УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА И ИЗМЕРЕНИЯ ДВУХ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ ФОТОННЫХ ИСТОЧНИКОВ Российский патент 2002 года по МПК G01T1/29 

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге для поиска источников и определения их угловых координат.

Известно устройство [1], содержащее два детектора, разделенных ослабляющим излучение экраном, и схему обработки. Когда источники расположены несимметрично относительно детекторов, разностный сигнал, снимаемый с дифференциального усилителя, не равен нулю. Добиваясь равенства нулю разностного сигнала, путем поворота детекторов определяют направление на источник.

Недостатком устройства является относительно узкий (меньше 180^o) диапазон угловой чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство [2], содержащее детектирующий блок, включающий защитный экран в форме цилиндра, многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, и электронный преобразователь, соединенный с элементами детектора, и блок электроники, соединенный с выходами преобразователя.

Сигналы с выходов элементов детектора, сформированные по амплитуде и длительности в электронном преобразователе, считываются в блок электроники, накапливаются и полученное распределение сигналов, зависящее от углового положения источника и чувствительного элемента, сравнивается со значениями нормированных угловых характеристик каждого элемента, содержащимися в памяти блока электроники. По их разбалансу определяется направление повышенного излучения.

Недостатками устройства являются:
- определение направления на источнике только по одной угловой координате,
- относительно низкая обнаружительная способность.

Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей за счет измерения другой угловой координаты и повышение обнаружительной способности.

Техническая реализация обеспечивается введением в устройство по крайней мере еще одного многоэлементного детектора и выполнении защитного экрана в виде сферы с ортогональными кольцевыми пазами, в которых размещены многоэлементные детекторы.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для поиска фотонных источников, содержащее детектирующий блок, включающий защитный экран в форме цилиндра, многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, и электронный преобразователь, соединенный с элементами детектора, и блок электроники, соединенный с выходами преобразователя, дополнительно снабжено по крайней мере еще одним многоэлементным детектором, защитный экран выполнен в виде сферы с ортогональными друг к другу кольцевыми пазами, в которых размещены детекторы, вторые выходы элементов общих для первого и второго детекторов и элементы второго детектора соединены с другими входами электронного преобразователя, другие выходы преобразователя соединены с другими входами блока электроники.

Отличием от имеющихся устройств является введение по крайней мере еще одного многоэлементного детектора, выполнении экрана в виде сферы с кольцевыми ортогональными пазами и размещении детекторов в этих пазах.

Введение второго многоэлементного детектора, расположенного ортогонально имеющемуся, и выполнение защитного экрана в виде сферы позволяет измерять другую угловую координату источника. Размещение детекторов в пазах приводит к уменьшению апертуры каждого детектора по неизмеряемому углу и снижает фоновую составляющую сигнала N_ф. Так как минимальный обнаруживаемый сигнал (здесь К - константа), обнаружительная способность устройства возрастает.

На чертеже показана схема устройства для двух ортогональных детекторов.

Устройство содержит детектирующий блок 1, включающий два многоэлементных детектора 2 с чувствительными элементами 3, защитный экран 4 с кольцевыми пазами 5, электронный преобразователь 6 и блок электроники 7. Первый детектор расположен в плоскости XOY, его угол коллимации - 2θ. Второй детектор расположен в плоскости XOZ с углом коллимации 2ϕ. Линия визирования устройства совпадает с осью X.

В процессе поиска сигналы с выходов элементов 3 первого детектора 2, расположенного в горизонтальной плоскости, в виде последовательности электрических импульсов, сформированных по амплитуде, и длительности в преобразователе 6 поступают в блок электроники 7. По этим данным и запрограммированному алгоритму определяется направление повышенного излучения. По мере продвижения в этом направлении интенсивность счетчиков N в точке детектирования возрастает. Соответственно уменьшается статистическая погрешность определения направления
При значении 2σ_ϕ<2ϕ-δ_u, где δ_u - ошибка в юстировке прибора, источник будет находиться в поле зрения второго детектора. Определение координаты источника по углу места вторым детектором осуществляется так же, как и в случае измерения азимутальной координаты первым детектором. Отличие состоит в том, что. при определении угла места вторым детектором используются данные чувствительных элементов общих для первого и второго детекторов.

Устройство, содержащее три ортогональных детектора (с соответствующей схемой обработки), углы коллимации в котором 2ϕ = 2ϕ₂ = 2θ≥90^° будет иметь поле зрения 4π рад. Его можно использовать для стационарного радиационного контроля с целью определения угловых координат места повышенного излучения. Два устройства, расположенные на расстоянии R друг от друга, дают возможность определить координаты места повышенного излучения (независимо от степени экранирования источника) в соответствии с соотношением:

где: ϕ₁, ϕ₂ - угловые координаты источника, измеренные первым и вторым устройствами;
r₁, r₂ - расстояние до источника от соответствующих детектирующих блоков;
α = 180^°-ϕ₁-ϕ₂.
При конкретном выполнении многоэлементных детекторов можно использовать сборки сцинтиллятор-фотодиод или счетчики Гейгера, ориентируя их в радиальных направлениях. Остальные блоки устройства аналогичны использованным в прототипе.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства относительно прототипа является возможность оценки расстояния до источника в соответствии с выражением:
X = h/tgθ,
где h - высота расположения детектора;
θ - угол места, отсчитываемый от горизонтальной оси.

Литература:
1. И.К.Зыков, С.Б.Варющенко. Ионизирующие излучения в авиационной и космической технике. - М: Атомиздат, 1975г.

2. Патент 2012016.

Использование при радиационном мониторинге. Сущность: устройство содержит детектирующий блок, включающий защитный экран, кольцевой многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, и электронный преобразователь, соединенный с элементами детектора, и блок электроники, соединенный с выходами преобразователя. Устройство также содержит по крайней еще один многоэлементный детектор. Защитный экран выполнен в виде сферы с ортогональными друг другу кольцевыми пазами, в которых размещены детекторы. Вторые выходы элементов общих для первого и второго детекторов и элементы второго детектора соединены с другими входами электронного преобразователя. Другие выходы преобразователя соединены с другими входами блока электроники. Технический результат: увеличение функциональных возможностей за счет измерения другой угловой координаты и повышение обнаружительной способности устройства. 1 ил.

Устройство для поиска и измерения двух угловых координат фотонных источников, содержащее детектирующий блок, включающий защитный экран, многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, и электронный преобразователь, соединенный с элементами детектора, и блок электроники, соединенный с выходами преобразователя, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере еще одним многоэлементным детектором, защитный экран выполнен в виде сферы с ортогональными друг к другу кольцевыми пазами, в которых размещены детекторы, вторые выходы элементов общих для первого и второго детекторов и элементы второго детектора соединены с другими входами электронного преобразователя, другие выходы преобразователя соединены с другими входами блока электроники.