Детектор ионизирующего излучения Советский патент 1988 года по МПК G01T1/20 

00 со

ел

О).

Изобретение относится к технике измерения ртнтенсивности и энергии гамма - и рентгеновского излучения и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регистрации этих видов

Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение диапазона регистрируемого излучения в сторону мягкой области.

Сущность изобретения заключается в том, что в детекторе ионизирующего излучения, содержащем сцинтилля- тор и вакуумную камеру с входным окном и расположенным в ней фотоприем- пиком, в качестве входного окна иг- польэо1зан сцинтиллятор, выполненный, из вакуум-стойкого материалае

Использование сцинтиллятора в качестве входного окна устраняет потери интенсивности излучения в материале входного окна и в переходах сцинтиллятор - соединяющее вещество входное окно (имеющие место в известном детекторе), что приводит к обес- печенио поставленной цели. Выполнени сцинтиллятора из вакуум-стойкого матриала позволяет технически реализовать использование сцинтиллятора в качестве входного окна. За счет использования в качестве входного окна сцинтиллятора устранены потери излучения на входе и на выходе сцинтиллятора одновременно.

При использовании изобретения по- лх чают следующие результаты:

Повьпиение чувствительности в направлении входа детектора, что обеспечивается волоконной структурой сцинтиллятора, имеющего при такой конструкции малую чувствительность к потоку излучения, поступающему под углом, относительно направления входа детектора. Уменьщение влияния этого потока приводит к повышению чувствительности к потоку, поступающему в направлении, входа детектора. Вакуум-плотность всего сцинтиллятора обеспечивается заполнением промежутков между волокнами вакуум-стойким материалом.

Повышение чувствительности, которое достигается тем, что фотокатод расположен на внутренней торцевой поверхности сцинтиллятора. Чувствительность повышается при этом за счет максимального приближения фото- катода к сцинтиллятору,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Повышение чувствительности, что обеспечивается использованием в качестве электронного умножителя не менее одной пластины МКП {микроканальной) о Увеличение чувствительности обусловлено повышением полноты сбора фотоэлектронов за счет приближения МКП к сцинтиллятору; более равномерной чувствительностью МКП по всей ее площади (по сравнению с диодной системой известного детектора); использованием сборки МКП при необ,- ходимости увеличения коэффициента усиления электронного умножителя.

Повышение чувствительности, которое достигается тем, что фотокатод расположен на входной поверхности МКП, имеющей множество входов в микроканалы. В этом случае поверхность фотокатода больше сечения МКП, так как материал фотокатода частично расположен в начальной части каналов. Кроме того, в этом случае возможно использование материала фотокатода, например , непрозрачного к свету и имеющего больший коэффициент преобразования, чем прозрачные, например сурьмяно-цезиевые фотокатоды, которые располагают перед электрон- HbiM умножителем.

Расширение диапазона регистрации излучения вплоть до инфракрасной части спектра и повышение быстродействия. Эта цель обеспечивается тем, что в качестве сцинтиллятора использован BaF, который эффективно регистрирует излучение в диапазоне от жесткой гамма-области до ультрафиолетовой части спектра, а также пропускает световое и инфракрасное излучение. Быстродействие увеличивается за счет использования быстрой ультрафиолетовой компоненты BaFj (со временем высвечивания менее 1 не), эффективно воздействующей на МКП, имеющей задержку в пикосекундном диапазоне. Быстродействие детектора определяется временем высвечивания BaF, ,

Увеличение чувствительности благодаря использованию в качестве сцинтиллятора , имеющего плотность 7,2,

Увеличение эффективной- регистрации нейтронов, что обеспечивается за счет использования в качестве сцинтиллятора LiF.

Повьпиение точности регистрации, что достигается благодаря тому, что сечение сцинтиллятора имеет форму, подобную сечению регистрируемог о потока излучения, представляющего собо прямоугольник, пятиугольник, шестиугольник

На чертеже изображен предложенный детектор

Детектор содержит сцинтиллятор I, вакуумную камеру 2, фотоприемник 3, состоящий из фотокатода 4, электронного умножителя 5 и узла 6 регистрации электронов о Вакуумная камера не- обходима для обеспечения условий работы фотоприемника. Герметичность вакуумной камеры обеспечивается тем, что сцинтиллятор вплотную примыкает к оболочке вакуумной камеры и имеет с ней вакуумное плотное соединение, например, с помощью высокочастотной или лазерной сварки

Фотоприемник требуется для преобразования света или ультрафиолетово- го излучения в электроны, их умножения и регистрации. Электронный умножитель может содержать МКП, динодную систему и др.Фотокатод может быть раположен на внутренней торцевой по- верхности сцинтиллятора на входной поверхности МКП или между сцинтил- лятором и МКПо Узел регистрации электронов может иметь различные конструкции, обеспечивающие сбор и регистрацию электронов, поступающих с электронного умножителя.

Детектор работает следующим образом.

Поток входного излучения или частиц поступает на вход сцинтиллятора, преобразуется в свет, воздействующий на фотокатод Поток электронов, вылетающих с фотокатода, усиливается с помощью электронного умножителя и поступает на узел регистрации электронов.

Использование изобретения позволяет увеличить чувствительность де- тектора примерно в 3,5 раза; расщи- рить диапазон эффективной регистрации в жесткой и мягкой гамма-облас- ти, а также света в ультрафиолетовой видимой и инфракрасной частях: спектра при использовании в качестве входного окна в жесткой и мяг- кой гамма-области, а также в области видимого света при использовании в

5

0

f5 20

25 зо

40

д

§0 55

качестве входного окна ,,, ; нейтронов и видимог о света при испытании Li FO

Широкий диапазон работы детектора допускает одновременную рег истрацию излучений различных видов, например жестког о гамма-излучения и света, а также других комбинаций Быстродействие детектора при использовании МКП и сцинтиллятора из ВаГ, повышается примерно в 250 раз (время высвечи. вания ВаГ, : не) э

Фор мула изобретения

о Детектор ионизирующего излучения, содержащий сцинтиллятор и ьл- куумную камеру с входным окном и расположенным в ней фотоприемником, содержащим фотокатод, электронный умножитель и узел регистрации электронов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расщирения энергетического диапазона регистрации излучения в сторону мягкой области, в качестве входного окна использован сцинтиллятор, выполненный из вакуум-стойкого материала

2„ Детектор , отличающийся тем, что сцинтиллятор вы- полйен из волокон, промежутки между которыми заполнены вакуум-стойким материалом, обеспечивая вакуум-плотность сцинтиллятора

3 Детектор попп.1и2, отличающийся тем, что фотокатод расположен на внутренней торцовой поверхности сцинтиллятора.

4 Детектор по , отличающийся тем, что электронный умножитель содержит не менее одной микроканальной пластины (МКП).

5„ Детектор по п.4, отличающийся тем, что фотокатод расположен на входной поверхности МКП

6 Детектор по , отличающийся тем, что в качестве сцинтиллятора использованы материалы из группы: BaF, , .

7, Детектор по , о т л и - чающи1 ся тем, что сечение сцинтиллятора имеет форму, подобную сечению регистрируемого потока излу чения, представляющего собой прямоугольник, либо пятиугольник, либо щестиугольник.

%

Ч

Изобретение относится к технике измерения интенсивности и энергии гамма- и рентгеновского излучения и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регистрации этих видов излучения, а также света, нейтронов и заряженных частицо Целью изобретения является повьппение чувствительности и расширение энергетического диапазона регистрации излучения в сторону мягкой области. Детектор содержит сцинтилля- тор и вакуумную камеру с входньм окном и расположенным в ней фотоприемником. В качестве входного окна использован сцинтилпятор, выполненный из вакуум-стойкого материала. Испол,- зование сцинтиллятора в качестве входного окна позволяет уменьшить потери на выходе сцинтиллятора, а также потери в мягкой области излучения на входе сцинтиллятора. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. л W

/

У

5J

Я

/

А

X / /