Способ градуировки преобразователя энергии фотонного излучения

 

О П И С А Н И Е 795I9l

ИЗОБРЕТЕН И Я

Соиз Советских

Социалистических

Республик

Н АВТОРСВОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.79 (21) 2750833/18-25 (51) М.Кл. С 01 Т.-Ф f16 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Зосударственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.01.82. Бюллетень № 1 (53) УДК 621.387.424 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.01.82 (72) Авторы

ызобр етения

А. В. Васильев, В. Г. Лабушкин и В. А. Саркисян (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ЭНЕРГИИ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области измерений энергии фотонного излучения, например рентгеновского излучения.

Преимущественной областью его использования является градуировка и проверка первичных измерительных преобразователей энергии фотонного излучения, а также устройств для измерения энергии фотонного излучения, содержащих кроме первичного ряд вторичных измерительных преобразователей.

Градуировка преобразователя заключается в определении характеристики преобразования. Для этого находят фуйкциональную зависимость величины параметра выходного сигнала преобразователя от величины энергии фотонного излучения. Для измерения энергии фотонного излучения в энергетических спектрометрах используется принцип линейного энергетическо-амплитудного преобразования, поэтому в них измеряемым параметром выходного сигнала является амплитуда импульсов или номер канала анализатора, Характеристика преобразования представляет собой зависимость интегрального или дифференциального коэффициента преобразования от энергии излучения l(1).

Известен способ градуировки, в котором использован генератор импульсов точной амплитуды, где эквивалент энергии фо-рр тонного излучения (амплитуда импульсов генератора) может устанавливаться плавно во всем диапазоне регистрируемых энергий 121.

Однако этот способ не позволяет определить, характеристики преобразования первичных измерительных преобразователей (детекторов); он применяется только для градуировки вторичных измерительных преобразователей (предусилителей, усилителей, экспандеров,,амплитудных анализаторов и т. п.).

Наиболее близким к изобретению яв15 ляется способ градуировки с использованием многих источников излучения, например, включающий измерение амплитуды выходных сигналов в зависимости от известных значений энергии источников (3j

По этому способу энергетический спектрометр регистрирует набор моноэнергетических фотонов (квантов) известной энергии, излучаемых радиоизотопами источникаМи.

Затем строят график зависимости положения максимумов пиков в, каналах амплитудного анализатора от энергий соответствующих фотонов. Через полученные экспериментально точки проводят кривую, параметры которой подбирают методом наименьших квадратов. Полученная кривая

795191

nch

"" = 2 .

60 выражает зависимость коэффициента преобразования спектрометра от энергии и позволяет по положению пика определить соответствующую ему энергию фотона.

Погрешность градуировки спектрометра определяется погрешностью отсчета параметра выходного сигнала (номер канала анализатора) и погрешностью, с которой измеряется известная энергия калибровочного излучения.

Недостатками этого способа являются невозможность плавного изменения энергии излучения -и ограниченность набора ее дискретных значений в существующих радиоизотопных источниках. При этом в отдельных участках диапазона регистрируемых энергий невозможно измерить коэффициент преобразования, Кроме того, неравномерность распределения дискретных значений энергии излучения ради оизотопных источников по диапазону регистрируемых энергий увеличивает погрешность определения дифференциального коэффиента преобразования, так как это необходимо измеоять при возможно малых приращениях энергии. Недостатками способа являются также наличие в спектре излучения радиоизотопных источников мешающих энергетических линий, дополнительный фон от высокоэнергетических квантов излучения и различие характера спектра в разных источниках. Это увеличивает погрешность определения положения пика в каналах анализатора, а при недостаточном энерге,тическом разрешении измерительного преобразователя измерение коэффициента преобразования становится невозможным.

Целью изобретения является повышеwe точности градуировки преобразователя и обеспечение возможности плавной установки величины энергии излучения в заданном диапазоне энергий.

Поставленная цель достигается тем, .что по предложенному способу используют источник фотонного излучения с непрерыв. ным энергетическим спектром, например рентгеновскую трубку. При этом моноэнергетические фотоны с требуемым значением энергии выделяют из излучения этого источника путем Брэгговского отражения на каком-либо дифракционном элементе, например на монокристалле с известной постоянной решетки. Для этого дифракционный элемент устанавливают под углом

Вульфа-Брэгга к направлению излучения источника, а градуируемый преобразователь — соответственно под двойным (удвоенным) углом Вульфа-Брэгга и измеряют зависимость параметра выходного сигнала (например, его амплитуду) от величины угла Вульфа-Брэгга, которая по известному

"оотношению Брэгга пересчитывается в величину энергии излучения. Изменением угла отражения Вульфа-Брэгга достигается плавное изменение энергии регистрируемо5

1О

25 зо

50 го излучения, причем возможна установка произвольного ряда значений энергии излучения с любым энергетическим интервалом между линиями. Этот интервал между линиями может быть выбран достаточно малым, чтобы уменьшить погрешность измерения дифференциального коэффициента преобразования. Спектр отраженного излучения не содержит близко лежащих ме-шающих линий, сохраняет свой характер независимо от значения угла Вульфа-Брэгга и представляет собой набор моноэнергетических линий первого и более высоких порядков отражения с энергиями, кратными натуральному ряду чисел. Следователь-но, исключается погрешность определения, положения пика в каналах анализатора, обусловленная влиянием мешающих линий при недостаточном энергетическом разрешении измерительного преобразователя.

На чертеже изображен вариант схемы устройства, для градуировки измеритель. ных преобразователей фотонного излучения, где обозначены источник фотонного излучения 1 с непрерывным энергетическим спектром в виде, например, рентгеновской трубки, синхротрона и т. п., диафрагмы (коллиматоры) 2, дифракционный элемент (монокристалл) 3, устройство для измерения энергии фотонного излучения 4, содержащее первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 и вторичные измерительные преобразователи 6 — 9 (зарядочувствительный предусилитель 6, усилитель-формирователь 7, пороговый усилитель 8 и амплитудный анализатор импульсов 9), первичный поток фотонного излучения 10 с непрерывным энергетическим спектром, вторичный поток излучения 11,. отраженный под углом Вульфа-Брэгга.

В процессе измерений кристалл З.всегда находится под некоторым известным углом

0 к напрвалению первичного потока излучения 10, а первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 соответственнопод углом 2 0.

Градуировку производят в следующеВ последовательности: монокристалл 3 с известной постоянной кристаллической ре. шетки d устанавливают под углом 0 к первичному потоку излучения .10. Угол 0 выбирается из соотношения где n — порядок (кратность) Брэгговского отражения (и = 1, 2, 3...); с — скорость света в вакууме;

h — постоянная Планка;

Š— энергия фотонов, Преобразователь 5 устанавливают соответственно под углом 2 0 согласно приведенному чертежу. Набирают спектр из» лучения и определяют положение пиков а

795191 каналах анализатора, соответствующих . первому и второму порядку Брэгговского отражения. При этом энергия фотонов второго порядка Брэгговского отражения строго в два раза больше энергии фотонов первого порядка отражения. Затем после.довательно изменяют угол 0, устанавливая его значение согласно выражению (1) для выбранного ряда значений энергий фотонов и определяют положение пиков в каналах анализатора. Затем по результатам

:измерений известным образом находят градуировочную характеристику (характеристику преобразования), представляющую зависимость положения пика в каналах анализатора от энергии.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность градуировки преобразовате. ля за счет возможности плавной установки произвольного значения энергии излучения, отсутствия близко лежащих мешающих

:энергетических линий и постоянства характера спектра излучения, регистрируемого преобразователем.

Формула изобретения

Способ градуировки преобразователя энергии фотонного излучения, включающий измерение одного из параметров его выход.ного сигнала, например амплитуды, в зависимости от известных значений энергии излучения источника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, используют источник фотонного

6 излучения с непрерывным энергетическиМ спектром, из которого последовательно выделяют фотоны с требуемым значением энергии, используя дифракционный элемент, например монокристалл с известной

10 постоянной решетки, установленный под углом, Вульфа-Брэгга к направлению излучения источника, при этом градуируемый преобразователь устанавливают под двойным углом Вульфа-Брэгга и измеряют за15 висимость параметра выходного сигнала преобразователя от величины угла ВульфаБрэгга с пересчетом ее в величину энергии излучения.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Матвеев В. В., Хазанов Б. И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М., Атомиздат, 1972, с. 33 — 43.

2Á 2. Ядерное приборостоение. Труды Всесоюзного НИИ приборостроения с полупроводниковыми детекторами. М., Атомиздат, 1974, с. 225 — 226.

3. Прикладная спектрометрия с полуЗо проводниковыми детекторами, М. Атомиздат, 1974, с. 225 — 226 (прототип).

795191

Составитель Б. Рахманов

Техред И. Заболотнова

Корректор С. Файн:

Редактор Л. Утехина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 26/28 Изд. № 109 Тираж 718 Подписное.

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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