Счетчик ионизирующих излучений Российский патент 2021 года по МПК H01J47/06 G01T1/20 

Изобретение относится к детекторам ионизирующих излучений, а более конкретно к газоразрядным счетчикам.

Известны счетчики, в которых обычно применяется цилиндрическая геометрия: катод выполняется в виде цилиндра, по оси которого расположен анод – цилиндр диаметром от 0,02 до 0,1 мм, отделенный от катода изолятором. Между анодом и катодом прикладывается разность потенциалов, создающая электрическое поле внутри газового наполнения счетчика Разрешающее время в схемах совпадений или время неопределенности при спектрометрии нейтронов зависят от времени запаздывания электрического импульса Т, которое практически совпадает с временем дрейфа электронов от катода к аноду счетчика (В.А. Григорьев. Газоразрядные детекторы элементарных частиц. – М.: НИЯУ МИФИ, 2012, с. 35-36).

Недостатком существующего технического решения является необходимость увеличения напряженности электрического поля в объеме счетчика и, следовательно, для уменьшения Т значительного повышения электрического напряжения на аноде, например, при высоких давлениях газового наполнения или при больших диаметрах катода.

Известен счетчик ионизирующих излучений, в котором увеличение электрического поля в объеме счетчика достигается путем изменения конфигурации анода, который представляет собой цилиндр, диаметр d_ц которого составляет 1,0 – 2,0 мм, внешняя сторона цилиндра – анода выполнена с треугольной резьбой или с зубчатым треугольным профилем по сечению, при этом треугольная резьба и зубчатый треугольный профиль выполнены с шагом равным 0,2 – 0,5 мм. Анод может также быть выполнен в виде цилиндра диаметром d_ц с навитой на него проволокой, диаметром d_п шаг навивки s ≥ d_п, причем диаметр проволоки связан с диаметром цилиндра соотношением 2d_п+d_ц ≤ 2,0 мм (RU 2674130 , МПК H01J 47/06 , G01T 1/205, опубл. 07.12.2018).

Недостатком известного решения является небольшое количество анодообразующих элементов и их расположение на малом диаметре анода, увеличение электрического поля, как показывает моделирование, еще недостаточно для значительного электрического поля в объеме счетчика.

Технический результат заключается в увеличении электрического поля и, следовательно, напряженности электрического поля в объеме счетчика вдали от анода.

Сущность изобретения заключается в том, что счетчик ионизирующих излучений состоит из цилиндрического катода и цилиндрического анода, являющеегося корпусом счетчика c радиусом R, на внутреннюю поверхность которого нанесена треугольная резьба или зубчатый профиль по сечению, при этом треугольная резьба и зубчатый профиль выполнены с шагом p, равным 0,2 - 0,5 мм, а катод d_К диаметром 0,05 - 5,0 мм расположен по оси анода.

На фиг. 1 показано сечение катода и анода счетчика ионизирующих излучений с внутренней резьбой; на фиг. 2 показано сечение счетчика с анодом в виде зубчатого треугольного профиля по его сечению. В табл. 1 показаны результаты моделирования значения электрического поля внутри счетчиков как функции расстояния от анода к катоду.

Счетчик ионизирующих излучений (фиг. 1) состоит из цилиндрического катода и цилиндрического анода, являющеегося корпусом счетчика c радиусом R, на внутреннюю поверхность которого нанесена треугольная резьба или зубчатый профиль (фиг. 2) по сечению, при этом треугольная резьба и зубчатый профиль выполнены с шагом p равным 0,1 - 0,5 мм, а катод d_К диаметром 0,05 - 5,0 мм расположен по оси анода.

Для сравнения было проведено моделирование значения электрического поля внутри счетчиков как функции расстояния от анода к катоду в прототипе и в заявляемом решении. Конфигурации зубчатых профилей на анодах и их шаг, как в прототипе, так и в заявляемом решении были одинаковыми. Диаметр корпуса катода в прототипе и диаметр корпуса анода заявляемого решения был равен 15 мм, диаметр анода прототипа и диаметр катода заявляемого решения составлял 2,0 мм. Напряжение на анодах составляло 300 В. Результаты моделирования приведены в табл. 1.

Использование заявляемого счетчика ионизирующих излучений, как показало моделирование, позволяет значительно увеличить электрическое поле в объеме счетчика вследствие фокусировки электростатического поля к центру и, следовательно, напряженность электрического поля в объеме счетчика вдали от анода.

Таблица 1

r, мм 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Е
(прототип) 0,55 0,5 0,37 0,29 0,25 0,23 0,22 Е
(заявленное решение) 0,56 0,25 0,40 0,52 0,71 1,4 1,8

Примечание: r – расстояние от анода к катоду, Е×10⁵ В/м – напряженность электрического поля.

Изобретение относится к детекторам ионизирующих излучений, а более конкретно к газоразрядным счетчикам. Технический результат - возможность увеличить электрическое поле в объеме счетчика вследствие фокусировки электростатического поля к центру и, следовательно, напряженность электрического поля в объеме счетчика вдали от анода. Счетчик ионизирующих излучений состоит из цилиндрического катода и цилиндрического анода, являющегося корпусом счетчика c радиусом R. На внутреннюю поверхность анода нанесена треугольная резьба или зубчатый профиль по сечению, при этом треугольная резьба и зубчатый профиль выполнены с шагом p, равным 0,1-0,5 мм, а катод d_К диаметром 0,05-5,0 мм расположен по оси анода. 1 табл., 2 ил.

Счетчик ионизирующих излучений, состоящий из цилиндрического катода и цилиндрического анода, отличающийся тем, что цилиндрический анод, являющийся корпусом счетчика, на внутреннюю поверхность которого нанесена треугольная резьба или зубчатый профиль по сечению, при этом треугольная резьба и зубчатый профиль выполнены с шагом p, равным 0,1-0,5 мм, а катод d_К диаметром 0,05-5,0 мм расположен по оси анода.