Способ стабилизации энергетической шкалы спектрометра ионизирующих излучений полевого типа и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01V5/00 G01T1/40 

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано в ядерных геофизических приборах полевого назначения для анализа состава вещества.

Цель изобретения - повышение надежности стабилизации в условиях работы спектрометра на нерадиоактивных средах.

Способ осуществляется следующим образом.. ;. V.

В режиме стабилизации спектрометра блок детектирования постоянно облучают излучением реперного источника, имеющего энергию, например, гамма-квантов меньЧ ше нижней границы рабочего диапазона спектрометра. Коэффициент преобразования спектрометрического тракта выбирают такой величины, чтобы пик амплитудного распределения от репера находился вблизи верхней границы рабочего диапазона, что необходимо для осуществления стабилизации., 8 результате энергетическая шкала спектрометра фиксируется в требуемом масштабе. При переключении из режима стабилизации е режим измерения исслёду- емого спектра уменьшают коэффициент преобразования таким образом, чтобы пик амплитудного распределения рт реперного источникаi оказался ниже нижней границы рабочего диапазона,; ; ;;

Амплитудный спектр исследуемого излучения измеряют в рабочем диапазоне спектрометра, в границах которого уже не содержится мешающее амплитудное распределение 0т реперного источника,

Последующее выключение режима измерения одновременно включает режим стабилизации, при котором коэффициент преобразования спектрометра возвращает ея к исходной величине, и вновь происходит стабилизация энергетической шкалы.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет применить для стабилизации яизкоэнергетический. реперный источник, что приводит к уменьшению весогабарит- ных характеристик спектрометра и упрощению его применения в полевых условиях.

Пример. Необходимо стабилизировать гамма-спектрометр с рабочим диапазоном 0,1-3,0 МэВ. Выбираем в качестве реперного источника америций-241 с энергией гамма-квантов 0,06 МэВ, т.е. ниже нижней границы рабочего диапазона. Устанавливаем коэффициент преобразования спектрометра равным 45. Это означает, что излучение 0,06 МэВ на шкале спектрометра в режиме стабилизации будет располагаться в точке, соответствующей энергии 0,06x45 2,7 МэВ, что и требуется для эффективной стабилизации шкалы. После выполнения стабилизации спектрометр переключают в режим измерения, одновременно уменьшая коэффициент преобразования, например, коэффициент усиления, в 45 раз. Это означает, что пик распределения реперного источника оказывается вНе рабочего диапазона, т.е. ниже 0,1 МэВ, а исследуемое излучение регистрируется на стабилизированной энергетической шкале в диапазоне 0,1-3,0 МэВ. После выключения режима измерения процесс стабилизации повторяется. ; ;;..-;-:л - Д :; : . -- ;.

Для реализации способа предложено устройство, позволяющее улучшить эксплуатационные характеристики спектрометра.

В устройство стабил изации, содержащее реперный йстЬчнйк ионизирующего излучения, детектор излучения, регулируемый усилйтёл ь, блок коррекций коэффициента преобразования, анализатор импульсов, дополнительно введены резистор, образующий при последовательном соединений С; выходным резистором делитель напряжения, входные и выходные ключи, пороговое устройство, блок включения - выключения режимов стабилиза ции и измерений. у

На чертеже пбказанб предлагаемое ус- тройство, :s;;),..f/.-l: :- --:

Устройство содержит реперный источник излучения 1, детектор излучения 2, ФЭУ 3, предусйлитель 4 с последовательно включенными резисторами нагрузки RI 5 и Rz 6, входные ключи 7 и 8, соединенные с входом усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления, и выходные ключи 10 и 11, подключенные к выходу усилителя 9, блок 12 корреляции коэффициента преобразования, через который ключ 10 соединен с вторым входом усилителя 9, пороговое устройство 13, через которое ключ 11 соединен с анализатором 14, и блок 15 включения - выключения режимов измерения и стабилизации, с выходами которого попарно соединены управляющие выходы ключей 7 и 10, 8 и 11.

Устройство работает следующим образом.

Гамма-кванты реперного источника 1, регистрируемые детектором 2, ФЭУ 3 преобразуют в электрические сигналы пропорциональной амплитуды, которые через предусилитель 4 подаются на омическую нагрузку от резистора 5 и 6, причем

R2

Естаб.

Rl + R2 Еспектр.

.где Естаб. - энергия излучения гамма-репера;

Еспектр. - верхняя граница рабочего диапазона спектрометра или энергия в исследуемом спектре, относительно которой осуществляется стабилизация,

В режиме стабилизации, задаваемом блоком 15, ключи 7 и 10 замкнуты, а ключи 8 и 11 - разомкнуты, Электрические импульсы, возникающие от гамма-квантов реперного источника, с нагрузки Ri + R2 предусилителя, через ключ 7, усилитель 9, ключ 10, накапливаются в блоке 12 коррекции коэффициента преобразования, который при возникновении изменения этого коэффициента (например, при изменений температуры окружающей среды) изменяет коэффициент усиления усилителя 9, поддерживая, таким образом, общий коэффициент преобразования - сцинтиллятор - ФЭУ - усилитель - в неизменном виде.

При переключении блока 15 в режим измерения исследуемого спектра ключи 7 и 10размыкаются, а 8и 11 -замыкаются. При этом, импульсы с предусилителя 4 поступают на-усилитель 9 не полной нагрузкой Rr+Ra, а с делителя, образованного Ri nRa, v.; . : --У-.- /; - - У - R2 уменьшенные по амплитуде в-р ±в Раз

т.е.,; именно во столько раз, чтобы амплитуда импульсов реперного источника стала меньше нижней границы рабочего диапазона, а исследуемое измерение уложилось полностью в этот диапазон. Тем самым электрические импульсы исследуемого излучения, снимаемые с резистора нагрузки R2 6 через ключ 8. усилитель 9, ключ 11, пороговое устройство 13, задающее нижнюю границу рабочего диапазона, поступают на анализатор 14, где накапливаются и обрабатываются требуемым образом,

После набора искомого спектра блок 15 выключает режим измерения, одновременно включая режим стабилизации, и процесс повторяется. : ..

Таким образом, изменение коэффициента преобразования при переходе от режима стабилизации к режиму измерения исследуемого спектра, использование реперного источника низкой энергии и реализации способа стабилизации путем введения в электрическую схему делителя Ri, R2 и ряда ключей обеспечивает более простой и надежный способ стабилизации спектрометров ионизирующего излучения, особенно в случае их полевого применения, при этом значительно снижаются весогаба- ритные характеристики прибора, не вносится искажений в исследуемый спектр реперным излучением, обеспечивается радиационная безопасность обслуживающего персонала.

Формула изобретения 1. Способ стабилизации энергетиче- 5 ской шкалы спектрометра ионизирующих излучений полевого типа, включающий измерение исследуемого спектра с заданным коэффициентов преобразования, регистрацию в режиме стабилизации излучения .10 реперного источника с энергией, не превышающей энергию нижней границы рабочего энергетического диапазона спектрометра, выработку сигнала рассогласования, в соответствии с которым осуществляют управле- 15 ние коэффициентом преобразования спектрометрического тракта, -отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности стабилизации в условиях работы спектрометра на нерадиоактивных сре0 дах, осуществляют временное разделение режимов стабилизации и измерения, при этом при переходе к режиму стабилизации устанавливают величину коэффициента преобразования из условия трансформации

5.пика амплитудного распределения от реперного источника в область верхней грани- цы рабочего диапазона энергий спектрометра, а при возврате в режим измерения вновь изменяют коэффициент преоб0 разования,. .

2, Устройство для стабилизации энергетической шкалы спектрометра ионизирующих излучений полевого типа, содержащего, репёрный источник ионизи5 рующего излучения, соединенные последовательно детектор излучения с выходным резистором, регулируемый усилитель и блок коррекции коэффициента преобразования с обратной связью на регулируемый усили0 тель, а также содержащее анализатор импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что последовательно с выходным резистором детектора введен дополнательный рези- стор, второй вывод которого заземлен, при5 чем величины сопротивлений выходного и

дополнительного резисторов установлены из

условия обеспечения отношения величины

сопротивления дополнительного резистора

к сумме величин сопротивлений выходного

0 и дополнительного резисторов равным или превышающим отношение энергии излуче- , ния реперного источника излучения к энергии верхней границы рабочего диапазона энергий спектрометра, первый вывод вы5 ходного резистора И объединенные выводы выходного и дополнительного резисторов через первый и второй линейные ключи соответственно соединены с информационным входом управляемого усилителя, выход последнего через третий линейный ключ со71807438 8

единен с входом блока коррекции коэффи-ющие входы первого и второго, третьего и

циента преобразования, а через четвертый /четвертого линейных ключей попарно соелинейный ключ и пороговое устройство со-динен с блоком включения-выключения реединен с анализатором импульсов, управля-жимов стабилизации и измерения.

Использование: в области ядерного приборостроения в ядерных геофизических приборах для анализа вещества в полевых условиях. Сущность изобретения: используют реперный источник низкой активности для измерения сигнала, при помощи которого управляют коэффициентом преобразования спектрометра, разделяют по времени режима стабилизации и измерения, и при переходе от режима стабилизации к режиму измерения изменяют коэффициент преобразования спектрометра. В режиме стабилизации, задаваемом блоков 15, ключи 7 и 10 замкнуты, а ключи 8 и 1,1 разомкнуты; Электрические импульсы От: рёперного McV точника с нагрузкойi R| Г1 е йлйтёйя накапливаютея в $iioi&:w Gtfto cuitiaije коррекции коэффициента преобразования 12, кртбрШ прй Изменяет Коэффициент усиЛи ля 94 Ьод ержиёа об щйй коэффицйенг 11| 6|эаэ6ваййй сций- тиллятор - фЭУ,. pfaenb ti &si4&boi(ii .2 c::;iii :i :tin. 00 о а: СА) 00