Способ повышения достоверности радиационных измерений при использовании в качестве детектора газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера Российский патент 2019 года по МПК G01T1/169 

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений, а именно гамма-излучения с применением газоразрядных счетчиков, в частности к индивидуальному дозиметрическому контролю, включающему в себя измерение дозы, а также мощности дозы.

Изобретение может быть применено в индивидуальных дозиметрах при проведении радиационной разведки в ходе ликвидации последствий радиационных аварий, а также при работе персонала с источниками ионизирующих излучений или обслуживании ядерных энергетических установок.

2 Уровень техники

Достоверность радиационных измерений осуществляется в настоящее время системой метрологического обеспечения парка дозиметрических приборов, в основе которой лежит процедура периодической поверки и градуировки [1].

Во время проведения поверки устанавливается факт принадлежности погрешности градуировки интервалу допустимых значений. В противном случае проводится градуировка прибора или ремонт, также завершающиеся процедурой поверки.

Принято считать, что у поверенного дозиметрического прибора погрешность сохраняется в допустимых пределах до назначенного срока повторной поверки.

Способ обеспечения достоверности дозиметрических измерений путем проведения периодической поверки принят за прототип, так как является составной частью предлагаемого способа.

Недостатком существующего способа является то, что в течение межповерочного интервала исправность прибора и соответственно достоверность измерений не оцениваются, в то время как не исключена вероятность наличия или появления неисправности у газоразрядного счетчика, заключающейся в многократном срабатывании при попадании одного гамма-кванта, причем количество срабатываний при попадании гамма-кванта может меняться с течением времени. Это приводит к тому, что кажущаяся чувствительность счетчика может изменяться в разы, увеличивая погрешность свыше допустимых пределов.

Кроме того, эффект многократных лавин не обнаруживается во время поверки и отградуированный прибор через некоторое время может давать неверные показания.

3 Раскрытие изобретения

Основным элементом, определяющим достоверность измерений дозиметром, является газоразрядный счетчик.

Если ресурс счетчика не исчерпан, то его чувствительность к ионизирующему излучению является строго постоянной величиной. Это обуславливает достоверные измерения у отградуированного и исправного прибора в течение всего межповерочного интервала времени. Однако в газоразрядных счетчиках могут происходить определенные деструктивные изменения у газовых компонент внутреннего наполнения. В результате этого гасящая способность счетчика уменьшается и возникает вероятность появления двойных и даже многократных лавин после регистрации одного гамма-кванта.

Данное явление носит стохастический характер и может увеличивать кажущуюся чувствительность счетчика произвольным образом. Во время измерений прибором с таким счетчиком его чувствительность может существенно отличаться от той, которая наблюдалась при градуировке прибора, вследствие чего погрешность измерений будет превышать допустимые пределы, что в итоге приведет к неправильным выводам и принятым решениям.

Задачей, решаемой в данном изобретении, является обнаружение наличия эффекта двойных лавин у газоразрядного счетчика и подачей при этом соответствующего сигнала. Техническим результатом от применения изобретения является возможность оценки достоверности проводимых измерений дозиметром на газоразрядных счетчиках путем контроля за исправностью счетчика и, соответственно, в возможности осуществления своевременной замены его в случае неисправности.

4 Осуществление изобретения

Поставленная цель достигается следующим образом: кроме основного счетного канала в дозиметре создается дополнительный счетный канал, в котором организуется искусственное мертвое время, но не для самого счетчика, а для счетной схемы. Этого можно достичь введя в схему временную задержку по длительности, превышающую мертвое время счетчика в несколько раз. Счетчик в течение этой временной задержки может срабатывать обычным образом, порождая лавины, но при этом счетная схема их не будет регистрировать. Так, в случае неисправности счетчика, сопровождающейся многократными лавинами на один гамма-квант, повторяющиеся лавины будут следовать одна за другой через короткие промежутки времени (приблизительно равные мертвому времени самого счетчика). При этом временная задержка запускается после первого срабатывания счетчика, а вся серия импульсов, порожденных одним гамма-квантом, или некоторая ее часть, произойдет до истечения этой задержки.

Таким образом, даже после серии импульсов, возникающих при регистрации одного гамма-кванта, на счетную схему дополнительного канала проходит только один импульс от первой лавины. Основной счетный канал в этом случае регистрирует обычным образом все возникающие лавины, в том числе и повторные, а дополнительный счетный канал регистрирует только количество гамма-квантов, попавших в счетчик, за вычетом только тех немногих, что попали в счетчик в течение задержки. В результате этого итоговые частоты по двум счетным каналам при неисправном счетчике могут различаться до нескольких раз.

Если счетчик исправен и вероятность повторных лавин исключена, существует некоторая вероятность того, что после регистрации одного гамма-кванта следующий гамма-квант попадет до истечения задержки дополнительного счетного канала. В этом случае показания основного канала будут также превышать результаты, полученные в дополнительном канале. Однако это превышение относительно невелико (до 10%) и подчиняется строгим законам математической статистики, в частности соответствует нормальному распределению Гаусса.

Таким образом, проведя сравнение результатов, полученных по двум счетным каналам, можно абсолютно точно утверждать, подвержен ли газоразрядный счетчик эффекту многократных лавин или нет.

В случае превышения частоты сигналов в основном канале относительно дополнительного канала на величину, превышающую статистически допустимую, подается специальный сигнал на индикатор, после чего делается вывод о недостоверности проводимых измерений, а прибор подлежит сдаче в ремонтные органы.

Таким образом, при работе с дозиметром происходит автоматический непрерывный контроль исправности счетчика, что позволяет оценивать достоверность результатов проводимых измерений.

5 Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показана функциональная схема дозиметра с двумя счетными каналами. Между газоразрядным счетчиком и дополнительным счетным каналом введена схема задержки. Сигналы, поступающие с выходов счетных каналов, сравниваются в анализаторе частоты импульсов. При превышении частоты сигналов основного канала относительно дополнительного свыше допустимого статистически допустимого значения включается индикатор неисправности счетчика.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Методические указания №9 «Войсковые средства дозиметрического контроля радиационной обстановки и облучения личного состава. Методы и средства аттестации и поверки». [Текст] / - М: Воен. Издат. 1989. - 90 с.

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений, а именно гамма-излучения с применением газоразрядных счетчиков. Сущность изобретения заключается в том, что способ оценки достоверности радиационных измерений, проводимых дозиметрическим прибором с газоразрядным счетчиком Гейгера-Мюллера, заключается в создании в измерительной схеме прибора дополнительного счетного канала с временной задержкой, для которого серия нескольких следующих один за другим импульсов воспринимается как один импульс. При наличии у газоразрядного счетчика эффекта многократных лавин показания основного канала превышают показания дополнительного канала свыше определенных пределов. При этом делается вывод о неисправности счетчика, результаты измерения считаются недостоверными, а прибор направляется в ремонтные органы. Технический результат – возможность оценки достоверности показаний непосредственно во время измерений. 1 ил.

Способ оценки достоверности радиационных измерений, проводимых дозиметрическим прибором с газоразрядным счетчиком Гейгера-Мюллера, заключающийся в подтверждении факта принадлежности погрешности градуировки интервалу допустимых значений, отличающийся тем, что после поверки прибора при каждом измерении осуществляется слежение за появлением неисправности газоразрядного счетчика в виде эффекта многократных лавин, которые реализуется за счет введения в измерительную схему прибора дополнительного счетного канала с временной задержкой, включаемой после срабатывания счетчика, в течение которой импульсы от повторных срабатываний счетчика не регистрируются, оценка достоверности проведенного измерения осуществляется на основе расчета относительной разности количества импульсов, зарегистрированных за время измерения основным и дополнительным каналами, при этом, если получаемая величина больше статистически разрешенного значения, то результат измерения считается недостоверным.