СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2003 года по МПК G01T1/29 

Изобретение относится к области радиационной разведки (РР) местности, а именно к разработке дистанционного способа обнаружения источников ионизирующего излучения и определения расстояния до них при проведении наземной РР.

Основной задачей РР является получение данных о координатах и уровнях радиоактивного загрязнения местности и различных объектов, которые позволяли бы своевременно и целенаправленно привести в действие комплекс мероприятий по защите войск и населения от воздействия ионизирующего излучения (ИИ).

Использование существующих локальных датчиков при ведении РР местности характеризуется достаточно большим временем сбора и обработки информации о полях ИИ и необходимостью проведения комплекса мероприятий по защите личного состава, проводящего РР, от переоблучения ИИ. Использование дистанционных средств ведения наземной РР позволит уменьшить время, необходимое для сбора дозиметрической информации, и уменьшить вероятность переоблучения личного состава подразделений, ведущих РР.

Известен способ дистанционной РР, основанный на регистрации гамма квантов, испускаемых непосредственно источником ИИ, позиционно чувствительным детектором с кодирующим экраном. Способ основан на преобразовании поступающих от детектора сигналов в двоичный код при помощи кодирующего экрана, который представляет собой специальным образом составленную одномерную периодическую решетку. В зависимости от угла падения пучка гамма квантов на детектор проецируется тот или иной участок решетки и соответственно в приборе формируется та или иная кодовая комбинация, которая с помощью ортогональных преобразований распознается ЭВМ, и тем самым фиксируются угловые координаты источника ИИ. Однако данный способ не позволяет определять расстояние до радиоактивного объекта при использовании его для целей ведения наземной радиационной разведки.

Известен способ дистанционного обнаружения радиоактивных объектов, основанный на регистрации поля яркости УФ флуоресценции атмосферного азота под действием ИИ /1, 2/. Под действием ИИ атмосферный азот флуоресцирует в УФ диапазоне спектра. Наиболее интенсивно он флуоресцирует на длинах волн 315,9 нм; 337,1 нм; 357,7 нм. При помощи электронно-оптического преобразователя это излучение преобразуется в видимую область, что позволяет визуально, на фотографии или телевизионном экране наблюдать поля ИИ. К основному недостатку этого метода относится невозможность определения расстояния до радиоактивных объектов.

Задачей изобретения является определение расстояния до объекта радиоактивного загрязнения при ведении наземной РР местности.

Решение задачи изобретения достигается использованием зависимости коэффициента ослабления излучения от энергии при прохождении слоя поглощающего вещества (атмосферы). Наиболее интенсивные линии спектра флуоресценции ионизированного азота воздуха в УФ области спектра электромагнитного излучения разнесены друг от друга на 20 нм. Для этих длин волн коэффициент поглощения α воздуха отличается достаточно сильно (α₁-0,36 км^-1; α₂-0,33 км^-1; α₃-0,306 км^-1 для длин волн 315,9 нм; 337,1 нм; 357,7 нм соответственно).

Прохождение ультрафиолетового излучения в атмосфере подчиняется закону Бугера:
I = I₀•e^-α•d, (1)
где I - интенсивность излучения, прошедшего через слой поглощающего вещества;
I₀ - интенсивность излучения, поступающего в поглощающее вещество;
d - толщина слоя поглощающего вещества;
α - линейный коэффициент ослабления, зависящий от длины волны излучения.

Используя закон Бугера, получим три уравнения, описывающих поглощение излучения на этих длинах волн (коэффициенты 1, 2 и 3 относятся к излучению с длинами волн 315,9 нм; 337,1 нм; 357,7 нм соответственно):

Из уравнений (2) получим выражения для определения расстояния до радиоактивных объектов:

Отношения

- известные величины. Таким образом, зная коэффициент ослабления атмосферы для различных длин волн в УФ области спектра и определяя отношение интенсивностей флуоресценции атмосферного азота на двух или нескольких линиях, можно определять расстояние до радиоактивного объекта и, следовательно, координат источника ИИ при ведении PP.

На чертеже представлена полученная экспериментально зависимость отношения интенсивностей флуоресценции на длинах волн 315,9 нм и 357,7 нм от толщины поглощающего слоя. Поглощающий слой между флуоресцирующим объемом воздуха и детектором моделировался дистиллированной водой в кварцевых кюветах, толщина слоя воды 1 см, толщина слоя кварца 2 мм в каждой кювете. В качестве источника ионизирующего излучения использовался блок из 20 α-источников ²³⁹Рu АИП-Н. Как видно из данных, представленных на чертеже, зависимость отношения интенсивностей флуоресценции азота атмосферы на различных длинах волн под действием источников ИИ от толщины поглощающего слоя может быть использована для определения расстояния до источника ИИ.

Таким образом, эффективность данного способа по сравнению с существующими способами обнаружения радиоактивных объектов определяется принципиальной возможностью определения расстояния до объектов радиоактивного загрязнения при проведении наземной РР местности по УФ флуоресценции атмосферного азота под действием ионизирующих излучений.

Список литературы
1. Уостервельт Д.Р., Гермин X. Лос-аламосская система обнаружения флуоресценции атмосферы // ТИИЭР, 1965, т.53, 12, с.2287.

2. Донахью Т.М., Обнаружение высотных взрывов по флуоресценции атмосферы // ТИИЭР, 1965, т.53, 12, с.2293.

Использование: при проведении радиационной разведки местности. Способ заключается в дистанционном обнаружении радиоактивных объектов путем измерения отношения интенсивностей флуоресценции атмосферного азота на различных энергетических линиях, ослабленных поглощающим слоем атмосферы. Технический результат: возможность определения расстояния до объекта. 1 ил.

Способ дистанционного обнаружения радиоактивных объектов, заключающийся в определении расстояния до источника ионизирующего излучения, отличающийся тем, что для определения этой величины измеряют значения интенсивностей флуоресценции атмосферного азота в УФ диапазоне спектра на длинах волн 315,9 нм; 337,1 нм и 357,7 нм и по различию ослабления излучения атмосферой на этих длинах волн определяют расстояние до источника радиоактивного загрязнения.