Детектор ионизирующего излучения Советский патент 1992 года по МПК G01T1/28 

1

Изобретение относится к экспериментальной физике, а точнее - к регистрации ионизирующих излучений, и

№)жет быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения вакуумными вторично-эмиссионными детекторами (ВЭД), работающими с ннешним источником питания, ионизационными газонаполненными камерами и др., а также для измерений потока гойтронон ваку-

умными камерами деления (ВКД) в присутствии гамма-фона.

Цель изобретения - повышение точности измерения мощности дозы моно- направленного излуче(шя.

На чертеже изображена схема предложенного детектора иониэирукмцего излучения.

Детектор ионизирующего излучения cocTOFiT из размещеН1Гь х в цилиндр)ичр.с- ком корпусе 1 тошпимой стенки 0,8 мм

3

и BHenhiHM диаметром 50 мм электродов 2-6, образующих несколько располо- жеи(гых одна за другой измерительных секций. В каждой секции находится по .одному сигнальному электроду: 3 - в одной секции, 5 - в другой, размещенных между высоковольтными электродами 2,Аи6, .

Электроды выполнены в виде сфери- ческих сегментов, полученных формовг- кой в сфорнческой матрице радиусом 55 мм плоских заготовок - металлических -дисков, диаметром 44 и толщиной

0,35 мм с тремя выступами - языч- 5 ками, и соединены между собой тремя;

металлическими стойками с отверстия- 5И. При сборке электродной системы язьики вводят в отверстия несущих стоек, загибают и приваривают к пос

ледним точечной электросваркой. От- верстия в стойках расположены так, что между поверхностями соседних электродов обеспечивается зазор около 1,6 мм. Электрод 2 выполнен сплоп иыи (без отверстий ), а в электродах -3 - 6 .вьтолнено соответственно 23, 46, 71, 96 сквозных отверстий диа- мет-ром I мМо Эти отверстия размещены равномерно по поверхностям электродов , Стойки разноименных электродов изолированы от корпуса опорными изоляторами из высокоглинозе- мистой керамики. Одна из стоек каждого электрода соединена проводником с соответствующим стандартным метал- локерамичёским электровводом 7,установленным на торцовом фланце корпуса детектора Детектор вакуумируют до давления остаточных газов ниже 1 v nlO Па При иэкерениях сигнальные , электроды 3 и 5 соединяют с регистратором, а высоковольтные 2, 3, 6 - с внешним источником 8 питания, Кор- пус 1 заземляют.

Работа детектора ионизирующего излучения основана йа рвг.истрац.ии :- медленных вторичных электронов (ВЭ), выходящих из электродов (эмиттеров) под воздействием ионизирующего излу- чения. Эти медленные ВЭ собираются электрическим полем, создаваемым внешним источником 8 питания, на про тивоположные электроды (коллекторы),

Прн облучении мононаправленным фотонным нзлучением, падающим .приблизительно перпендикулярно поверхностям элементов со стороны электрода б с максимальной суммарной площадью

отверстий, между соседними электродами возникают токи быстрых ВЭ в направлениях вперед и назад относительно направления распространения излучения. Токи быстрых ВЭ, переносимых в направлении вперед с (J V) и К+1-ГО (j,) электродов, связаны с плотностями потоков гамма-квантов ц и . падающих соответственно на эти электроды, со- отнойеннями

(S-S,)lЧ-eч

S-S

Ks-s,), -t

e Ч

+S Чч+1 1 (S-SK4i)f

k+1

Sy,S,4.

M

где e - заряд электрона;

- быстрых ВЭ из СПЛОШ-; ных электродов в направлении вперед относительно направления распространения излучения;

S -площадь сплошного элек- трода;,1

суммарные площади отвер- | стий соответственно в К-ом и К+1-М электродах систе- мы;

плотность потока гамма- квантов, падающих на К-й

электрод после прохождения сплошгак участков K+l-jto электрода.

Здесь нумерация электродов системы осуществляется последовательно, начиная с крайнего, в направлении, противоположном направлению распространения излучения,

ffпредположении,что токи быстрьк ВЭ компенсируются в цепи сигнального электрода, запишем равенство j « которое, следуя выражениям дам, J к и , , справедливо при условий выполнения соотношения

1-ч:.ч,

Siil.Ǥj.

S S Ki 1 S - S

где jb - коэффициент поглощения гам- ма-излз чения сплошным электродом.

Выполнение отверстий в соседних электродах, суммарные площади которых удовлетворяют последнему соотношению, одновременно гарантирует компенсацию в цепи сигнального электрода токов быстрых ВЗ, выходящих в направлении назад.

Лля электродной с;истеъв 1 с электродами одинаковой толщины последнее соотношение удобно записать в виде

Si S-S,

,-SL s-s

(К-1)/з,,3,4,,., (J)

к

где S, - суммарная площадь отверстий в электроде, размещенном -последним в направлении распространения излучения. В электроде,, размещенном последним в направлении распространения излучения, отверстия выполняют про- изволы Ьй (заданной заранее)- суммарной площадью или вообще не выполняют и тогда при расчете S« в осталь ных электродах по формуле.(1) следует положить Sf 0.

В мононаправленном потоке гамма- квантов для тонких электродов по сравнению с длиной пробега гамма-излучения в материале электродов /зж iid тде fj t d линейный коэффициент О(- лабления излучения и толщина электродов соответственно.

При энергии гамма-излучейня 1,25 1,25 МэВ описанной вьппе конструкции детектора с электродами из нержавеющей стали, в.«оторой ,5 см ,35 мм, Л ,0142, в электроде 2 (фиг.1), размещенном последним в направлении распространения излучения, отверстий нет, а суммарные площади Ътверстий в электродах 3-6 равны соответственно 0,18, 0,365, 0,556 и 0,753 см.

Ограниченна на диаметр отверстий, который не должен превьшать расстояния между электродами, обеспечивает незначительное влияние искажений элек 1;рического поля в межэлектродном промежутке на эффективность собирания медленных ВЭ, Установив диаметр отверстий ,1 см, рассчитали их число в электродах 3 - 6 системы по

.LS

формуле п ц

и

|25 при К-2,3,4 и 5

получили п , , и соответственно.

Для отверстий неправильной формы берут приведенный диаметр D, равный усредненному по всем углам поворота вокруг оси отверстия расстоянию между краями-отверстия вдоль прямой, проходящей через геометрический центр.

,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Для достижения эффекта компенсации быстрых ВЭ в мононапрапленном, но неоднородном по интенсивности, поле излучения отверстия размещают равномерно по площйдям соотретствую- щих электродов.

Предложенный детектор ионизирую- щего излучения по сравнению с известными позволяет устранить вклад быстрых ВЭ в сигнал, формируемый мед- iленными ВЭ при облучении мононаправленным фотонным излучением, и этим повысить точность измерения мощности дозы на величину от нескольких процентов до нескольких десятков процентов в зависимости от энергии гамма-квантов и примерно в два раза прЯ облучении жестким рентгеновским излучением.

Формула изобретен и я

1 . Детектор ионизирующего излучения, содержащий по крайней мере одну измерительную секцию в виде сиг нального электрода, расположенного между двумя высоковольтными электродами, причем в сигнальном электроде вьтолнены одно или несколько сквозных отверстий, приведенный диаметр каждого из которых меньше межэлек-; . тродного расстояния, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности измерения мощности дозы мононаправленного излучения, в высоковольтных электродах кроме последнего выполнены несколько сквоз- j ных отверстий, приведенный диаметр каждого из которых меньше межэлек- тродного расстояния, причем разность отношений суммарных площадей отверстий в соседних электродах каждой секции к площадям соответствующих электродов равн коэффициенту поглощения излучения сплошным электродом и электроды размещены в порядке убывания cy мapнoй площади отверстий в них в направлении распространения излучения, причем в последнем электро- де выполнено п отверстий, где ,// 2...

2, Детектор поп,1,отлича щ и и с я тем, что отверстия размещены равномерно.по поверхностям элементов электродов.

юf K6aHfn6f

И H f H И

Изобретение относится к измере- ниям ионизирующих излучений и может быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения. Цель изобретения. - повышение точности измерения мощности дозы мононаправлеиного налу чения. Детектор содержит несколько измерительных секций. Каждая секция состоит из одного сигнального электрода, расположенного между двумя высоковольтными элек родами. В сиг-, нальньр; электродах вьтолнено одно или несколько сквозных отверстий.Во всех высоковольтных электродах, кро- ; ме последнего,выполнено одно или несколько сквозных отверстий. Приведенные диаметры всех отверстий меньше межзлектродного расстояния. Разность отношений суммарных площадей отвер стий в соседних электродах каждой секции к площадям соответствующих электродов равна коэффициенту поглощения излучения сплошным электродом. Электроды размещены в порядке убывания суммарной площади отверстий в них в направлении распространения излучения, В последнем высоковольт-- ном электроде вьтолнено п отверстий, причем п « 0,1,2,., При измерениях высоковольтные электроды соединяют с одним внешним источником питания, а сигнальные электроды - с одним регистратором. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с о л с: 4 о: 45. VI