Детектор дозиметра фотонного излучения Советский патент 1989 года по МПК H01J47/08 G01T1/18 

Предложенное устройство относится к измерению -ионизиругацих излучений, в частности -к устройствам индивидуального дозиметрического контроля

Для дозиметрического контроля обычно используют карманные индивидуальные дозиметры, которые должны иметь нормированные метрологические свойства при незначительных габаритах и массе Дпя карманной дозиметрической аппаратуры к числу основных требований следует отнести жесткие ограничения габаритов и массы устройст

сл

с

ва. Указанные параметры в основном зависят от используемого детектора

Известен дозиметр с прямым отсчетом, названный также прямо-показывающим дозиметромо Он содержит малогабаритную ионизационную камеру конденсаторного типа, стенки которой изготовлены из электропроводящей пластмассы Конденсатор, образованный стенками камеры и центральными электродами, заряжается до определенного напряжения, которое при наличии 3104 излучения уменьшается пропорционально дозе Однако такой дозиметр имеет незна чительный динамический диапазон измё рений, редко превышающий десятичный норядоКо Поэтому в дозиметрах чаще используют газоразрядные счетчики, которые имеют значительно больший динамический диапазон (в основном счетчике Гейгера-Мюллера цилиндрической формы)-, Один из вариантов счетчика Гейгера-Мюллера содержит циливдрический катод и анод, состоящий из множества нитейо Для достижения наибольшего динамического диапазона чувствительный объем газоразрядного счетчика выполнен значительно меньших размеров, чем детектор в целоМоОсновньм недостатком детектора, использующего счетчик Гейгера-Мюллера, является зависимость чувствительности от направления движения потока фотонов Наиболее близок к изобретению по технической сущности детектор дозиметра фотонного измерения, содержащий газоразрядный счетчик ГейгераМюллера с малым чувствительным объемом, окруженный частично или полностью фильтром шаровой формы,, В этом детекторе достигнуто уменьшение зависимости показаний от направления падения фотонов с энергией, превьш1ающей 600 кэВ, Тов для относительно высоких энергий„ Основным недостатком этого детектора являются зависимость чувствительности .от направления падения фотонов сравнительно небольших энергий менее 600 кзВ, а также большие габа риты и масса детекторао Цилиндрические газоразряднь1е счетчики с малым чувствительным объ мом, окруженные фильтром шаровой или подобной формы, при энергиях фотонов более 600 кэВ имеют почти изотопную чувствительность. Однако- для фотонов с меньшей энергией при изме нении угла падения чувствительность детектора с шаровым фильтром имеет значительную зависимость от направления падения фотонов о Кроме того, цилиндрические счетчики обычно имеют длину, значительно большую диаметра счетчикао Фильтр шаровой формы должен иметь диаметр, не меньший длины счетчика В результате фильтр получается громоздкий, что является нежелательным особенно для миниатюрной карманной дозиметрической аппаратуры. Цель изобретения - уменьшение угловой зависимости чувствительности и уменьшение габаритов и массы детектора. Указанная цель достигается тем, что в детекторе дозиметра фотонного излучения, содержащем цилиндрический газоразрядный счетчик с малым чувствительным объемом, окруженный фильтром, фильтр вьтолнен в виде цилиндра, имеющего со стороны торцов счетчика основания, толщина каждого из которых пропорциональна величине In f6/f(0), а толщина стенок цилиндра ступенчато уменьшается к основаниям и на середине каждой ступени пропорциональна произведению . т fo(e) sint. In --S.™-, где падения излучения, отсчитываемый от оси симметрии счетчика с вершиной, приходящейся на центр чувствительного объема; (o) - чувствительность счетчика при угле падения о/, определяемая для нижней.границы энергетического диапазона; fg чувствительность счетчика со стороны края основания, определяемая также для нижней границы энергетического диапазона; f(О) - чувствительность счетчика с фильтром в перпендикулярном его оси симметрии направления,, Таким образом, уменьшением толщины стенок фильтра при уменьшении угла падения компенсируется изменение угловой зависимости чувствительности счетчика. Основания установлены для компенсации угловой зависимости чувствительности счетчика со стороны его торцоззо Одним из вариантов вьтолнения устройства может быть детектор, содержащий фильтр, ступенчатая форма поверхности кбторого в Цределе становится непрерывной, а толщина стенок фильтра плавно уменьшается к основэ ниям, На фиг„1 схематично представлено предложенное устройство; на фиг.2 угловая зависимость чувствительности для фотонов с энергией 0,12 МэВ: А - детектора фотонного Излучения, Б - базового объекта 5 Устройство содержит газоразрядны счетчик 1 с чувствительным объемом 2,фильтр 3 с основаниями 4„ Угол о - угол падения фотонов на детек тор. Счетчик 1, содержащий малый чувс вительный объем 2, окружен фильтром 3,а со стороны торцов счетчика 1 установлены основания 4, Энергетическую зависимость чувст вительности счетчика 1 с направлений перпендикулярных его оси симметрии и близлежащих направлений, компенсируют выбором толщины фильтра 3 вблизи чувствительного объема 2 счетчик-а 1 о Поэтому чувствительность счетчика I с фильтром 3 с направлений, перпендикулярных его оси симметрии, обозначенную f(0), можно считать не зависящей.от энергии фотонов во всем энергетическом диапазоне измерений. Компенсация угловой зависимости чувствительности детектора с направлений, близлежащих к оси симметрии счетчика 1 осуществляется с помощью оснований 4о Нахождение толщины оснований 4 осуществляют на основе соотнощения COScCfjfoC) h - ----- . In где h - толщина оснований 4; j4 - линейный коэффициент ослабления потока фотонов для нижней границы энергетического диапазона Поскольку для цилиндрических счетчиков наибольший угол падения при котором основание закрывает чувствительный объем 2, близок к нулю, значение косинуса угла падения примерно равно единице, а чувствительность fo (о) можно заменить на чувствительность ff, счетчика 1 со стороны края основания 4. Следователь но, толщина оснований пропорциональна величине In -зтятПри уменьщении угла падения умень .шается чувствительность счетчика 1 к фотонному излучению с энергией менее 600 кэВо Поэтому толщина стенок фильтра 3 вьшолнена уменьщающейся с уменьщением угла падения фотонов« Толщина h стенок фильтра 3 вычисляется для нижней границы энергетического диапазона с помощью выражения 0 In In Проведенные эксперименты показали, что для ступенчатой формы фильтра 3 толщина h стенок цилиндра,вычисленная по приведенному выражению,соответствует середине каждой ступени,. Выполнение детектора в соответствии с предложенным изобретением уменьшило угловую зависимость чувствительности для нижней границы энергетического диапазона измерений.Поскольку для направлений, перпендикулярных оси симметрии счетчика I,скомпенсирована и энергетическая зависимость чувствительности, поэтому для других энергий энергетического диапазона измерений угловая зависимость чувствительности детектора будет также скомпенсирована о Увеличение коли- честна ступеней фильтра 3 уменьшает угловую зависимость чувствительности, Фильтр 3 ступенчатой формы изготовляют, например, витым из фольги Габариты и масса цилиндрического фильтра ступенчатой формы с основаниями значительно меньше, чем фильтра сферической формы с диаметром, равным длине счетчика. . Один из вариантов предложенного устройства, использованньй для компенсации угловой зависимости чувствительности, содержал счетчик Гейгера-Мюллера, фильтр ступенчатой формы и основания, выполненные из свинца. На его основе разработан детектор, чувствительность которого с изменением угла падения фотонов меняется менее чем на ± 50% для энергии фотонов 0,12 МэВо Если количество ступеней фильтра увеличить в двараза, уменьшив соответственно в два раза длину каждой ступени, тогда чувствительность детектора в пределах телесного угла 45/ изменяется менее,чем на i 25% для фотонов с энергией 0,12 МэВо Предлагаемое изобретение дает возможность уменьшить габариты и массу детектора по сравнению с прототипом в 10 раз и угловую зависимость в 1,5-2 разао В качестве базового объекта выбран детектор дозиметра В дозиметре digi/close ALARM, в котором установлен счетчик Гейгера-Мюллера,окруженный цилиндрическим фильтром постоянной толщины.

ДЕТЕКТОР ДОЗИМЕТРА ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий цилиндрический газоразрядный счетчик с чувствительным объемом, окруженный фильтром, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угловой зависимости чувствительности и уменьшения габаритов и массы детектора, фильтр вьтолнен в виде цилиндра, имеющего со стороны торцов счетчика основания, толщина каждого из которых пропорциональна величине 1 fo In --ттт,а толщина стенок цилиндра ступенчатого уменьшается к основаниям и на середине каждой ступени пропроциональна произведению sin х foM , к In -fV-Гпт-J где оС - угол излучения, отсчитываемый от оси симметрии счетчика, с вершиной, приходящейся на центр чувствительного объема; о(С - чувствительность счетчика при угле падения , определяемая для нижней границы энергетического диапазонаJ f - чувствительность счетчика со стороны края основания, (Л определяемая также для нижней границы энергетического диапазона; f (О) чувствительность счетчика с фильтром в перпендикулярном к его оси симметрии направления.