Детектор нейтронного излучения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 2826525/25 (22) 05.1,079 (46) 15.12,93 Бюл. Na 45-46 (is) Я (n) 845616 А1 (5Ц5 СО1ТЗ ОО (72) Чукляев С.В. (54} ДЕТЕКТОР НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (5Т) 845616

55

Изобретение относится к эксперимен тальным методам ядерной физики и может быть использовано для регистрации плотностей потока нейтронного излучения импульсных реакторов.

Известен детектор прямого заряда, содержащий эмиттер и коллектор, разделен.ные слоем диэлектрика.. Его работа основана на активации вещества эмиттера нейтрона и поглощении коллектором Р-части, возникших при распаде активированных ядер. Недостатком детектора прямой зарядки является его инертность, определяемая постоянной распада вещества эмиттера, что не позволяет использовать детектор для регистрации нейтронных полей быстрйх импульсных реакторов.

Известна вакуумная камера деления, содержащая два электрода, размещенных в вакуумированном корпусе, к которым приложено высокое напряжение. Регистрация нейтронов основана на собирании электронов вторичной эмиссии, возникаюв,их под действием осколков деления депозита в поле нейтронного излучения. Недостатком камеры деления является ее чувствительность к у-квантам, что приводит к искажению показаний. Другим недостатком является необходимость использования высокого напряжения и высоковольтного кабеля.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является детектор с водородсодержащим конвертором. Детектор состоит из корпуса и коллектора, разделенных двумя слоями диэлектрика, один из которых выпЬлнен иэ водородсодержащего материала и является конвертором, а другой иэ материала, не содержащего водород, с

Ф эффективным атомным номером не более атомного номера материала корпуса и коллектор. Работа детектора основана на регистрации протонов отдачи, возникших при взаимодействии нейтронов с конвертором и собирающихся на коллекторе. Вклад в сигнал от у -излучения не превосходит 3-5 / сигнала от нейтронов. Недостатком детектора является погрешность, обусловленная о времени обьемным разрядом, который возникает в конверторе.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности, вносимой накоплением в радиаторе объемного заряда.

Указанная цель достигается тем, что детектор нейтронного излучения, состоящий из корпуса и коллектора, разделенных слоем водородсодержащего радиатора, дополнительно содержит проводящий слой, 4

Ер = Еп cos О, нанесенный на поверхность радиатора, а пространство между коллектором и радиатором вакуумировано.

На фиг. 1 изображен предлагаемый детектор.

Детектор состоит из корпуса 1, коллектора 2 и водородсодержащего радиатора 3 с проводящим покрытием 4, причем промес жуток 5 между коллектором 2 и радиатором

3 вакуумирован, Проводящее покрытие и коллектор выполнены, например, из алюминия толщиной 10 -10 А и 100-200 мкм соз ь ответственно. Радиатор может быть выполнен из высокомолекулярного полимера, например полиэтилена (CHg)n; толщиной

50-300 мкм, определяемой в каждом конкретном случае долей быстрых нейтронов, содержащихся в исследуемом спектре. Вакуумированный промежуток не превышает

10 -10 торр,,Детектор работает следующим образом. Нейтроны с энергией рассеиваются на ядрах водорода радиатора 3. вследствие чего протоны отдачи приобретают энергию где О- угол рассеяния протона.

Если пробег протона с энергией Ер превышает расстояние в направлении движения протона от места рассеяния до внешней поверхности алюминиевого покрытия 4, протон выйдет из вещества и, преодолев вакуумный промежуток 5, перенесет свой заряд на коллектор 2, Проводящее покрытие 4 при этом заземлено и тем самым экранирует влияние отрицательного заряда, создающегося в радиаторе, на коллектор.

Введение зкранирующего покрытия приводит к поглощению части протонов отдачи.

На фиг. 2 график зависимости чувствительности детектора для различных толщин алюминиевого покрытия от толщинырадиатора в спектре нейтронов деления U частиц

N(En) =- 0,770 "Е„ехр(-0,776 En), МэВ

Кривая 1 соответствует толщине покрытия d = 10 А, кривая 2 — d =- 10 А, кривая з о о

3 — d = 10" А, кривая 4 — d= 10 А, Кривая

5 соответствует чувствительности детектора нейтронного излучения, выбранного в.качестве прототипа, который не содержит зкранирующего покрытия, Для оценки

845616 погрешности расчетов. обусловленной выражением пробега протонов в полиэтилене через пробег протонов в алюминий при тол4 щине покрытия d = 10 А, построены кри- 5 вые 6 и 7, соответствующие соотношениям

Близкое расположение кривых 6,2 и 7 указывает на устойчивость проведенных расчетов, причем при толщинах алюминиео вого покрытия порядка 10 А не происходит заметного снижения чувствительности детектора.

Наличие алюминиевой пленки приво- 20 дит к поглощению.в основном низкоэнергетической части спектра протонов отдачи, и .каждой толщине покрытия соответствует минимальная энергия нейтронов, начиная с которой протоны отдачи будут достигать 25 коллектора.

30 целью повышения точности за счет исключения погрешности, вносимой накоплейием обьемного заряда в радиаторе, он содержит проводящий слой, нанесенный на поверхность радиатора, а пространство

35 между коллектором и радиатором вакууми, ровано.

R (снг)„(Ep) = " 2F4t (Ep)n

R (сн )„(Ер) = 1,8 Рд (Ер} .

Формула изобретения

ДЕТЕКТОР НЕЙТРОННОГО ЙЗЛУЧЕНИЯ, состоящий из корпуса и коллектора, разделенных слоев водородосодержащего радиатора, отличающийся тем, что, с, На фиг. 3 представлена зависимость чувствительности детектора от энергии нейтронов для различных толщин полиэтилена

Н и различных толщин алюминиевого покрытия (d). Таким образом, чувствитвльность детектора преобразуется к пороговому виду, и может быть создан поpor с энергией, отсекающей спектр деления

U что приведет к возможности регистрации быстрых нейтронов с энергией порядка

14 Мэв на фоне спектра деления.

Предлагаемый детектор позволяет повысить точность измерений и допускает получения пороговой функции чувствительности с заранее заданной величины поррга, который определяется толщиной и атомным составом проводящего покрытия. (56) Абрамов А,И. Основы экспериментальных методов ядерной физики. M.: Атомиздат, 1977, с. 507, Дмитриев А. Б, и Малышов Е.К. Нейтронные ионизационные камеры для реакторной техники. M. Атомиздат, 1975, с, 70

Авторское свидетельство СССР М

713293, кл. 6 01 Т 3/00, 1979.

84561 б

E I

ionzguw полиэтудта я!О,ги

Puz. Р

Pffegzug иейроно3, Л>В

Ф г. 7

Составитель С.Чукляев

Техред М,Моргентал

Корректор С,Лисина

Редактор В.Кузнецова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Заказ 3349

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101