Нейтронный датчик
НЕЙТРОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий сцинтилляционный детектор медленных и быстрых нейтронов, вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель, отличающийся тем, что, с целью расширения энергетического диапазона фегистрируемых нейтронов путем выравнивания его чувствительности к медленным нейтронам, детектор дополнительно окружен перфорированным поглотителем медленных нейтронов, причем площадь перфорации выбрана из соотношения EMCAS 5обл , -Быстр перср где чувствительность к медленмедн ным нейтронам; с чувствительность к быст-БИС1р рым нейтронам; б рсрплощадь перфорации; ОБЛ облучаемая площадь поверхности детектора, имею-д щая одинаковую чувстви- «g тельность к медленным (Л нейтронам.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5D (01 Т 3/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.,(21) i 2904518/18-25 (22) 04. 04. 80 (46) 29.02.84. Бюл, 9 8 (72) И.A,Kàýàðèíîâ и 10.И,Луковкин (53) 621.387.426 (088.8) (56) 1, Бекуртц К., Виртц К. Нейтронная физика. Атомиздат, 1968, с,б3, 2. Авторское .свидетельство СССР
9 468553, кл. G 01 Т 3/00 (прототип). (54) (57) НЕЙТРОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий сцинтилляционный детектор медленных и быстрых нейтронов, вокруг которого расположены замедлит ель и резонансный поглотитель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения энергетического диапазона
«регистрируемых нейтронов путем выравнивания его чувствительности к медленным нейтронам, детектор дополнительно окружен перфорированным поглотителем медленных нейтронов, причем площадь перфорации выбрана из соотношения Емедл оьл
Е ь с р перекр где „„- чувствительность к медленным нейтронам; чувствительность к быст— рым нейтронам; дер,р- площадь перфорации;
G - облучаемая площадь поверхности детектора, имеющая одинаковую чувстви- @ тельность к медленным нейтронам, 858445
Целью изобретения является расширение энергетического диапазона. регулируемых нейтронов путем выравнивания его чувствительности к медленным нейтронам, 50
Цель достигается тем, что в нейтронном датчике, содержащем сцинтил- 55 ляционный детектор медленных и быстрых нейтpoHoR вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель, детектор дополнительно окружен перфорированным поглотителем gp медленных нейтронов, причем площадь перфорации выбрана из соотношения б м рд л 3 о Б л ) ьыс р пер р
Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике, а имен. но, к конструкции(,нейтронных сцинтилляционных детекторов, имеющих независимую от энергии нейтронов чувствительность и предназначенных для контроля величины нейтронных потоков, Известные из техники эксперимента длинные счетчики обладают минимальною зависимостью эффективности регистрации нейтронов от их энергий, Эти детекторы имеют крупные размеры, большой вес. Эффективность регистрации зависит от места попадания нейтрона в детектор. 15
Известный детектор на основе точечнога датчика тепловых нейтронов, помещенный в центр шара, выполненного из материала з амедлителя, обладает повышенной чувствительностью ур в выделенном энергетическом интервале в зависимости от радиуса шара (1) . Для достижения всеволновости требуется в процессе измерения пользов аться комплектом из несколь- 25 ких шаров .
Ближайшим техническим решением к предлагаемому является нейтронный датчик, содержащий сцинтилляционный детектор медленных и быстрых нейтронов, вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель (2), Этот нейтронный датчик имеет детектор быстрых и медленных нейтронов,.
35 з амедлитель, толщина которого выбирается из соотношения 1 с (— толщина замедлителя, — длина свободного пробега нейтрона в замедлителе), резонансные поглотители, расположенные между детектором быстрых 40 и медленных нейтронов и э амедлителем, Однако такой детектор не обладает изотропностью, конструкция его достаточно сложна, а конструктивные компоненты не выпускаются промышлен- 45 ностью, где t Толщин а по глотит еля выбир ает ся иэ соотношения: т. ) я, где т, — толщина поглотителя; — длина свободного пробега медленных нейтронов в поглоти теле, Значения чувствительности (E „, Е медл ) и площади (05 ) для детектора определяются экспериментально или берутся из паспорта на детектор, Подставляя их в формулу, определяем площадь отверстий перфорации, необходимую для выравнивания чувствительности датчика к медленным и быстрым нейтронам, На чертеже изображена конструкция нейтронного датчика. Сцинтиллятор 1 окружен кадмиевой фольгой 2 с отверстиями 3. .Детектор, сочлененный с фотоумножителем 4, находится в светозащищенном корпусе 5 ° Для наглядности на рисунке показан разрез детектора, Исследовав образцы промышленно выпускаемых сцинтилляционных детекторов нейтронов, авторы изобретения обратили внимание на конструктивные особенности сцинтиллятора ЛДНМ П-6 и выявили возможность расширения диапазона энергий регистрируемого нейтронного излучения эа счет частотного затенения поверхности сцинтиллятора перфорированной оболочкой из металлического кадмия. Изотропность детектора достигается за счет различных площадей перфорации боковых и торцевых поверхностей кадмиевой оболочки в соответствии с угловой зависимостью чувствительности детектора к тепловым нейтронам, Выбранный сцинтиллятор обладает изот— ропной чувствительностью к быстрым н ейтрон ам. Детектор ЛДНМ П-б имеет чувствительность к быстрым нейтронам как с торца, так и с боковой поверхности 0,022 "/нертр. чувствительность к медленным нейтронам различна с торца и с боковой поверхности и соответственно равна 0,09 и 0,135 lqe„,< . Торцевая поверхность детектора сос-. т авляет 50 см, боковая 147 см . Подставляем эти данные в формулу ЕллеАл оБл > Быстр )перср 858445 0 022-50 2 12 см, 0,09 Составитель Ю.Алешин Редактор E.Ìåñðoïoâà Техред А.Кикемезей: Корректор В.Гирняк Заказ 1158/8 Тираж 7.11 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыть" 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал Ifllll Патент, r.Óæãîðoä, ул, Проектная, 4 где Я „ „ — чувствительность детектора ЛДНМ П-б к медленным нейтронам; ->бис — чувствительность к быстр рым нейтронам; - овв — облучаемая площадь поверхности детектора, имеющая одинаковую чувствительность к медленным нейтронам (боковая или торцевая); nepq> площадь перфорации . Получаем для торцевой. поверхности детектора: для боковой поверхности 5я,,Р-24 см ° 2 Таким образом, для выравнивания кривой чувствительности датчика по отношению к быстрым и медленным нейтронам в кадмии, закрываюшем торцевую поверхность детектора, должно быть сделано равномерно расположенных отверстий общей площадью 12 см2, в боковой - 24 см2. При этом, одновременно со всеволновостью до "тигается изотропность, Толщина кадмия (т, ) должна быть больше 0,1 мм. Разработанный детектор с помощью .,несложных конструктивных доработок может быть использован в качестве чувствительного элемента в промышленно выпускаемых радиометрах типа Кран, Руп . Авторами получено разрешение разработчиков радиометров Кран Руп Hz воз мож ность использования разработанного датчика в качестве чувствительного элемента. Следует отметить, что в настоящий момент в измерениях нейтронных потоков.с неизвестным энергетическим спектром приходится использовать прибор Кран с набором из трех детекторов, что сушестйенно усложняет процесс измерений, Разработанный датчик по своим техническим параметрам перекрывает возможности названного комплекта, Детектор портативен, вес меньше 400 r, его чувствительность не зависит от места попадания нейтрона в детектор. Детектор может быть исполь зован з качестве чувствительного элемента в промышленных радиометрах . Габариты чувствительного элемента: диаметр 80 мм, высота 78 мм. Зависимость чувствительности датчика от энергии нейтронов изменяется следующим образом: при E тепл; 0,33; 2,2; 4 МэВ соответственно =0,022; 0,043; 0,034; 0,022 1/нейтрон.
