Радиоизотопное устройство для измерения давления газов Советский патент 1983 года по МПК G01L11/00 

ел

1чЭ 00

со Изобретение относится к техлике иомервипя давления газов, основанной на взаимодействии снаряженных частиц с всэглеством. И-звестны радиоизотопные устройства для noNfepeHHH давления газов, содержг щие источник $(,- или В-излучения, детек Гор, дифференциальный дискриминатор и пересчетное устройство, в которых о f7,в чине да ления судят как по произвоДИМОЙ ионизапни, так и по изменению характеристик излучений М . Недостатком извесачсых устройств является то, что вследствие малой проникающей способности Ы - и |3 - частиц необходимо размещать детектор непосред ственно в той среде, давление которой подлежит определению, Зто не всегда оказывается возможным (например, при измерении давления во вращающихся объектах). Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения дав/i НИН , содержащее излу штель но зитронов с детектором и электрическую измерительную схему со счетчиком sQ Как известно, позитроны, замедлившиеся в конце своего пробега до тепловь х энергий, аннигилируют с электронами с|:)еды. Для регистрации у -квантов, образовдвшихся в -результате аннигиляции, используют детектор У-излучения, соединеи1Ш1й с диг еренциальным дискриминатором, пороги которого настроены ва линию О, 511 МэВ, Однако вследст вне того, что аннигиляция пазитронов может происходить на любом расстоянии от источника как внутри контролируемого обьекта, так и снаружи, скорость счэта аннигиляционных У-квантов в связи с изменением давления будет изменяться незначительно, т.е. такое устройство обладает невысокой точнсх:тью. Кроме того, при необходимости бесконтактного измерения давления во вращающихся объектах возникает.необходимость сохранения постоянным взаимного р«сположения источника позитронов, на ходяшегося внутри объекта, и детекторов, расположенных снаружи. Цель изобретения - повышение точности при бесконтактном измерении во вращающихся объектах. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник позит- ронов, первый детектор, соединенный с первым дифференциальным дискриминатором, и счетчик, снабжено схемой сов падения, вторым дис)э{|)еренциаль} ым дискриминатором и вторым детектором, соединенным через второй дифференциалЕ ный дискриминатор с первым входом cxeNft. совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого дифференциального дискриминатора, а выход соединен с вхоаом счетчика, детекторы расположены по обе стороны объекта на прямой, перпендикулярной плоскости его вращения, а источник позитронов нанесен на поверхность кольца, закрепленного внутри вращающегося объекта. В результате излучения позитронов в контролируемой среде наиболее вероятна Двухфотонная аннигиляция, в результате которой образукггся два -кванта (каждый с энергией 0,511 МэВ), разлетающихся в противоположные стороны под углом 180 , Проникающая способность этих -кваятов намного превосходит проникающую способность |3 -излучения, более того, она настолько велика, что позволяет аннигиляционным -квантам без поглощения проходить как через толщу исследуемого газа, так и через металличес- 1ше стенки полости, в которую заключен исследуемый газ. Последнее обстоятельст во позволяет размещать детекторы У -излучения вне исследуемого объекта. Вместе с тем, для того чтобы получить информацию о том, в каком месте произошел данный акт аннигиляции, регистрируют оба аннигиляцио1тых У-кванта, разлетающихся под утлом 180. Для этой цели используют два детектора, расположеннъгх под углом 180 друг к другу по разные стороны от излучателя, причем второй детектор также соединяют с дифференциальным дискриминатором, пороги которого настроены на линию О, 511 МэВ, В этом случае пересечение оси распространения пучка позитронов с прямой, соединяющей центры детекторов, дает точку, в которой произощел данный акТ аннигиляции. На чертеже изображена блок-схема радиоизотопного измерителя давления. Устройство содержит вращающийся объект 1, давление в.котором подлежит измерению, кольцо 2, закрепленное внутри объекта соосно с ним, источник 3 позитронов, равномерно нанесенный на поверхность кольца 2, детекторы 4 и 5, дифференциальные дискриминаторы 6 и 7, схему 8 совпадений, пересчетное устройство 9,, Детекторы 4 и 5 расположены под yivtOM 180 Друг к другу и перпендикулярно к плоскости вращающегося объекта на }1екотором расстоянии от оси ращения при этом выхоц детектора 4 подключен к входу дифференциального ци риминатора 6, выхоц детектора 5 - к входу дифференциального дискриминатора 7, а выходы дискриминаторов 6 и 7 соединены с входами схек1Ы 8 совпадений, выход которой подключен к входу счетчика 9. Устройство работает следующим образом. При энергии позитронов менее 1 МэВ что соответствует известным источникам например N а-22, испускающим позитроны и -распада с граничной энергией О, 540 МэВ, основными потерями энергии в среде являются ионизационные, причем аннигиляционными процессами на лету можно пренебречь. Позитроны, замедлившиеся до энергии А1О эВ, испытывают аннигиляцию с электронами среды. Фактически это означает, что позитроны аннигилируют в конце своего пробега, и так как пробеги позитронов в газовой среде зависят от давления последней, то по скорости счета анниги ляаионных событий можно судить о зна чении этого давления. Аннигиляционные V -кванты, обладающие высокой проникающей способностью и проходяигие через стенки вращающегося объекта 1, регистрируются детекторами 4 и 5, Поскольку последние расположены поп углом 18О , а пороги дифференциальны дискриминаторов настроены на линию jj -излучения с энергией О, 511 МэВ, то импульсы на выходе схемы 8 совпадений, поступающие на счетчик 9 соответствуют зарегистрирогйнным актам двухфотонной аннигиляции. При этом скорость счета событий, соответствующих актам двухфотошюй аннигил5шии, при фиксированном расстоянии от оси вращения до детекторов будет зависеть от давления газа внутри вращающегося объекта. Анализ математических зависимостей, связывающих скорость счета аннигиляционных событий, геометрию измерительного устройства и давление газа, показывает, что при больших давлениях чиоло остановившихся в вьщеленном объеме позитронов, а значит, и скорость счета, обратно пропорциональны давлению. При малых давлениях с его ростом наб- людается быстрый рост скорости счета, т. е. зависимость скорости счета анни- гиляционных событий от величины измеряемого давления носит инверсионный характер. При этом, зная диапазон изменения давления, выбором расЬтояния детекторов от источника излучения проводить измерения как на восходящем, так и на ниспадающем участках характеристики. Предлагаемая конструкция позволяет максимально простыми средствгши проводить бесконтактный контроль давления газов во вращающихся объектах, что важно при автоматизации технологических процессов.

РАДИОИЭОТОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ, содержащее источник позитронов, пер- вый детектор, соединенный с первь м диф ференциальным дискриминатором, и счетчик, отличающееся тем, что. с целью повышения точгюсти при беско тактном измерении во вращающихся объектах, оно снабжено схемой совпадения, вторык дифференциальным дискриминатором и вторым детектором, соединенным через второй диффере1щиальный диcкpи raнатор с первым входом схемы совпадения, второй входС которой подключен к выходу первого дифференциального дискриминатора, а выход соединен с входом счетчика, детекторы располохшны по обе стороны объекта на прямой, перпенди - жулярной плоскости вращения, а источник с iP позитронов нанесен на поверхность кольсл ца, закрепленного внутри вращающегося объекта.