Детектор направления на точечный ис-точник рентгеновского излучения

 

Союз Советских

Социалистнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н>805449 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(51)М. Кл

Н 01 J 47/02 (22) Заявлено 04.12.78 (21) 2691561/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

1 осударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 150281; Бюллетень ¹ 6 (53) УДК 621.387. .42 (088.8) Дата опубликования описания 150281 (72) Автор изобретения

М.В. Яковлев (71) Заявитель (54) ДЕТЕКТОР НАПРАВЛЕНИЯ НА ТОЧЕЧНЫЙ ИСТОЧНИК

РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к радиацион= ным измерениям и может быть использовано.для определения угловой диаграмьця направленности рентгеновского из5 лучения .источников различного типа и назначения.

Известна конструкция устройства для определения направления на точечный источник рентгеновского излучения, состоящая из детектора рентгеновского излучения (либо совокупность детекторов), располагающего внутри корпуса, который обеспечивает эффективное поглощение рентгеновского 15 излучения со. всех направлений, кроме одного обозначенного узким отверстием в корпусе. Вращением, устройства добиваются максимума показаний детектора рентгеновского излучения (либо совпадения показаний во всех детекторах) внутри корпуса. Достигнутое таким путем положение соответсгвует направлению отверстия в корпусе устройства на точный источник рентгеновского излучения (1 °

Недостатком устройств подобного рода является значительный вес и габариты корпуса, требуемые для эффек тивного ослабления излучения.

Наиболее близким к предлагаемому является детектор направления на точечный источник гамма-излучения выполненный в виде сэндвича из нескольких слоев материалов с различными атомными номерами, с толщинами порядка пробега вторичных электронов.

Сэндвич выполнен из электропроводящих материалов и имеет два электрода, каждый из которых состоит из двух слоев разноатомных материалов, причем прилегающие слои обоих электродов имеют одинаковый атомный номер, между электродами проложена электроизолирующая пленка толщиной менее 0,01 длины пробега вторичных электронов, электроды соединены между собой электрически через электроизмерительный прибор (2(.

При действии. гамма-излучения за счет нарушения условий гамма-элект.ронного равновесия в электродах детектора формируются противоположные по знаку электрические заряды. Положительный заряд образуется в электроде с чередованием слоев низкоатомный материал — высокоатомный материал по направлению движения квантов.

В другом электроде детектора с противоположной последовательностью слоев

805449 материалов образуется отрицательный электрический заряд. Качественный характер процессов формирования радиационностимулированного заряда сохраняется в диапазоне энергий гамма-квантов 0,5-5 МэВ, что обуславливает независимость показаний детектора от спектрального состава гаммаизлучения в укаэанном диапазоне энергий. Однако при меньших энергиях квантов и особенно в области рентгеновского излучения (энергия квантов менее 0,1-0,15 МэВ) качесТвенный хараКтер процессов переноса заряда изменяется. Для рентгеновского излучения основным процессом взаимодействия квантов с веществом электродов !5 является фотоэффект (в отличии от эффекта комптоновского рассеяния квантов при более высоких энергиях). Образуемые в результате фотоэффекта высокоэнергетические электроны ха- gP рактеризуются значительно меньшей анизоториеи углового распределения в сравнении с компоновскими электронами, причем эффективность рождения фотоэлектронов в высокоатомном материале значительно выше, чем в низкоатомном. По отмеченным причинам нарушение условии гамма-электронного равновесия в электродах при рентгеновском облучении приводит к накоплению значительного по величине избыточного отрицательного заряда в низкоатомных слоях электродов независимо,от направления облучения.

Таким образом, разбаланс электрического заряда в электродах детектора при рентгеновском облучении резко снижается, что приводит к значительному ухудшению чувствительности детектора, а следовательно.к снижению точности определения направления на 4р точечный источник рентгеновского излучения.

Цель изобретения — повышение точности определения направления на точечный источник рентгеновского излу- 4 чения.

Для достижения цели разделяющую электроды детектора электроизолирующую прокладку изготовляют из двух слоев, между которыми размещают слой высокоатомного материала, например свинца, толщиной 10-20 пробегов наиболее высокоэнергетических квантов рентгеновского излучения.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого детектора.

Сэндвич изготовлен из пяти слоев разноатомных материалов, Внешние пластины 1 и 6 изготовлены из низкоатомного электропроводящего материала, например алюминия, и в совокупности dp с пластинами 2 и 5 образуют два электрода детектора, причем пластины 2 и 5 изготовлены из электропроводящего высокоатомного материала, например золота или свинца. Толщины пластин 1,2, 5,6 выбираются примерно равными пробегу вторичных электронов для ожидаемых энергий квантов рентгеновского излучения. Электроды сэндвича разде-. лены электроизолирующеи прокладкой 4, изготовленной из двух слоев электроизолирующего материала, между которыми размещен слой высокоатомного материала например свинца толщиной

10-20 пробегов наиболее высокоэнергетических квантов рентгеновского излучения. В качестве электроизолирующих материалов используются пленки полимерных материалов, например таких как полиэтилен, фторопласт, полистирол и др. Толщина электроизолирующих пленок выбирается в пределах

0,05-0,2 мм. Электроды детектора подключены к электроизмерительному прибору 8. Детектор размещен внутри корпуса 7, который изготовлен из такого же материала, как и пластины 1 и 6.

Корпус служит для экранирования детектора от внешней среды.

При облучении квантами рентгеновского излучения в электродах детектора формируется отрицательный электрический заряд, величина которого в первом приближении пропорциональна воздействующему потоку квантов, а следовательно, пропорциональна косинусу угла падения квантов на поверхность детектора боЬ 8 а знак заряда не зависит от направления облучения детектора. Пластина 3 обеспечивает эффективное поглощение рентгеновского излучения (более чем в 100 раз).

В результате величина заряда в первом по направлению движения квантов электроде детектора пластины 1, 2 будет значительно превышать величину заряда во втором экранированном от излучения пластиной 3 электроде детектора пластины 5, 6. В цепи электроизмерительного электрода будет протекать электрический ток с амплитудои, пропорциональной разности скоростей формирования электрических зарядов н первом и втором электродах.

При плавном повороте детектора относительно оси, проходящеи через центр пластины 3 в плоскости этой пластины, как указано на чертеже от В =0 до

g =180 ток через электроизмерительный прибор будет изменяться от некоторого максимального положительного значения при 8 =0 до такого же мако симального отрицательного значения о при 8 =180. Положение характерных точек угловой зависимости протекающего через электроизмерительный прибор тока, максимальное положительное значение, переход через ноль, максимальное отрицательное значение реализуется при одних и тех же значениях угла 8 соответственно 8 =О, 8 =90 () =180 (и не зависит от энергии квантов рентгеновского излучения)E>+0,1—

0,15 МэВ. Вместе с тем, благодаря

805449

Формула изобретения

3 ф. S Б

Составитель С. Простов

Редактор M. Келемеш Техред Е.Гаврилешко Корректор В. Синицкая.

Эаказ 10925/78 . Тираж 795 . Подписное

ВНИИПИ 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

1 пластине 3 поглотителю излучения предлагаемый детектор обеспечивает резкое различие зарядов в электродах, и следовательно, значительное повышение чувствительности и точности измерений в сравнении с известным детектором.

Таким образом, работоспособность предлагаемого детектора не вызывает сомнений, а его использование обеспечивает повышение точности измерений.

Детектор направления на точечный источник рентгеновского излучения, выполненный в виде сэндвича из слоев разноатомных материалов, имеющего два электрода, соединенных между собой через электроизмерительный прибор, кажцый из которых изготовлен из двух слоев разноатомных электропроводящих материалов, причем прилегающие слои электродов имеют одинаковый атомный номер и разделены электроизолирующей прокладкой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, электроизолирующая прокладка выполнена из двух слоев, между которыми размещен слой высокоатомного материала, например свинца, толщиной 10-20 пробегов наиболее высокоэнергетических квантов рентгеновского излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3293436,кл.250-83, опублик. 1966.

2, Авторское свидетельство СССР

М 448814, кл. H 01 3 39/28, 1974 (прототип) .