализуется способ.

Устройство содержит место 1 накоп— ления заряда; держатель 2 образца; раз— 5 рядный электрод 3, детектор 4 разркда; на фиг. 2 а,б изображены графически: а) эксперимектальпая зависимость плотности тока излучения от времени накоплекия заряда и б) экспериментальная зависимость поглоlttеннoй дозы излучения от числа пробоев промежутка cooke) c eHHo.

Использование предлагаемого способа мониторирования пучка заряженных часЗ5 тиц ипи -излучения при облучении диэлектрических образцов обеспечивает по сравнению с,cÞ1 ñòâ5)þøHMH ""пособа..-: ми следующие преимущества

a) универсальность детектирования

40 по виду излучения; б) бесконтактный способ измерения интенсивности; в) позволяет при облучении диэлектрических образцов, использовать их не45 посредственно в качестве мош тора дозы; г) непрерывность изменения интенсивности излучения во время облучения образца, что повысит точность измерения интенсивности и поглощенной дозы

50 излучекия.

Пример 1. Проводится определение интенсивности и поглощенной дозы изчучещ,-я пучка протонов Š— 1,0 МэР ца образце КС0 . Дал.ные по результатам и условиям эксперимента приведены в табл.1. Зависимости Q (0 ) и () приведены на фиг.2 и в табл.2.

Таблица 1

"lг

МэВ в/м кул

1 10 1,6 10 8,85 10 1 2 10

5 10 0,5-10

Таблица2

0,227

0,286

210

30. 60

24-.29

0,264. 0.2 10

Пример 2. Проводится повторное испытание способа монкторирования для пучка протонов от ЭСГ-2,5. Условия

1 испытания совпадают с приведенными в примере 1 испытанием. Пучок протонов

ЗО с энергией 1МэВ направляют на диэлектрическую пластину из KCC . Плошадь облученной части образца ACE составляет — 2 мм, масса лп = 1 r. Изменяя расстояние между разрядным электродом и областью накопления заряда, добиваются возникновения разряда на расстоянии 5 мм (вакуум в камере 10 ). (При дальнейшем уменьшении расстояния частота разрядов растет и при расстоя40 нии - 2 мм искровой разряд переходит в дуговой. Поэтому, выбор частоты разряда нужно производить, руководствуясь практическими соображениями, исходя из расстояния между электродами разряд45 ника). Разряд фиксируют. с помощью ФЭУ, а также визуально. Было проведено измерение времени накопления заряда и число зарядов за период облучения для различных по интенсивности пучков про56 тонов, Используя соотношения (1) и (2), определяют интенсивность пучка протонов и поглощенную диэлектрическим образцом дозу. Результаты повторных ис$5 пытаний совпадают с результатами, при,веденными в примере 1 (табл. 1,2,фиг.2).

В ходе повторных испытаний дополнительно установлено, что добиться и фиксировать разряд можно и по поверхности диэлектрика, передвигая разрядный электрод по поверхности. Однако пробивное напряжение при этом зависит от состояния поверхности диэлектрика и должно определяться экспериментальным путем.

Формула изобретения

Способ регистрации ионизирующих излучений., основанный ца измерении заряда, образующего под действием излучения на поверхности облучаемой пластины, о т л и ч а ю ш и и с я -.ем, что, с целью повышения точности измерений путем устранения вносимых пластиной искажений, производят накопление зарада на поверхности диэлектрической пластины, помешаемой вблизи разрезного электрода, изменяют расстояние между областью накопления заряда и разрядным электродом до возникновения разряда между ними, измеряют время накопленна заряда и - поло разрядов за период облучения, по которым судят о регистрируемом излучении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вальтер А. К. Электростатические ускорители заряженных частиц. Госатомиздат, 1963, с. 281.

2. Авторское свидетельство СССР № 388236, кл. 4 01 Т 1/28, 1971.

3. Патент США ¹ 3780304, кл. 250-336, опублик. 1973 (прототип).

6) 07

ue1

Составитель A. Авчиев

Редактор Н Катаманина Техред А. Шепанская Корректор М. Нигула

Заказ 2420/37 Тираж 649 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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