ИСКРОВОЙ СЧЕТЧИК ТРЕКОВ Российский патент 1997 года по МПК G01T5/10 

Изобретение относится к области детектирования ядерных излучений с помощью твердотельных трековых детекторов, изготовленных из полимерных материалов, а именно к искровым счетчикам треков.

Способ искрового подсчета треков предложен Кроссом и Томмазино в 1970 г. [1] и для его осуществления создан ряд устройств [2] Все известные устройства содержат массивный электрод, металлизированную ленту, выполняющую функцию второго электрода, R-C цепочку, высоковольтный и пересчетный блоки. Детектор тяжелых ядерных частиц (в виде полимерной пленки с толщиной менее пробега частиц) после химической обработки помещают между электродами. На электроды подают высокое напряжение и регистрируют пересчетным прибором импульсы, которые возникают вследствие электрических пробоев в зоне треков. Поскольку в момент пробоя алюминий в зоне трека испаряется, вторичный пробой одного и того же трека, как правило, не происходит.

Из известных искровых счетчиков наиболее близким по технической сущности является искровой счетчик треков [3] прототип, представленный на фиг.1. Счетчик включает в себя электроды 1 и 2, одним из которых 2 является алюминизированная лента. Параллельно электродам подключен конденсатор С₁ (в частном случае его роль играет межэлектродная емкость). Детектор 3 зажат между электродами прижимным устройством 4. К электроду 1 через переходные цепи R_1,2,3 C₂ и ключ К подключены пересчетный прибор 5, используемый в ядерной электронике для подсчета импульсов, и источник высокого напряжения 6. Для подсчета треков замыкают ключ К, при этом высокое напряжение, приложенное к электроду 1 через гасящее сопротивление R₁, вызывает заряд конденсатора C₁; электрический пробой через трек сопровождается разрядом конденсатора. Пробойный импульс через R-C цепь поступает на вход пересчетного прибора. При следующем цикле заряда-разряда конденсатора пробивается трек с большей электрической прочностью на пробой чем предыдущий. По окончании процесса пробоя ослабляют прижим, передвигают алюминизированную ленту на новый неиспаренный участок и повторяют пробой детектора несколько раз, каждый раз записывая полученный результат. Через несколько пробойных циклов усредняют полученный результат, вынимают обработанный детектор, заряжают следующий и обрабатывают его вышеописанным образом.

Недостатком этого устройства является низкая производительность из-за необходимости ручной перезарядки детекторов в кассету через каждые 3 5 мин, вследствие чего рабочее время оператора используется малоэффективно.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение производительности труда при производстве поточных измерений.

Указанная задача достигается тем, что искровой счетчик треков, содержащий электрод, металлизированную ленту, прижимное и лентопротяжное устройства, R-C цепочку, высоковольтный и пересчетный блоки дополнительно снабжен: блоком управления, соединенным с пересчетным блоком, вход которого соединен через R-C цепочку с высоковольтным блоком и электродом; устройством перезарядки детекторов, снабженных держателями, содержащим поворотный стол с кольцевой канавкой и приемным гнездом детекторов с глубиной не более толщины держателя. Гнездо содержит штырек для ввода детектора в гнездо и ее фиксации. В кольцевую канавку введен скользящий в ней под острым углом шток, предназначенный для выбрасывания обработанных детекторов из гнезда. Держатели детекторов выполнены с кодовыми отверстиями и фиксатором положения в виде шлица и установлены в накопителе. Накопитель выполнен в виде цилиндрической трубки, расположенной перпендикулярно поворотному столу, ось которой находится на одинаковом расстоянии с осью гнезда от центра поворотного стола. Для вывода детектора из накопителя в гнездо трубка выполнена с прорезями для прохода штырька и детектора, а также с направляющей, которая фиксирует детекторы в накопителе. Счетчик снабжен также фотосчитывателем, предназначенным для считывания кода номера детектора и фиксации угла поворота стола, соединенным с входом блока управления; поворотным устройством, соединенным с выходом блока управления.

Наличие указанных отличий от прототипа позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, в известных технических решениях не обнаружены. Отсутствие в технической и патентной литературе сведений по выполнению счетчиков треков с описанными в заявке отличиями с целью достижения указанного в заявке эффекта показывает новизну взаимосвязи между совокупностью существующих признаков и положительным эффектом. Это обосновывает существенное отличие данного объекта изобретения от всех известных установок аналогичного назначения.

На фиг.1 приведена блок-схема прототипа; на фиг.2 блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.3 жесткий держатель детектора; на фиг.4 - конструкция поворотного стола; на фиг.5 кассетный накопитель без детекторов; на фиг.6 момент загрузки детектора в гнездо.

Искровой счетчик треков (фиг.2) содержит электрод 1; металлизированную ленту 2; детектор в жестком держателе 3; прижимное устройство 4; пересчетный прибор 5; источник высокого напряжения 6; блок управления (БУ) 7, роль которого играет управляющая микроЭВМ; накопитель детекторов 8; поворотный стол 9 с поворотным устройством 10; шток 11 для выброса обработанных детекторов, входящий в канавку 12; фотосчитыватель 13 с лампами 14; лентопротяжное устройство 15; коммутационные электрические линии.

Держатель детектора 3, изображенный на фиг.3, выполнен с кодовыми отверстиями 16 и шлицем 17 для фиксации определенного положения в накопителе 8 и на поворотном столе 9. В держателе, как в пяльцах зажата детектирующая пленка 18.

Поворотный стол 9 (фиг.4) представляет собой диск, снабженный кольцевой канавкой 12 с глубиной, равной приблизительно 1,5 толщины держателя, и гнездом 19 под детектор с глубиной не более толщины держателя. Внутренний край канавки совпадает с краем гнезда. Гнездо под детектор содержит электрод 1, сквозные отверстия 20, выполненные так, что их оси совпадают с осями кодовых отверстий 16 держателя детектора, который с помощью шлица 17 и штыря 21 фиксируется в гнезде. Штырек 21 на приблизительно 0,5 толщины держателя выходит над плоскостью поворотного стола.

Накопитель детекторов (фиг.5) выполнен в виде цилиндрической трубки 8, расположенной перпендикулярно поворотному столу, ось трубки находится на одинаковом расстоянии с осью гнезда 19 от центра поворотного стола, дно трубки скользит по поворотному столу. Трубка снабжена направляющей 22 и выполнена с прорезями: 23 для удобства зарядки детекторов, 24 для прохода штырька 21, 25 для перемещения нижнего детектора из накопителя в гнездо. Шток 11 укреплен так, что его конец может скользить под острым углом в кольцевой канавке 12 (фиг.2).

Фотосчитыватель 13 и лампы 14 расположены по обе стороны плоскости поворотного стола так, что при определенном угле его поворота их оси совпадают с осями кодовых отверстий 16 в держателе и отверстиями 20 в гнезде (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

Детекторы 3 закладываются в многозарядный (например 100 шт.) кассетный накопитель 8 и фиксируются в нем с помощью направляющей 22 и шлица 17. На блоке управления 7 программируют режим обработки детекторов и запускают устройство. БУ выдает команду поворотному устройству 10 на вращение стола 9. В момент прохода гнезда 19 под накопителем 8 (фиг.6) штырек 21 зацепляет нижний держатель детектора 3, который выводится из накопителя и под действием силы тяжести опускается в гнездо. Детектор далее перемещается в гнездо, в то время как остальные детекторы находятся в накопителе. При прохождении гнезда с детектором через фотосчитыватель в БУ поступает кодированная информация о номере детектора, которая запоминается в ЭВМ, а также поступает информация об угле поворота стола, на основе которой БУ выдает команду поворотному устройству остановить вращение стола. Поворотное устройство 10 останавливает гнездо с детектором под прижимным устройством 4, которое по команде БУ прижимает металлизированную ленту 2 к детектору 3 и электроду 1. БУ выдает команду высоковольтному блоку 6 и пересчетному блоку 5 на производство и подсчет искровых пробоев детектора 3, информация о которых поступает на БУ. Если в результате сравнения два последовательных значения числа пробойных импульсов оказываются равны, то это числа записывается в память ЭВМ, а БУ выдает команду на выключение высокого напряжения, отвод прижимного устройства 4, протяжку алюминизированной ленты 2 с помощью лентопротяжного устройства 15 и запуск поворотного стола. Обработанный детектор подводится к неподвижному штоку, конец которого под острым углом к плоскости и по касательной к окружности скользит в канавке 12. Детектор надвигается на шток, выводится с его помощью из гнезда и сбрасывается с поворотного стола в сборник, а в гнездо при подходе к накопителю опускается следующий детектор и процесс повторяется. Таким образом автоматически обрабатываются все заряженные в накопитель детекторы.

В Радиевом институте им. В.Г. Хлопина был изготовлен действующий макет устройства и проведено сравнение его характеристик с прототипом. Результаты испытаний прототипа и предлагаемого устройства представлены в таблице.

Из таблицы видно, что при сохранении основных регистрационных характеристик (погрешность счета и линейный диапазон измерений) выигрыш в производительности труда при массовых измерениях достигает 40 раз.

Cущность изобретения: устройство содержит электрод, металлизированную ленту, подключенный параллельно электроду высоковольтный конденсатор, прижимное и лентопротяжное устройства, высоковольтный и пресчетный блоки, R-C цепочку, измеритель частоты пробойных импульсов, блок управления, коммутирующее устройство. Счетчик снабжен также устройством перезарядки детекторов, содержащим поворотный стол с расположенными на нем кольцевой канавкой и приемным гнездом держателей детекторов с глубиной не более толщины держателя. Держатели выполнены с кодовыми отверстиями и фиксаторами положения и установлены в выполненном в виде трубки накопителе. 6 ил. 1 табл.

Искровой счетчик треков, содержащий электрод, металлизированную ленту, прижимное и лентопротяжное устройства, RC-цепочку, высоковольтный и пересчетный блоки, отличающийся тем, что в счетчик дополнительно введены устройство перезарядки детекторов, снабженных держателями, содержащее поворотный стол с кольцевой канавкой и приемным гнездом детекторов с глубиной, не более толщины держателя, в гнезде укреплен штырек для ввода детектора в гнездо и его фиксации, в кольцевую канавку введен скользящий в ней шток, предназначенный для выбрасывания указанных детекторов из гнезда, держатели выполнены с кодовыми отверстиями и фиксатором положения в виде шлица и установлены в неподвижном относительно стола накопителе, выполненном в виде цилиндрической трубки, расположенной перпендикулярно поворотному столу, ось которой находится на одинаковом расстоянии с осью гнезда от центра поворотного стола, и снабженной направляющей держателей детекторов и прорезями для прохода штырька и нижнего детектора, фотосчитыватели, устройство для поворота стола, блок управления, представляющий собой управляющую ЭВМ, вход которой связан с R-C цепочкой и пересчетным блоком для регистрации начала и окончания процесса счета и фиксации числа искровых пробоев, с фотосчитывателями для снятия кода номера детектора и фиксации угла поворота стола, выход ЭВМ связан с устройством для поворота стола на определенный угол, с высоковольтным блоком для подачи и снятия высокого напряжения на электрод и металлизированную ленту, с прижимным устройством для снятия и освобождения детектора, с лентопротяжным устройством для перемещения металлизированной ленты.