Способ определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронов в газоразрядной камере с плазменным фокусом Советский патент 1991 года по МПК G01T1/29 

Изобретение относится к экспери- ентальной ядерной физике и может |ЫТь использовано для определения сложения центра тяжести области, : которой образуются быстрые нейтроны, например, в газоразрядных камерах с плазменным фокусом (ГРК с Г№).

Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения . местоположения центра тяжести области

генерации нейтронного излучения газоразрядной камеры.

Сущность предложения заключается в использовании в качестве конверте- ра активационного конвертора в виде равнотолщинного диска, имеющего энергетический порог используемой реакции нейтронов на ядрах его вещества ниже энергии нейтронов, излучаемых плаз- J менным фокусом камеры, фиксации конвертора в плоскости, перпендикулярной направлению оси симметрии камеры. По результатам денситометрической обработки фотопленки находят значение j нормированного распределения плотное- 1ти активности корвертора Р(г) по радиусу г от центра симметрии области с максимальной активностью конвертора относительно максимальной плотности 2 активности этой области и определяют расстояния х от центра тяжести области генерации нейтронов до центра симметрии области с максимальной активностью конвертора из выражения: 2

P(r)-F™(0,875+0,125-r M q),

ГTJX +r2

Использование в качестве активационного конвертора диска из материала. , имеющего энергетический порог реакции активации ядер нейтронами с энергией ниже энергии нейтронов, излучаемых плазменным фокусом, позволяет получать активацию конвертора в результа те его облучения нейтронным импульсом и тем самым повысить точность и достоверность определения центра тяжести

Фиксация конвертора в плоскости, перпендикулярной направлению оси сим- д метрии камеры, дает возможность по результатам денситометрической обработки фотопленки, экспонированной излучением активированного конвертора, определить положение центра тяжести д области генерации нейтронов как точ. ку, расположенную на нормали к центру области максимальной активности конвертора, т0е0 максимальной плотности почернения фотопленки, и тем самым повысить точность и достоверность определения положения центра тяжести области генерации нейтронов..

3

5

Использование выражения Р(г)

х

X2 +Г2

связывающего

х(0,875+0,125,) .

т1Хг+Г2

величину нормированного распределения

Q j 0 5

Q л

5

0

5

плотности активности конвертора Р(г), радиус г от центра симметрии области с максимальной активностью до конкретной точки и расстояние х от центра области максимальной активности до центра тяжести области генерации i нейтронов позволяет расчетным путем определить положение центра тяжести области генерации нейтронов.

На фиг.1 схематично представлена газоразрядная камера типа плазменный фокус (1№), на которой реализован предлагаемый способ определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронов; на фиг.2 представлен график зависимости активности конвертора по радиусу от центра симметрии области с максимальной активностью конвертора; на фиг.З - фотоснимок, иллюстрирующий распределение активности конвертора после облучения его импульсом нейтронов газоразрядной камеры типа ПФ.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Для определения местоположения центра тяжести области гене-т; рации нейтронов в газоразрядной камере (ГРК) с П активационный конвертор в виде равнотолщинного диска, имеющий энергетический порог используемой реакции нейтронов на ядрах егс вещества ниже энергии нейтронов, излучаемых ПФ камеры, размещают и фиксируют в плоскости, перпендикулярной направлению оси симметрии камеры, и облучают потоком нейтронов в одном импульсе. Активированный таким образом конвертор помещают на фотопленку и экспонируют ее излучением радиоактивного И-распада ядер этого конвертора. Проводят фотообработку, а затем денситометрическую обработку фотопленки, по результатам которой находят область максимальной плотности активности NaMaKe(), и далее значения распределения плотности активности конвертора Na(r) по радиусу г от центра симметрии активности конвертора с максимальным ее значением Результат денситометрической обработки представлен в виде графика (фиг.2).

Выбирают произвольно точку по радиусу конвертора г в пределах значений полученной функции распределения плотности активации конвертора и находят соответствующую ей плотность активации Na(r) . Определяют расстояние х от центра тяжести обла-

сти генерации нейтронов до центра симметрии области с максимальной ак- тивностью конвертора расчетным путем из выражения

Р(г) , Nfilil 2l. (ц 875 + V(T) Na(rn) х2+г С° Й7Ь +

+0,125 -.--),

-у|х2+г2 из которого х определяет как

(О

ЗШЦ

Ji-y

(2)

Г7 ,. ч,0 0,(г) где (г) (1,069 - - -----л--- .

(г)+4,989

Лучшей точности определения х достигают, вьшолнив расчеты для нет. : скольких других произвольно взятых точек по радиусу (г) конвертора0 Полученные значения усредняют по ре- зультатам нескольких вычислений.

j.ifuLEi.j.-r . (3)

п2- г-;р ц UJ

Nt-yfU

- Способ определения местоположения центра тяжести области генерации нейтронов реализован на газоразрядной камере с плазменным фокусом (типа Филиппова), имеющей расстояние между электродами 60 мм. В качестве актива- ционного конвертора 1 использован равнотолщинный диск из меди диаметром 140 мм и толщиной 1,5 мм, имеющий энергетический порог Eh «11,0 МэВ используемой реакции активации 65Cu(n, 2n) 62Cu ниже энергии ДТ-нейт- ронов (14,1 МэВ), излучаемых плазменным фокусом 2 камеры. Конвертор 1 фиксировали на торце 3 камеры ГРК с 1К в плоскости, перпендикулярной направлению оси камеры, таким образом, чтобы центр диска 1 был совмещен с проекцией оси камеры.- Конвертор 1 об- лучали потоком нейтронов камеры за один разряд, в котором было образовано л.1СИ ДТ-нейтронов. В соответствии с интенсивностью нейтронного пот; тока через конвертор 1 в нем образу- ется распределение плотности активации ядер Си по всему медному диску 1 за счет реакции активации Cu(n, 2n) 2Cu .

Активированный таким спосббом диск 1 помещали на рентгеновскую . пленку типа Kodak XAR-5 с усиливающим экраном типа и экспонировали

ее И -излучением радиоактивного -рл - 62(и в течение 20 мин, что

0

5

0

5

0

0

5

0

снаЈt --л .

да ядер

соответствует примерно двум периодам полураспада радионуклида 2 Си, равно- го T,j2. 9,H мин о

Проводили фотообработку пленки, экспонированной таким образом, и полученное изображение распределения активности конвертора 1, соответствующее распределению нейтронов, прошедших через конвертор 1 и вызвавших активацию ядер его вещества, обрабатывали на фотометрическом комплексе Автограф с учетом сенситометрической характеристики пленки Kodak XAR-5.

Находили область максимальной плотности активности NaMaKO(), которая принимается за центр симметрии поля излучения и, соответственно, определяли местоположение проекции центра тяжести источника (плазменного фокуса 2) нейтронного излучения на плоскость конвертора относительно оси симметрии камеры.

Находили значения распределения плотности активности конвертора 1 Na(r) по радиусу г от центра симметрии области с максимальной активно стью конвертора 1. Результаты денси- тометрической обработки представлены t в виде графика (фиг.2).

Определяли расстояние х от центра тяжести области генерации нейтронов до центра симметрии области максимальной активности, являющегося проекцией центра тяжести области генерации нейтронов на плоскость конвертора 1 из выражения (1)

.,., N Na() х2 . . ,.,. P(r)Na() х ( +

+ 0,125 т----)

с использованием графика фиг.2э

Выбирали точку по радиусу конвертора 1 относительно центра симметрии поля излучения () с Каиа|сс() 157,5 на расстоянии г . см и по графику (фиг.2) находили соответствующее ей значение плотности актив- ности конвертора 1 Na(r,2)92,0 .

Определяли соотношение этих активностей как

р(г) - N§ ЈziUn ЧйЛ

Ma r r-04) амакс-r u

Определяли х из выражения (2) ,

х 32,8 мм,

47V

где г - расстояние по радиусу конвертора 1, равное 2 см у - промежуточный параметр, определяемый из выражения

y)(1,.

4Р(,989 0,776.

Аналогичным образом вычисляли расстояние х для других точек, расположенных справа и слева от Центра симметрии поля излучения конвертора 1 с

NaMQKC(

г, см 2 5 -2 -5 х, мм 32,8 32,7 33,3 32,3„ Полученные значения х усредняли по результатам этих вычислений для достижения лучшей точности из выражения (3)

1 Ч х 32,8 мм.

Т1 1

И . (

Использование медного конвертора с энергетическим порогом реакции активации ядер ( 11 МэВ), близком к энергии нейтронов ГРК ( ,1M3B). т.е. нечувствительного к рассеянным нейтронам энергии ниже пороговой, а также к сопутствующему У-излучению, делает способ определения центра тяжести области генерации нейтронов не чувствительным к фоновым излучениям, а следовательно, обеспечивает высокую достоверность результатов. Повышение точности по сравнению с прототипом заключается в определении расчетным способом пространственного положения центра тяжести генерации нейтронов в рабочем объеме ГРК, когда как в прототипе фактически определяется положение не самого центра тяжести, а лишь положение проекции его на оси симметрии электродов ГРК, т.е. относительно оси симметрии электродбв положение центра тяжести в прототипе не определяется.

Таким образом, описанный способ по сравнению с известным позволяет повысить точность и достоверность определения местоположения центра тяжести области генерации газоразряд-

10

15

20

25

845818

ной камеры типа плазменный фокус активации порогового нейтронного конвертора, получения на нем рас- пр„деления плотности наведенной ак ти; но.ти к регистрации этого распределения на фотопленке в виде распределения плотности ее почернения.

Точность определения местоположения центра тяжести при измерении была реализована на уровне ±1,5 мм при расчетном расстоянии х, равном 32 мм.

Достоверность результата - 100% из-за отсутствия фоновых влияний излучений, рассеянных на конструкционных элементах камера.

Формула изобретения

Способ опр деления местоположения центра тяжести области генерг. нейтронов в газоразрядной камере с плазменным фокусом, включающий облучение 1 конвертора импульсом нейтронного излучения камеры, экспонирование, фото- обработку и деногометричеехую обработку фотопленки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности достоверности определения месгз оложения центра тяжести области генерации нейтронного излучения, в качестве конвертора используют активационный конвектор з виде равнотолщинного диска, имеющий энергетический порог используемой реакции

35 нейтронов на ядрах его вещества ниже энергии нейтронов, излучаемых плазменным фокусом камеры, фиксируют конвертор в. плоскости, перпендикулярной направлению ,оси симметрии камеры, по результатам денситометрчческой обработки фотопленки находят нормированного распределен л плотности активности конвертора Р(г) по радиусу г от центра c MMeTpt : области с максимальной актирлостью конвертора относительно максимальной плоскости активности этой области и определяют рассчояниё х от центра тяжести области генерации н ейтроно: до центра сим-

50 метриа области с максимальной активность конвертора из выражения

30

40

45

Р(г);-Г(0,875+0, 125

х

:)

Фие.1

§

7 ( f i 3 Z i О I t 3 4 .f в 7

Радиус конвертора г , си ,

виг. 2

Рыг.5