Способ контроля стабильности работы каналов детектирования со счетчиками Гейгера-Мюллера Советский патент 1987 года по МПК G01T1/16 

Изобретение относится к детекти- рованию ионизирующего излучения и может быть использовано для контроля стабильности работы каналов детектирований в многоканальных системах измерения уровней ионизирующих излучений.

Целью изобретения является повышение безопасности работы путем обес- Ю подачей на вход питания счетчика вы- .

печения возможности проведения контроля без применения радиоактивных источников.

На чертеже приведена схема включения счетчика Гейгера-Мюллера для реализации предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом,

В счетчике инициируют контрольные импульсы тока подачей на вход питания счетчика импульсов напряжения, амплитуда которых U вьше величины рабочего напряжения, причем амплитуда и и длительность выбраны такими, чтобы выполнялись условия:

m(U) () in.p.

(1)

(2)

ni,g,

1(,г) 1-exp -m(U) 5P, (3),

f

где ra(U) - частота появления свободных зарядов в объеме счетчика под действием напряжения U; частота появления свобод- ньк зарядов под действием фона;

параметры, характеризующие материал и геометрию электродов 5 количество зарегистрироШл

й6 и |i.

п

и g, 15 При подаче на вход счетчика напр жения, амплитуда которого выше вели чины рабочего напряжения Up, повышается вероятность автоэлектронной змиссии из катода счетчика. Следова ло тельно, при некотором напряжении и в объеме счетчика образуются свободные электроны, которые, ускоряясь в электрическом поле, -иницируют лавинную ионизацию газа, т.е. в сче 25 чике появляются контрольные импульс тока, по параметрам которых можно с дить об исправности канала детектирования. При этом амплитуда напряжения должна быть такой, чтобы частота появления контрольных импульсов тока, возникающих под действием перенапряжения, превышала частоту фоновь с импульсов, т.е. выполнялось условие (1).

Импульсный характер- подачи напря жения с амплитудой U и длительность позволяет реализввать данную.иде без ухудшения параметров счетчика относительно прототипа, если вьшол- няются условия (2) и (3).

Действительно, ресурс работы сче чика уменьшается из-за диссоциации молекул гасящего газа при прохождении через счетчик импульсов тока.

30

40

ванных импульсов и заряд, 45 Следовательно, предлагаемый способ

переносимый одним импульсом при контроле с помощью импульсов напряжения-,

- количество импульсов и

заряд при контроле с помощью радиоактивного источника.

- вероятность появления контрольных импульсов под действием импульсов напряжения;

- контрольное значение вероятности, устанавливаемое обычно в диапазоне 0,90-0,99,

О стабильности работы всего канала судят по частоте импульсов на его выходе.

Предлагаем1з й способ может быть реализован тогда, когда контрольные импульсы тока в счетчике инициируют

соковольтных импульсов, полярность которых проти1зоположна полярности рабочего напряжения питания газоразрядного счетчика,

При подаче на вход счетчика напряжения, амплитуда которого выше величины рабочего напряжения Up, повышается вероятность автоэлектронной змиссии из катода счетчика. Следовательно, при некотором напряжении и в объеме счетчика образуются свободные электроны, которые, ускоряясь в электрическом поле, -иницируют лавинную ионизацию газа, т.е. в счет- чике появляются контрольные импульсы тока, по параметрам которых можно судить об исправности канала детектирования. При этом амплитуда напряжения должна быть такой, чтобы частота появления контрольных импульсов тока, возникающих под действием перенапряжения, превышала частоту фоновь с импульсов, т.е. выполнялось условие (1).

Импульсный характер- подачи напряжения с амплитудой U и длительностью позволяет реализввать данную.идею без ухудшения параметров счетчика относительно прототипа, если вьшол- няются условия (2) и (3).

Действительно, ресурс работы счетчика уменьшается из-за диссоциации молекул гасящего газа при прохождении через счетчик импульсов тока.

будет эквивалентен с точки зрения сохранения работоспособности счетчика способу проверки при помощи радиоактивного источника, если суммарные

заряды n,g, и , прошедшие через счетчик во время контроля этими способами, равны.

Известно, что g U, и, следовательно, контрольный импульс при способе проверки с помощью перенапряжения равен нескольким контрольным импульсам, регистрируемым при Проверке с помощью радиоактивного источника, так как U Up. Однако процесс

образования контрольных импульсов от радиоактивного источника носит случайный характер и поэтому при установлении изменения параметров счетчика (например, чувствительности) по изменению скорости счета приходится набирать большую статистику порядка 100-1000 импульсов, чтобы получить достоверный результат. В предлагаемом способе контроля параметры импульса перенапряжения U и Т. выбирают такими, чтобы вероят- -ность Р(и, С ) возникновения контрольных импульсов под действием импульса перенапряжения была выше некоторой наперед заданной вероятности Р|. А о работоспособности счечика судят, сравнивая величину Р с отношением числа зарегистрированных импульсов к количеству импульсов перенапряжения, причем период подачи импульсов перенапряжения должен быть больше мертвого времени счетчика. Так, при Р(и, б) 0,95 для проведения контроля достаточно подать на счетчик 10 импульсов, чтобы сделать выводы о работоспособности тракта измерения и, следовательно о том, что легко выполняется условие (2), т.е. предлагаемый способ контроля не ухудшает ресурс газоразрядного счетчика.

Подача на вход счетчика импульсо перенапряжения, полярность которых противоположна полярности напряжени питания, позволяет в ряде случаев контролировать работоспособность каналов измерения при более низких значениях амплитуды высоковольтного импульса, поскольку, как правило, электрическое поле внутри счетчика несимметрично (например, в коаксиальных счетчиках) и поэтому вероятность электронной эмиссии при одинаковой амплитуде высоковольтного импульса будет различной в зависимост от полярности импульса. Последовательно подавая на вход питания импульсы разной полярности, можно обепечить проведение контроля при боле низкой амплитуде импульсов и увеличить достоверность контроля.

Согласно предлагаемому способу бьшо испытано несколько типов счетчиков, включенных по схеме (см. чертеж), на которой обозначены: 1 - счетчик Гейгера-Мюллера; 2 - сопро

5

тивление нагрузки; 3 - емкость С, включающая в себя емкость монтажа и распределенную емкость кабеля. На вход канала подавали короткие (длительность около 1 мкс) высоковольтные импульсы - Ugj , а на выходе с некоторой задержкой t, зарегистрировали импульс коронного разряда с амплитудой около U-Ui, где U, - напряжение зажигания счетчика.

Длительность задержки уменьшается с ростом величины V ,

В таблице показана зависимость времени задержки t и амплитуды Va, контрольного импульса от ампли выхтуды

fg инициирующего импульса.

6Х

МКС

Т

BBIX

25

30

5

0

0

5

5

Увеличение амплитуды высоковольт ного импульса длительностью 1 мкс вьш1е величины 1500 В нецелесообразно, так как вероятность коронного разряда при указанном напряжении близка к 0,99.

С увеличением длительности входного импульса коронный разряд появляется при меньших значениях амплитуды входного импульса. Например, разряд появляется достаточно стабильно при 1000-1100 В для длительности импульса около 1 мс.

В случае, если , , а высоковольтный импульс подается без снятия рабочего напряжения, то при определенных параметрах U и с вероят- нсотью Р(и, с), например, равной 0,95, высок-овольтный импульс создаст в объеме счетчика свободные электроны, которые вызовут газовый разряд при рабочем напряжении. Поэтому условие (2) выполнится автоматически.

В связи с тем, что собственная емкость счетчика значительно меньше величины С, которая включает в себя распределенную емкость кабеля, по

ч 1ю:динся в гом,, -л/о и об ьоме С -и;тг И чй икя и нрую г коптроль1{ые импульсы тока и по и к частотен на вглходе ка513305936

которому подаете;; питаииг, то амплу- счетчиками Гейгера-Мюллера. эаклю- туда гуроло/ ног о ситгиша, обус.лоииеикого S;.4;r -j;:OJ IV (.К СИГЯЯ/ЮМ L: .,.. -,

зиачител н-1 (иочти в КЮ раз) ,

ронного разряда овсего канала, о т л и ч а ю щ и йИз(-я-.аепие л::обь)х napai-ieTpoe капа-с я теь, что., с jj,sjibio псвышег ия

. ii T- VifH Гпспе if c; iriro 1 аз:зра: ; ря т-П;: зопасности раС-сг -::. путем обеспеченого-счетчика; однозначно прилсдет ;к ; возможкост; г:рс;це;::,еккл контроляК изменени;о частот;. щ.цтульсот иа зы- Ш()e;v приьщнепия кадиоактивных источходе канала. Та.;-:,, ггои разгерметиза-iUirecB,, контрольные и мпупьсы тока в

i,iiK сче .г-ч. к-:;рг- .аь:й разр5гд пропа-счатчнке иннциирулот ;.ои,чвй на вход

дает,питания счетчг кз- нмп улъсов иапряжег пя ампль-пуда к д.-iK гелькость котоPe; Vi:i;.i.:i;.v-. -. ;-по-. 1.-;-а т.-а iijje.nCTajjn - 55рьк обеспе-чизает чопчлеяие ко;:трольет ка ;к-/-уа- бс : ;:-чч;..:-:::к;п; слмкносте.й.,,у;, импульсов с зероатнсстью 0.90-

.г;дцнля jo:.)/ р.и;ь ксноль--rj QQ

зевать ирсмыш.ле)1Н;лй г онараторы высо- у Способ по п, ., с т л к ч а юково.;1ьт; ;ьгх лмпульсоа.,,. j, п д тем, что контрольные им20nyjibCfci тока кын тикру зт псда.чей на

Ф о р и у J/ а к 3 о б р е т в н и кч.чод питанчл счзтч; к;-: БЬ;СОКОПС ЛЬТИЫХ

МЧ-П7Г,СОВ ; ПОПЯрКОС };- КОТОРЬК ПрОТИ1, Слособ контроля стабильностиго7ззлс: я чолярмос-ги рабочего напря™

работ;.) ::/-ч;.а.1и. в уа - С :сгиро--;ани.я со--;;-jr .-г.-.-т ч 1ю:динся в гом,, -л/о и об ьоме С -и;тг И чй икя и нрую г коптроль1{ые импульсы тока и по и к частотен на вглходе касчетчиками Гейгера-Мюллера. эаклю-

Изобретение относится к области детектирования ионизирующего излучения и может быть |1спользовано для контроля стабильности работы каналов детектирования в многоканальных системах измерения уровней ионизирующих излучений„ Целью изобретения является повышение безопасности. Способ включает в себя инициирование контрольных импульсов в объеме счетчика и определение стабильности работы всего канала по частоте импульсов на его выходе, Новая операция, зар .лючаюЕгаяся в подаче на вход питания счетчика импульсов напряжения которые инициируют контрольные импул1|СЫ5 позволяет проводить контроль без применения радиоактивных источников. 1 , ф-лы,-1 ил, 1 табл. с ( СП CD СО