СПОСОБ ОТБОРА ЭЛЕКТРОДОВ НЕЙТРОННОЙ ИОНИЗАЦИОННОЙ КАМЕРЫ ПО ПАРАМЕТРАМ ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2005 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к области технической физики, а точнее к измерениям параметров покрытия с использованием ионизирующего излучения, и наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении нейтронных ионизационных камер деления.

Одной из основных задач при изготовлении нейтронных ионизационных камер деления является процесс нанесения соответствующего покрытия на электроды.

Количество вещества, нанесенного на электроды, определяется методом взвешивания до и после покрытия (Малышев Е.К. и др. Газоразрядные детекторы для контроля ядерных реакторов. М.:Энергоатомиздат, 1991, стр.126 и стр.130).

Этот метод не может использоваться при покрытиях плотностью менее 0,1 мг/см² из-за малого привеса на фоне значительного веса электрода. Механическое взвешивание не может обеспечить требуемую точность определения количества покрытия.

Известны способы измерения количества покрытия с использованием ионизирующего излучения, например способ измерения толщины покрытия электродов, при котором направляют пучок излучения на объект контроля, возбуждают характеристическое излучение этого слоя покрытия и определяют его толщину, при этом дополнительно выбирают массивный эталон из вещества второго от поверхности слоя толщиной больше толщины насыщения, возбуждают во втором от поверхности слое вторичное характеристическое излучение при помощи характеристического излучения слоя контролируемого покрытия, возбуждают характеристическое излучение массивного эталона излучением той же энергии, что и характеристическое излучение слоя контролируемого покрытия, регистрируют вторичное характеристическое излучение, прошедшее через контролируемое покрытие, и характеристическое излучение массивного эталона, берут отношение интенсивностей зарегистрированных сигналов, по величине которой судят о толщине верхнего слоя покрытия (патент РФ №2107894, G 01 В 15/02).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и назначению является способ измерения толщины чувствительной области полупроводникового кремниевого детектора (патент РФ №1373084, G 01 В 15/02). Известный способ заключается в том, что поток ионизирующего излучения направляют на калибровочные и измеряемый детекторы, регистрируют это излучение и определяют толщину чувствительной области измеряемого детектора. С целью повышения точности измерения облучение производят моноэнергетическими нейтронами с энергией Е>Е_пор, где Е_пор - энергетический порог реакции ²⁸Si(n, α)²⁵Mg, регистрируют линейный энергетический спектр импульсов от заряженных частиц, образовавшихся в чувствительной области детектора, выделяют пик энергетического спектра этих частиц, отвечающий реакции ²⁸Si(n, α₀)²⁵Mg, возникающей в чувствительной области детектора, строят для калибровочных детекторов градуировочную кривую зависимости удельного счета Хао толщины чувствительной области детектора

где Ф - флюенс нейтронов; S - паспортное значение площади чувствительной области детектора, и по этой кривой определяют толщину чувствительной области измеряемого детектора.

К недостаткам известных способов с использованием ионизирующего излучения относится необходимость наличия отдельного источника ионизирующего излучения.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении точности измерения количества покрытия электродов и повышении радиационной безопасности за счет исключения источника ионизирующего излучения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе отбора электродов нейтронной ионизационной камеры по параметрам покрытия электродов на измеряющий детектор направляют поток собственного ионизирующего излучения от радиоактивного покрытия электрода, регистрируют количество частиц, испускаемых радиоактивным покрытием по количеству импульсов напряжения или тока зарегистрированных пересчетным прибором, затем на измеряющий детектор направляют поток ионизирующего излучения от калибровочного электрода-эталона и также регистрируют количество частиц, меняют положение покрытого электрода не менее двух раз, поворачивая его в горизонтальной плоскости вокруг своей оси на произвольный угол, при этом повторяют измерение количества импульсов напряжения или тока, образованных от взаимодействия излучаемых частиц с детектором, причем время измерения выбирают таким, чтобы количество зарегистрированных импульсов было не менее 3600 имп. в каждой позиции измерения, а выборку необходимого количества электродов для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления проводят так, чтобы выполнялось соотношение

где Ncpi - средняя скорость счета i-го покрытого электрода по трем измерениям; Nкo - средняя скорость счета калибровочного электрода-эталона по трем измерениям; n - количество покрытых электродов, необходимых для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления.

Практически способ осуществляется следующим образом.

Покрытый электрод помещается в держатель приспособления. Площадь чувствительной части измеряющего детектора излучения должна превышать площадь покрытия электрода.

С помощью детектора регистрируется количество частиц, испускаемых покрытым электродом, образующихся в результате естественного радиоактивного распада вещества покрытия.

При взаимодействии частиц с детектором ионизирующего излучения образуется импульс напряжения (тока), который усиливается с помощью предварительного усилителя и, после формирования, регистрируется на пересчетном приборе.

Учитывая то, что при малых скоростях счета импульсы распределяются по закону Пуассона, и при доверительной вероятности 0,99 погрешность

(где N - количество импульсов при измерениях) не должна превышать 5%, время измерения количества импульсов выбирается таким образом, чтобы количество зарегистрированных импульсов было не менее 3600 имп.

Для увеличения точности и достоверности измерения указанный процесс повторяют не менее двух раз, меняя положение покрытого электрода, поворачивая его в горизонтальной плоскости вокруг своей оси на произвольный угол.

Определяется средняя скорость счета от каждого покрытого электрода по трем замерам для всего набора покрытых электродов.

Затем определяется относительная скорость счета каждого покрытого электрода по сравнению с калибровочным электродом-эталоном. Использование калибровочного электрода-эталона необходимо, т.к. измерение проводятся на воздухе, а скорость счета электрода зависит от температуры, влажности и атмосферного давления окружающей среды.

Проводится выборка необходимого количества покрытых электродов для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления таким образом, чтобы выполнялось указанное выше соотношение

где Ncpi - средняя скорость счета i-го покрытого электрода по трем измерениям; Nкo - средняя скорость счета калибровочного электрода-эталона по трем измерениям; n - количество покрытых электродов, необходимых для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления.

Калибровочный электрод-эталон выбирается из комплекта покрытых электродов, проверенных по данному способу и из которого будет собрана нейтронная ионизационная камера деления с проверкой ее чувствительности к тепловым нейтронам. Калибровочный электрод-эталон выбирается для каждой новой партии вещества, используемого для покрытия электродов электродов.

Указанная совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата, получаемого при использовании предлагаемого способа.

Анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания аналогичных технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники позволяет сделать вывод, что предложенное техническое решение является новым и для специалистов явным образом не следует из уровня техники, имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области, то есть соответствует критериям изобретения.

Использование: для отбора электродов нейтронной ионизационной камеры по параметрам покрытия электродов. Сущность: заключается в том, что в способе отбора электродов нейтронной ионизационной камеры по параметрам покрытия электродов регистрируют количество частиц, испускаемых радиоактивным покрытием по количеству импульсов напряжения или тока зарегистрированных пересчетным прибором, затем на измеряющий детектор направляют поток ионизирующего излучения от калибровочного электрода-эталона и также регистрируют количество частиц, меняют положение покрытого электрода не менее двух раз, поворачивая его в горизонтальной плоскости вокруг своей оси на произвольный угол, при этом повторяют измерение количества импульсов, причем время измерения выбирают таким, чтобы число зарегистрированных импульсов было не менее 3600 имп. в каждой позиции измерения, а затем расчетным путем определяют выборку необходимого количества электродов для формирования электродной системы камеры. Технический результат: повышение точности измерения количества покрытия и повышение радиационной безопасности.

Способ отбора электродов нейтронной ионизационной камеры по параметрам покрытия электродов, отличающийся тем, что на измеряющий детектор направляют поток собственного ионизирующего излучения от радиоактивного покрытия электрода, регистрируют количество частиц, испускаемых радиоактивным покрытием по количеству импульсов напряжения или тока, зарегистрированных пересчетным прибором, затем на измеряющий детектор направляют поток ионизирующего излучения от калибровочного электрода-эталона и также регистрируют количество частиц, меняют положение покрытого электрода не менее двух раз, поворачивая его в горизонтальной плоскости вокруг своей оси на произвольный угол, при этом повторяют измерение количества импульсов напряжения или тока, образованных от взаимодействия излучаемых частиц с детектором, причем время измерения выбирают таким, чтобы количество зарегистрированных импульсов было не менее 3600 имп. в каждой позиции измерения, а выборку необходимого количества электродов для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления проводят так, чтобы выполнялось соотношение

где N_cpi - средняя скорость i-го покрытого электрода по трем измерениям; N_кo - средняя скорость счета калибровочного электрода-эталона по трем измерениям; n - количество покрытых электродов, необходимых для формирования электродной системы нейтронной ионизационной камеры деления.