Детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем Советский патент 1985 года по МПК G01T1/26 

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, а точнее, .к области регистрации гамма-излучения.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для регистрации временной зависимости потоков гамма-излучения на ядерных реакторах

Известен детектор - твердотельная ионизационная камера, вьшолненная в алмазной пластины, заключенной между двумя металлическими электродами, напылёнными в вакууме Ц .

Работа известного детектора основана на том, что под действием приложенного электрического поля проис ходит собирание носителей заряда на электродах. Носители заряда образуются в кристалле алмаза под действием иоиизирукщето излучения.

Недостатком известной конструкции является высокая чувствительность к быстрым нейтронам, которая обусловливает вклад сигнала от нейтронов составляющий 10-15% сигнала от гаммаизлучения в поле ядерного реактора с соотношением плотности потока быстрых; нейтронов и мощности дозы гаммаизлучения 4 10 нейтр/см Р. Другим недостатком является высокая стоимость используемого материала и сложность технологии изготовления детектора.

Известен также детектор - вакуумная камера - состоящая из эмиттера и коллектора ,вьтолненных в виде плос-. копараллельных металлических пластин разделенных между собой вакуумным прмежутком 23 , Принцип работы детектора, основан на регистрации тока медленных электронов, эмиттируемых с поверхности металла под действием ионизирующего излучения через вакуумньй промежуток.

Недостатком известной конструкции вакуумной камеры является сложность технологических операций, обеспечивакицих стабильную работу детектора, а именно: операций подготовки поверхности электродов и надежного вакуумирования объема камедо давления 10 .

Наиболее близким ПО техни 1еской .супщости к предложенному детектору является детекто р гамма-излучения с .диэлектрическим рассеивателем, содер-5-5 жапц1й коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриком, выполненным из неводрродсодержащего ма

териала 3j . Металлический коллектор выполнен из материала с высоким атомным номером, например, в виде пластины, и отделен от металлического корпуса двумя слоями диэлектриков.

Работя детектора построена на принципе регистрации разности токов комптоновскик электронов, возникающих под действием гамма-излучения в диэлектриках, А именно, при облучение детектора с диэлектрическим рассеивателем гамма-квантами, ргаправление распространения которых перпендикулярно плоскости коллектора, в диэлектриках, расположенных по обе стороны коллектооя, возникают токи комптоновских электронов. Ввиду того, что материал коллектора, например свинец, эффективно ослабляет гамма-излучение, в цепи коллектора появляется разностньй ток комптоновских электронов обоих диэлектриков .

Недостатком известной конструкции детектора с диэлектрическим рассеивателем является высокая чувствительность к нейтронам, которая обусловлена реакциями неупругого рассеяния (п, п, у ),радиационного захвата (п, У ) нейтронов на ядрах материала коллектора и реакцией упругого рассеяния (п, п) нейтронов на ядрах материала диэлектрика. Вклад сигнала от нейтронов составляет 5% сигнала детектора, а при деформированном экранами из свинца соотношении гаммаи нейтронной компонент достигает 15-20%.

Целью изобретения явлется повышение точности регистрации временной зависимости импульсных потоков гамма-излучения в гамма-нейтронных полях и расширение диапазона линейности амплитудной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем, содержа1ф;Ем коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриком, вьшолненный из неводородсодержащего материала, снабжен радиатором комп тоновскйх электронов, выполненнь м из водородсодержащего материала, заключённого в проводящую экранирующую оболочку, выполненного из веводородсодержащего материала с атомным номером, равным эффективному атомному Hoiytepy неводородсодержащего диэлектрика толщиной, большей длины пробега протонов отдачи, но меньшей длины пробега комптоновских электронов в материале оболочки, установленную вплотную к диэлектрику со стороны корпуса, коллектор выполнен из. материала с атомным номером, равным эффективному атомному номеру неводородсодержащего диэлектрика. Такое конструктивное вьшолнение детектора позволйет увеличить, точность регистрации гамма-излучения на ядерных реакторах за счет уменьшения вклада .сигнала от нейтронов в сигнал от гамма-излучения вследствие исключения материалов с высоким атомным номером, обладакндих высоким сечением (п, п, у ) и (п, у ) реакций в поле излучения быстрьк нейтронов, и расширить диапазо линейности амплитудной характеристики за счет уменьшения вклада индукционнно-наведенного заряда, накапливающегося в неводородсодержащем диэлект рике, в заряд , протекающий в цепи коллектора. На фиг. 1 Изображена схема предлагаемого детектора; на фиг. 2 - осциллограммы. Детектор гамма-излучения с диэлек рическим рассеивателем состоит из ус тановленного в металлическом корпусе 1 коллектора 2, окруженного со всех сторон неводородсодержащим. диэлектри ком 3, и радиатора комптоновских эле тронов, вьшолнениого из водородсрдер жащего материала (диэлектрик) 4,,заключенного в проводящую экранирующую оболочку 5, выполненную из материала с низким атомным номером, толщиной, по крайней мере, на порядок меньшей среднего пробега комптоновских элект ронов. Толщина пиэлектрика 3 между радиатором и коллектором выбирается меньше среднего пробега комптоновских электронов в материале диэлектри ка, а толщина коллектора 2 - больше среднего пробега комптоновских электронов в материале коллектора, ДетеК тор может быть выполнен плоским, в виде цилш1дра шти сферы. На фиг, 2 представлены осциллогра мы, полученные с предлагаемого детек тора аи вакуумной эмиссионной камеры Ь. Осциллограмма Ь, приведенная на фиг, 2 для сравнения, получена с вакуз ной эмиссионной камеры, расположенной в той же точке поля на ядерном реакторе. Детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем работает сле.дующим образом . При облучении детектора гамма- . квантами со стороны радиатора, ввиду того, что материалы коллектора и неводород со держащего диэлектрика подобраны с приблизительно равньми эффективными атомными номерами, между ними не происходит нарушения электронного равновесия и не возникает сигнала от гамма-излучения. Поскольку MHTepjian коллектора 2 имеет низкий атомньй номер и его толщина порядка 3 мм, то не возникает и значительного ослабления гамма-излучения в материале коллектора 2, а, следовательно, .и значительного разностного тока комп тоновских электронов в неводородсог держащем диэлектрике 3. Однако, водородсодержащий диэлектрик 4, обладающий повышенным по сравнению с неводородсодержащим выходом комптоновских электронов создает нарушение элект- ронного равновесия в неводородсодержа:щем диэлектрике 3 и коллекторе 2, что приводит к появлению сигнала в цепи коллектора 2. Поскольку сечение взаимодействия нейтронов с материалами с низким атомным номером низко, вклад сигнала от нейтронов в сигнал предлагаемой конструкции--детектора меньше по сравнению с конструкхщей детектора-прототипа. Осциллограмма а, приведенная, на фиг. 2, получена от детектора, выполненного так, что толщины алюминиевого коллектора 2 фторопластового диэлектрика 3,. водородсодержащего материала (органического стекла) 4 и аСлюминиевой оболочки 5 составили 3; Зи 0,1 мм соответственно. Детектор был выполнен плоским и содержал три параллельно соединенных И расположенных одна за другой секций. Общая площадь коллектора соЮтавила 153 см . Чувствительность детектора к гамма-квантам источника Со составила - (2,1+0,2) 10 Кл/р смТ Предложенньй детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеиваТе- лем по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет снизить в 17-25 раз вкЛад сигнала от нейтроной в сигнал детектора от

ДЕТЕКТОР ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАССЕИВАТЕЛЕМ, содержащий коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриком, выполненным из неводородсодержащего отличающийся материала, тем, что., с целью повьшения точности регистрации временной зависимости импульсных потоков гамма-излучения в гамма-нейтронных полях и расширения диапазона линейности амплитудной характеристики, он снабжен радиатором комптоновсхих электронов, вьйтолненным из водородсодержащего материала,. заключенного в проводящую экранирук щую оболочку, выполненную из Неводородсодержащего материала с атомным номером, эффективному атомному номеру незодородсодержащего диэлектрика, толщиной, большей длщ{ы пробега протонов отдачи, но меньшей длины пробега комптоновских электро(Л нов в материале оболочки установленную вплотную к диэлектрику со стороны Kcjipnyca, а коллектор вьшолнен из материала с атомным номером, равньм.эффективному атомному номеру неводородсодержащего дизлектрика. О1 О 00 00