Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения Советский патент 1992 года по МПК G01T1/29 

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения.и может быть использовано для определения направления на локальные и протяженные источники ионизирующего излучения, при поиске излучателей на местности, при ликвидации последней аварии.

Известен узел детектирования, состоящий из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, двух вращающихся экранов и устройства согласования их вращения. В нем экраны соединены между собой и с неподвижным основанием с помощью элементов, обеспечивающих подвижное крепление их относительно друг

друга, причем экраны установлены так, что их оси вращения совпадают. Детектор установлен внутри одного из экранов в предназначенной для него нише. Данный экран имеет зону, прозрачную для регистрации излучения. В сферической системе координат, центром которой является детектор, а вертикальной осью-ось вращения экранов, основным размером этой зоны является угол коллимации Ду , определяемый как разница ее азимутальных границ р2.- . Данный угол Ду фактически задает точность определения углового распределения падающего на детектор излучения. Второй экран расположен снаружи

vj ч со |

со

первого и имеет несколько зон, прозрачных для регистрируемого излучения. Угловые размеры указанных зон и угловое расстояние между ними равно углу коллимации Ар первого их экранов. При таком расположении и конструкции экранов излучение достигает детектора лишь при условии полного или частичного совмещения прозрачной зоны внутреннего экрана с одной из прозрачных зон внешнего экрана. Устройство согласования скоростей вращения экранов, которое организует вращение экранов в противоположные стороны, но с равной угловой скоростью, обеспечивает совмещение прозрачных зон обоих экранов в строго определенных положениях, позволяющих поочередно регистрировать излучение, приходящее из областей, заданных угловыми размерами прозрачной зоны внутреннего экрана и расположенных вплотную друг к другу. В результате с помощью данного устройства получают угловую диаграмму направленности падающего на узел детектирования излучения, позволяющую решать поставленные выше задачи.

Недостатком данного устройства является значительная погрешность в определении плотности потока, исходящего из каждой выделенной области пространства, особенно при наличии точечных источников. Это обусловлено тем, что прозрачные зоны начинают и заканчивают пересечение в центральной части выделяемой области, в результате чего наибольшее количество излучения попадает на детектор именно из центральной части каждой выделенной области. С краев же выделенной области на детектор поступает малое количество излучения. В результате, при наличии сильной анизотропии в распределении источников излучения в контролируемом пространстве, полученная с помощью данного узла детектирования информация может дать существенно искаженные данные о расположении источников в контролируемом пространстве.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является узел детектирования также состоящий из неподвижного основания, двух вращающихся экранов, детектора ионизирующего излучения и устройства согласования вращения экранов. Детектор расположен в-ни- ше одного из экранов, а оба экрана имеют прозрачные для ионизирующего излучения зоны. Но, в отличие от описанного выше узла детектирования, в данном узле лишь внешний экран установлен непосредственно на неподвижном основании, а внутренний экран с помощью элементов,

обеспечивающих подвижное соединение экранов относительно друг друга, закреплен непосредственно на внешнем экране, причем так, что ось вращения внутреннего экрана ориентирована под отличным отруглом к оси вращения внешнего экрана. В результате ось вращения внутреннего экрана вращается вместе с внешним экраном. Другой отличительной чертой данного уз0 ла детектирования является то, что устройство согласования вращения имеет коэффициент передачи N, равный числу выделяемых, зон контролируемого пространства, N- 2 л/Ар , где Ар - требуе5 мая точность определения углового распределения излучения. Кроме того, в данном узле детектирования оба экрана имеют по одной зоне, прозрачной для регистрируемого излучения, причем прозрачная

0 зона экрана закрепленного на неподвижном основании, имеет форму щели, разница азимутальных границ которой pi, pi в сферической системе координат с началом в центре детектора и рсью, совпадающей с

5 осью вращения данного экрана, равна удвоенному значению требуемой точности определения углового распределения излучения Ар , pz - pi -1 Ар а прозрачная зона другого экрана имеет спиралеоб0 разную форму и получена путем переноса вокруг оси вращения данного экрана в сторону, противоположную его собственному вращению, на угол N+p сектора с углом при вершине, равны Ар, расположенного в ще5 ли первого из экранов и находящегося на угловом расстоянии Ар от переднего края этой щели, где Ар - параметр, принимающий значение от Ар. При такой конструкции блока детектирования в исходном

0 состоянии совмещение прозрачных зон происходит в диапазоне углов от р2 - Ар до р2, что обеспечивает требуемый угол коллимации Ар (требуемую точность). При повороте внешнего экрана на угол

5

0

р границы его прозрачной зоны также переместятся на тот же угол р. Одновременно вокруг своей оси повернется и внутренний экран, но на угол N+ р, В результате место пересечения экранов окажется отстоящим

от переднего края щели внешнего экрана на угловом расстоянии, равном р.т.е. относительно исходной системы координат оно ос- танется на своем месте и будет обеспечивать регистрацию излучения в ди- апазоне углом от р2-Дрдор2 .Область пересечения прозрачных зон экрана не изменит своих границ в течение всего времени вращения внешнего экрана на угол Ар .что существенно увеличивает достоверность

полученных в данном угловом диапазоне результатов по сравнению с описанным выше узлом детектирования. При повороте на больший угол область пересечения прозрачных зон скачком перемещается на угол Ду, что обеспечивает необходимую смену азимутальных границ контролируемой в данный момент области, В результате за это же время, что и в описанном выше устройстве, данный узел детектирования позволяет получать угловую диаграмму направленности регистрируемого излучения с большей по сравнению с ним точностью.

Основным недостатком данного узла детектирования является наличие шумовых сигналов, возникающих в элементах подсоединения детектора к измерительной аппаратуре и существенно искажающих выходные сигналы. Шумовые сигналы обусловлены тем, что в данном узле детектирования для подсоединения детектора должны быть использованы подвижные (скользящие) контакты, без которых в нем невозможно подсоединить детектор к внешним устройствам, т.к. детектор отделен от неподвижного экрана двумя вращающимися под разными углами экранами. Кроме того, такая конструкция приводит к ухудшению помехозащищенности выходных сигналов.

Целью изобретения является уменьшение шумовых сигналов и улучшения помехозащищенности выходного сигнала,

Для достижения указанной цели в узле детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения, состоящая из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одно из которых выполнено в виде горизонтальной щели, а другая - в виде спирали, на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная зона в виде спирали - во внешнем экране. Установка на неподвижном основании внутреннего экрана позволяет напрямую подключить детектор ионизирующего излучения к источникам питания и устройствам обработки информации, минуя мешающий этому внешний экран, т.е. без участия подвижных (скользящих) контактов, что повышает надежность

данного подключения по сравнению с прототипом.

На чертеже представлен пример выполнения предлагаемого узла детектирования. 5Узел детектирования состоит из неподвижного основания 1, внешнего и внутреннего 3 экранов, детектора 4 и устройства согласования вращения 5. Внутренний экран 3 установлен на неподвижном основа0 нии 1. Экран 3 и основание 1 соединены друг с другом с помощью подвижного элемента, представляющего из себя в данном случае подшипник 6. Ось вращения подшипника 6 и, следовательно, экрана 3 ориенти5 рована перпендикулярно к плоскости основания 1 и направлена вверх. Детектор 4 установлен в нише в центре экрана 3. Экран 2 соединен с экраном 3 с помощью подвижного элемента, например вала 7, ус0 тановленного на подшипника 8. Вал 7 ориентирован в сторону детектора 4 и установлен перпендикулярно оси вращения экрана 3. Устройство согласования вращения 5 представляет из себя редуктор, одна

5 из шестеренок которого закреплена на вале 7, а еще одна - катится по плоскости основания 1. Размеры шестеренок редуктора подобраны таким образом, что коэффициент передачи К вращения,от экрана З.к экрану 2

0 равен числу выделенных секторов просматриваемого пространства. Оба экрана имеют прозрачные для регистрируемого излучения зоны. В экране 3 такая зона выполнена в виде горизонтальной щели, азимутальные

5 размеры которой в сферической системе координат, центром которой является центр чувствительной области, а вертикальной осью - ось вращения экрана 3 равны Лрщ . В экране 2 прозрач0 ная для регистрируемого излучения зона выполнена в виде спиралеобразной щели, которая получена путем переноса на угол N+y вокруг оси вращения данного экрана 2 в сторону, противоположную его собствен5 ному вращению, сектора с углом при вершине, равным 2 7T/N , расположенного в щели экрана 3 и находящегося на угловом расстоянии от переднего края этой щели, где р - параметр, принимающий значения 0 от до

0 2 л/N .

Узел детектирования работает следующим образом.

Примем за начало отсчета азимутального угла прямую, проходящую через середи5 ну прозрачной зоны экрана 3. В этому случае в исходном положении область пересечения прозрачных зоны экранов (2 и 3) лежит в диапазоне азимутальных углов от Я до 2 л/N , которые принимаем за коордипаты первого сектора контролируемого пространства. По мере поворота экрана 3 вместе с ним поворачивается в горизонтальной плоскости и закрепленной на нем вал 7 экрана 2.

Одновременно, за счет того, что одна из шестеренок устройства согласования вращения 5 катится по неподвижному основанию 1, вал 7 приходит во вращение и вокруг собственной оси. Принятое передаточное отношение обеспечивает поворот вокруг собственной оси закрепленного на валу 7 экрана 2 на угол N+ р при повороте его в горизонтальной плоскости на угол р . Для значения угла поворота это означает, что поворот экрана 3 в горизонтальной плоскости приведет к такому повороту экрана 2 вокруг собственной оси, что область пересечения прозрачных зон ляжет в диапазоне углов до 2 л/N-у отмеряемых от оси вращения экрана 3. Учитывая, ч го ось вращения экрана 3 повернулась в горизонтальной плоскости на угол р координаты области пересечения прозрачных зон экранов будут, соответственно до 2 л/N . Т.е. в исходное системе координат при вращении . экрана 3 для значения yi лов р от р до 2 л/N область пересечения прозрачных зон экранов 2 и 3 остается неподвижной, что позволяет, как и в прототипе, для данного спектра пространства получить одинаковый обьем информации от находящихся в данном секторе источником независимо от их координат. При угле р 2 л/N происходит переход к следующему сектору просматриваемого пространства, ограниченного координатами 2 л/N и 4 л/N , узел детектирования начинает регистрировать излучение из данного сектора пространства. Смена секторов продолжается до тех пор, пока узел детектирования не просмотрит всю контролируемую область пространства и не вернется в исходное положение, после чего можно начинать новый цикл измерений.

Из приведенного выше описания работы предлагаемого узла детектирования видно, что принцип его работы аналогичен принципу работы прототипа, и что данный узел детектирования позволяет получать за одинаковое с прототипом время аналогичный с ним объем информации. В то же время приведенная конструкция блока детектирования обеспечивает прямой доступ к детектору ионизирующего излучения, например по прямому каналу, выполненному во внутреннем экране 3 вдоль его оси вращения, как это указано на приведенном чертеже. Это позволяет, в отличие от прототипа, под- ключать детектор ионизирующего излучения к источникам питания и устройства

обработки информации без применения скользящих контактов, что и обеспечивает уменьшение собственных шумов устройства.

Описываемая конструкция позволяет

свести длину соединительных проводников к минимуму, что обеспечивает предлагаемому устройству сведение к минимуму наведенного на этом участке наведенного шума и тем самым также увеличивает надежность

работы предлагаемого устройства.

Формула изобр етения Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения, состоящий из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише

внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом про- зрйчные для регистрируемого излучения зоны, одна из которых выполнена в виде горизонтальной щели, а другая - в виде спирали, отличающийся тем, что, с целью уменьшения шумовых сигналов и улучшения помехозащищенности выходного сигнала, в нем на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная

зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная зона в виде спирали - во внешнем экране.

Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения. Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано для определения направления на локальные и протяженные источники ионизирующего излучения, при поиске излучателей на местности, при ликвидации последствий аварии. Целью изобретения является уменьшение шумовых сигналов и улучшение помехозащищенности выходного сигнала. Для достижения поставленной цели узел детектирования состоит из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одна из которых выполнена в виде горизонтальной щели, а другая - в виде спирали, на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная зона в виде спирали - во внешней экране. 1 ил. сл С