Детектор ионизирующего излучения Советский патент 1991 года по МПК G01T1/28 H01J47/02 

Изобретение относится к области регистрации ионизиругощих излучений и может быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучений вакуумными вторично-эмиссионными дет.екторамн (ВЭД), работающими с внешним источником питания, ионизационными газонаполненными камерами и др., а так.же для измерения потока нейтронов вакуумными камерами деления (БКД)в при-, сутствии гамма-фона.

Целью изобретения является увеличение точности измерения мощности дозы излучения с неопределенным пространственно-угловым распределением за

исключением мононаправленяого нзлуче-- ния, параллельного поверхности электрода .

На чертеже приведен детектор.

Детектор ионизирующего излучения состоит из размещенных в цилиндрическом корпусе I двух электродов 2, 3. При этом каждый электрод, например, может представлять собой набор из десяти (для электрода 2) и одиннадцати (для электрода 3)элементов, выполненных, например, в виде сегментов сферической поверхности, Каждьгй элемент одного электрода 2, кроме двух крайних, оказывается размещенным между двумя элементами второго

01

lifo

электрода 3. В -элементах электрода 3 выполнены сквозные отверстия 4, размещенные равномерно по поверхности элементов; Электрод 3 соединяют с внешним источником питания 5, а другой электрод 2-е регистратором. Корпус I заземляют.

Работа детектора основана на ре- гистраци медленных вторичных элек- тронов (ВЭ), выходящих из эмиттера под действием ионизирующего ния.

При облучении фотонным излучением с изотропным пространственно-угловым распределением между элементами разно именных электродов 2 и 3 возникают токи быстрьпс ВЭ j,j и jj, которые переносятся с элементов электрода 2 на элементы электрода 3 и с элементов электрода 3 на элементы электрода 2 соответственно. Токи j. и j связаны с плотностями потока гамма-квантов,, падающих на элементы электрода

3 f, и 2 tf- соотношениями

J а

j 3 где е

eiS vr,- е г t(S-s)44 ea(S-s)Lfj ,

Ч

S

заряд электрона

полный выход быстрых ВЭ -на

один гамма-квант;

площадь сплошного элемента

электрода (элемента без

отверстий). 8 - суммарная площадь отверстий

в элементе электрода 3. В предположении, что токи быстрых ВЭ компенсируются в цепи сигнального электрода 2, запишем равенство j j 3 которое,следуя выражениям для j и j 4, справедливо при условии выполнения соотношения

8/(S-s) «I - If ,/If, /s,

где /J - коэффициент поглощения излучения элементом сплошного эле- , ктрода

I/ - плотность потока гамма-квантов , падающих на элемент электрода 2 после прохождения сплошных участков элементов электрода 3.

Б изотропном поле излучения для тонких элементов электродов по сравнению с длиной пробега гамма-квантов в веществе электрода (jd, где |U,d - линейный коэффициент осQ

5 . 0

5

30

35

лабления излучения и то;пци i лпен тов электродов соотпетстпенио.

Для гамма-излучения с изотропным пространственно-угловым распределением и энергией 1,25 МэВ в описанной выша конструкции детектора с электродами из нержавеющей стали S 12,5см, d « 0,35, мм /3 0,0284 из 0,365см .

Огран 1чение на диаметр отверстий который не должен превьпиать расстояние между электродами, обеспечивает незначительное влияние искажений электрического поля в межэлектродном промежутке на эффективность собирания медленных ВЭ. Поэтому установив диаметр отверстий D 0,1 см рассчитали их число п в элементе электрода 3 по формул п 4S/1 D 46.

Размещение отверстий равномерно По всей площади элементов электрода уменьшает анизотропию показаний в полях с пространственно-угловым распределением излучения, отличаю- щимся от изотропного.

В предложенной конструкции возможно полностью скмопенсировать вклад быстрых ВЭ, возникающий от изотропной составляющей поля излучения с пространственно-угловым распределением, отличающимся от изотропного .

В поле мононаправленного излучения полная компенсация тока быстрых ВЭ не достигается ввиду отсутствия возможности скомпенсировать вклад быстрых ВЭ, вылетающих в направлепо отношению к направле40

45

-

50

НИИ назад

Нию распространения гамма-квантов.

Iv . . . . В предложенной конструкции, облучаемой фотонным H3Jjy4eHHeM энерги- о ей 1,25 МэВ и неопределенным пространственно-угловым распределением, вклар быстрых ВЭ уменьщается на величину не менее 65%, может быть снижен до 80% при использовании информации о направлении распространения иэлу- , чения и практически полиостью скомпенсирован в пиле излучения с изотропным пространственно-угловым распределением.

Аналогично, например, при облучении гамма-квантами энергией 100 кэВ и изотропньпу пространственно-угловым распределением /i « 0,184 и величина S не должна превьпиать. 2,82 см.

515

Полная компенсация сигнала быстрых ВЭ описанной выше конструкции достигается количеством отверстий диамет- .ром 1 мм равным 359.

о

Предложенный детектор ионизирующего иэлучеиия по сравнению с извест- ными конструкциями позволяет устранить вклад быстрых ВЭ в сигнал детектора при облучении фотонным .излучением с изотропным пространственно-угловым распределением и уменьшить величину вклада быстрых ВЭ при облучении гамма-квантами с неопределенным пространственно-угловым распределением и этим увеличить точность измерения мощности дозы на величину от нескольких процентов до нескольких десятков процентов в зависимости от энергии гамма-излучения.

06

Формула из-обретения

Детектор ионизирующего излучения,

содержащий размещенные в корпусе два

электрода, в одном из которых выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, о тличающийся тем, что с целью увеличения точности измерения мощности дозы излучения с

неопределенным пространственно-угловым распределением за исключением мононаправленного излучения, параллельного поверхности электродов, общая площадь отверстий, отнесенная к

площади электрода, не превьшгает значения величины коэффициента поглощения излучения электродом без отверстий в поле с изотропным пространственно-угловым распределением, а приведенный диаметр каждого из отверстий меньше межэлектродного расстояния .

Изобретение относится к области регистрации ионизируюпшх излучений и может быть использовано для иэмере.ния мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения вакуумными вторично-эмиссионными детекторами. Цель изобретения - увеличение точности измерения мощности дозы излучения с неопределенным пространственно-, угловым распределением за исключением мононаправленного излучения, параллельного поверхности электрода. Цель достигается выполнением отверстий в одном из электродов, причем общая площадь отверстий, отнесенная к площади электрода, не превышает значения величины коэффициента поглощения излучения электродом без отверстий в поле изотропного излучения, а приведенный диаметр каждого из отверстий меньше межэлектродного расстояния. Точность измерения повышается за счет компенсации дисбаланса переноса быстрых вторичных электронов между электродами, обусловленного, ослаблением излучения в электродах. 1 ил. § С