Способ раздельной регистрации доз гамма-радиации и быстрых нейтронов в смешанных полях излучений Советский патент 1987 года по МПК G01T1/16 G01T3/00 

Изобретение относится к области обнаружения и измерения ядерных и космических излучений и может быть использовано для раздельной количественной оценки потоков -и-радиации и быстрых нейтронов, например, в смешанных полях ядерных реакторов. Известен способ раздельной регистрации доз т-радиации и быстрых нейтронов,, основанный на помещении двух детекторов (ионизационных камер), в смешанное поле излучения. Раздельное измерение доз у-радиации и быстрых нейтронов происходит за счет того что детекторы имеют различную концент рацию водорода и вследствие этого име ют различную чувствительность к быстрым нейтронам. Первая ионизационная камера измеряла суммарный эффект v-нейтронного поля, а вторая - только эффект т -радиации. По разности двух измерений оценивается эффект быстрых нейтронов. Недостатком такого способа является неспособность сохранять информацию после прекращения облучения. Кроме того, точность регистрируемых доз невысока. Наиболее близким по технической сущности к предла.гаемому-способу является способ раздельной регистрации доз Y-радиации .и быстрых нейтронов, по которому в качестве детектора используется кристалл CaF., активированный тулиен. Определение доз v -радиации и быстрых нейтронов основано на аномальной чувствительности кристалла к быстрым нейтронам. Этот способ заключается в том, что кристалл СаР„ помещают в исследуемое поле излучения, облучают его этим излучением, а затем нагревают и регистрируют интенсивности полосы термолюминисценции. Наличие двух пиков термовыСвечивания при t 150 и 250 С соответственно и их различная чувствительность к облучению быстрыми нейтронами позволяют проводить одновременные измерения как дозы -у -радиации так и быстрых нейтронов с иcпoльзdвaниeм одного кристалла. Недостаток данного способа состоит в том, что возможна регистрация доз не вьш1е 10 Гр из-за быстрого насьш ения эффекта термолюминисценции, что не позволяет использовать этот способ для раздельной регистрации тр-радиации и быстрых нейтронов в полях ядер 10 82 ных реакторов. Невысокая точность регистрации доз этим способом обусловлена тем, что в результате воздействия смешанного п- i -поля в кристалле регистрируются не отдельные полосы терvloлюминecцeнции, соответствугопще каждой компоненте п- 1-поля, а полосы обусловленные суммарным эффектом этого поля. Кроме того,невозможно снятие повторной информации, поскольку при нагревании кристалла значитель ная часть дозиметрической информации теряется. Целью изобретения является, расширение диапазона измеряемых доз, повышение точности измерения и сохранение информации. Цель достигается за счет того, что по способу раздельной регистрации доз J--радиации и быстрых нейтронов в смешанных полях, основанному на помещении детектора в исследуемое поле излучения, odлyчeниe его этим полем и рёгистрации интенсивности 1 полос люминесценции, в качестве детектора используют оптическое кварцевое стекло для инфракрасной области спектра, не содержащее примесей водорода - КИ, освещают кварцевое стекло монохроматическим светом с Двозб гжА- Р гистрируют интенсивность фотолюминесценции (i;,) при Д регистр. 396 нм, затем освещают его монохроматическим светом с Р гистрируют интенсивность фотолюминесценции Ij, при Д регистр. 655 нм, и по величине интенсивностей I., и 1 с помощью предварительно построенньк градуировочных кривых определяют величину дозы -радиации и быстрых нейтронов соответственно. Сущность способа состоит в следу- ющем. В результате облучения смешанным у-нейтронным полем реактора в кварцевом стекле КИ образуются центры фотолюминесценции, характерные для каждого вида воздействующей радиации. В результате спектроскопического исследования всех типов кварцевых стекод (КИ, KB, КУ) авторами изобретения установлено, что в результате облучения смешанным у-нейтронным полем только в кварцевом стекле КИ образуются центры фотолюминесценции, характерные для каждого вида воздействующей радиации (у -излучение в быстрые нейтроны). В результате проведенных экспериментальных исследований авторами пок зано, что только быстрые нейтроны в условиях реакторного облучения наводят в стекле КИ полосу фотолюминесце ции 655 нм (полоса возбуждения 260 нм В других типах кварцевых стекол (KB и КУ) полоса люминесценции 655 нм чувствительна к -у-реакции из-за при сутствия в них вод9рода. Появление полосы 655 нм в спектре люминесценции стекла КИ после его облучения ; быстрыми нейтронами обусловлено обра зованием радиационных центров вида . г Si - 0 образующихся в результате разрыва связи Si - О Sis. Авто.рами установлено, что -jr-радиация по добные центры в стекле КИ не создает В необлученном стекле КИ имеется ;интенсивная полоса фотолюминесценции в области 396 нм (полоса возбуждения .242 нм), наличие которой обусловлено примесями германия на уровне . в структуре стекла. Появление этой люминесценции связано с образованием в сетке стекла структурных групп Ge - GeJ. В других типах кварцевых стекол (КУ, KB) полоса 396 нм либо отсутствует, либо ее интенсивность крайне мала и эта полоса быстро исче зает с ростом Y-дозы. На фиг. 1 приведен график спектров возбуждения (1а, 2а) и люминесценция (16, 26) кварцевого стекла КИ облученного смешанным -у -нейтронным полем реактора; на фиг. 2 - график калибровочных зависимостей интенсивности люминесценции от дозы для стек ла КИ, облученного смешанным п-р-полем реактора (1 - зависимости интен- живности люминесценции в.полосе 396 нм от v-дозы, 2 - зависимость интенсивности в полосе 655 им от цоз быстрых нейтронов). Отметим, что кварцевое стекло КИ использовалось ранее для дозиметрии г-излучения. Определение -у-дозы пр водилось по полосе 540 нм в спектре оптического поглощения облученного стекла. Для дозиметрии быстрых нейтронов этот метод непригоден, так каь интенсивность полос оптического поглощения, наводимых быстрыми нейтронами в стекле, крайне мала. Пример. Кварцевое стекло КИ помещают в смешанное v-нейтронное поле реактора, облучают его и после прекращения облучения помещают образец в кюветное отделение люминесцентной установки. Стекло КИ возбуждают монохроматическим светом с длиной волны 260 нм и С помощью ФЭУ регистрируют фотолюминесценцию при 655 нм. Затем, это же стекло возбуждают монохроматическим светом с длиной волны 242 нм и регистрируют фотолюминесценцию при 396 нм. По интенсивностям люминесценции в полосах 655 и 396 нм с помощью градуировочных кривых , (см. фиг. 2) определяют дозы .быстрых нейтронов и -v-излучения соответственно. Диапазон измеряемых доз составляет 10 Гр. Точность измерения 3%. Информация о дозах т-излучения и быстрых нейтронов сохраняется длительное время, поскольку радиация создает в стекле стабильные радиационные центры. Время сохранения информации (по экспериментальным данным) не менее года. При необходимости повторных измерений детектор может быть вновь использован после термоотжига, при в течение 30 мин. Предлагаемьй способ обеспечивает независимость точности измерения доз v-радиаций и быстрых нейтронов от соотношения междуих вкладами, поскольку составляющие регистрируются независимот друг от друга; сохранение дозиметрической информации длительное время (не менее года); существенное расширение верхнего предела измеряемых доз (до 10° Гр) по сравнению с рототипом; удобство и быстроту в олучении дозиметрической информации; озможность многократного использоваия детектора.

гоо Joo. too т eoo oo л,нн

(JJUi.l

СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОЙ РЕГИСТРА1ШИ доз ГАММА-РАДИАЦИИ .И БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ В CMEDlAHHbK ПОЛЯХ ИЗЛУЧЕНИЙ, основанный на помещении детектора в исследуемое поле ,облучение его этим полем и регистрации интенсивности I полос люминесценции, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых доз, повышения точности и сохранения информации, в качестве детектора используют оптическое кварцевое стекло для инфракрасной области спектра, не содерж щее примесей водорода КИ, освещают кварцевое стекло монохроматическим светом с АВОЭБ- ЖА руют интенсивность фотолюминесценции при л регистр. ° Ii щают его монохроматическим светом с а 260 нм, регистрируют инвоз5 Ж4 - тенсивность фотолюминесценции 1 Lj при А регистр . 655 нм, и по величине интенсивностей I, и 1 с помощью пред варительно построенных градуировочных кривых определяют величину дозы гамма-радиации и быстрых нейтронов соответственно.

to

e я.1

(JXJLZ