Многосчетчиковый газоразрядный детектор ионизирующих излучений Советский патент 1985 года по МПК H01J47/00 

4

СО го tc

to

01 Изобретение относится к технике регистрации ионизир,тощих излучений и может быть использовано для оценки энергетических спектров источников гамма-бета-излучения, а также для обычного кзьгерения мощности экспозиционной дозы и плотности потока частиц гамма-бета-излучения. МногосчетчИкавый газоразрядный детектор, состояищй из нескольких элементарных счетчиков Гейгера-Мюлле ра, работающих автономно, обладает следуюи;ими эксплуатационньп и преимуществами по сравнению с обычными счетчиками Гейгера-Мюллера: позволяет одновременно с повышением эффективности прибора (за счет развития чувствительной поверхности катодов) снизить его результирующее мертвое время в m раз по сравнению с мертвым временем отдельного эле- . ментарного счетчика, где т - число элементарных счетчиков в детекторе; при хорошей идентичности электрических параметров элементарных счетчиков и прежде всего величин амплитуд их импульсов при одинаковом напряжении эксплуатации позволяет весь ма просто производить оценку энергетических спектров гамма-бета-излучения радиоактивных образцов, препаратов, руд по числу совпадающих импуль сов на выходе схемы включения, т.е. он может быть использован как своеобразный спектрометр; используемая при этом электронная регистрирующая аппаратура достаточно проста и состоит из амплитудного дискриминатора и счетной схемы с малым разреша;ющим временем. Эти преимущества многосчетчиковых детекторов выполняются только тогда, когда составляющие их элементарные счетчики работают автономно, нез:ависимо друг от друга, т.е. не имеют взаимного влияния. Детектор, собранный из отдельных элементарных счетчиков, изготовленных обособленно друг от друга, не позволяет реализовать второе преимущество многосчетчикового прибора, так как он не обеспечивает идентичности амплитудных характеристик элементарных счетчиков в течение всего срока службы. Даже счетчики с практи-55

чески одинаковыми амплитудами импульсов, отобранные перед началом эксплуатации, через некоторое время работы

струкция изоляторов и катода элементарных счетчиков; на фиг.З - схема включения детектора. (и даже хранения) обнаруживают значительное расхождение этих параметров из-за различного изменения газового наполнения в них. Известен многосчетчиковый газоразрядный детектор ионизируюищх излучений с общей для всех элементарных счетчиков газовой средой. Такой детектор представляет собой систему из m пар электродов (анодов и катодов) элементарных счетчиков, помещенных в один общий баллон, наполняемый рабочей смесью газов. В процессе работы такого прибора амплитудные характеристики всех элементарных счетчиков остаются идентичными в любой момент времени вследствие наличия газообмена между счетчиками и, следовательно, одинакового.изменения газового состава в них в Течение всего срока службы Недостатком такого детектора является то, что счетчики не работают автономно из-за переброса разряда из счетчика в счетчик (взаимного поджи- га) вследствие на.личия микрощелей, по. которым газоразрядное ультрафиолетовое излучение проникает из одного счетчика в другой. В результате этого теря1тся перечисленные качества .многосчетчикового детектора: малое разрешак11;чае время и спектрометрические свойства. Для обеспечения автономной работы каждого элементарного счетчика и исключения их взаимного влияния друг на друга в предлагаемом детекторе опорный и анодный изоляторы каждого элементарного счетчика выполнены в виде многоступенчатого цилиндрического тела, а торцы катодов счетчиков изготовлены по форме изоляторов, образуя многоколенчатый зазор между ними. При Такой конструкции изоляторов и катода газоразрядное излучение испытывает многократное отражение в зазоре, теряет интенсивность, рассеивается и оказывается неспособным проникнуть из одного элементарного счетчика в другой, обеспечивая тем самым отсутствие оптической связи между ними,.т.е. автономную работу. На фиг. 1 изображен предлагаемый детектор, общий вид; на фиг.2 - конМногогчетчиковый детектор имеет стеклянный или металлический корпус 1 и заключенный, в нем набор элементарных счетчиков Гейгера-Мюллера 2, имеющий общий катодный вывод 3 и изолированные анодные выводы 4. Вариант предлагаемой конструкции катода и изоляторов элементарных счетчиков многосчетчикового детекто ра, обеспечивающей отсутствие оптической связи между счетчиками, приведен на фиг.2. Счетчик состоит из анода 5, като да 6, анодного 7 и опорного 8 изоля торов. Здесь опорный и анодный изол торы выполнены в виде цилиндрическо тела трехступенчатой формы, максимальный диаметр которого больше внутреннего диаметра катода, средний диаметр соответствует внутреннему диаметру катода, а минимальный диаметр соответствует внутреннему диаметру специальной кольцевой прокатки, выполненной на катоде на некотором расстоянии от торца. Многосчетчиковые детекторы включаются по схеме, показанной на фиг.З, где 9 - детектор, 10 - источник питания, 11 - регистрирующее устройство. В момент прохождения ионизирующей частицы через любой из элементарных счетчиков в кем вспыхивает электрический газовый разряд, а на резисторе 12, величина которого составляет 0,01 от номинального значения анодных резисторов 13, регистрируется импульс напряжения. При этом благодаря автономной работе счетчиков, а также благодаря развязывающему делителю на резисторах 12 и 13 потенциалы на анодах остальных счетчиков сохраняются первоначальными, т.е. счетчики находятся в состоянии ожидания следующей частицы, которая может быть зарегистрирована задолго до оконча ия мертвого времени, вызванного разрядом в сработавшем счетчике. Таким образом, в течение отрезка времени, равного мертвому времени одного элементарного счетчика, может быть зарегистрирована не одна, а tn частиц, где m число элементарных счетчиков в детекторе, т.е. результирующее мертвое время оказывается в m раз меньше мертвого времени одного счетчика. Вследствие этого улучшается разрешающая способность детектора по скорости счета при обычной регистрации частиц. Если ионизирующая частица имеет высокую энергию, то она способна пройти через несколько элементарных счетчиков и одновременно вызвать в них разряды. В результате на резисторе 12 возникает импульс с двойной или многократной амплитудой. По относительному числу импульсов с многократной амплитудой можно судить об энергии регистрируемых частиц. В этом проявляется новая функциональная возможность многосчетчиковых детекторов с общей газовой средой и автономной работой счетчиков - способность производить оценку энергетических спектров гамма-бета-излучения.

- т

Фиг.З

МНОГОСЧЕТЧИКОВЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮиЩХ ИЗЛУЧЕНИЙ с общей для всех элементарных счетчиков газовой средой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автономной работы каждого элементарного счетчика и исключения их взаимного влияния друг на друга, анодный и опорный изоляторы элементарных счетчиков выполнены в виде многоступенчатого цилиндрического тела, а торцы катодов счетчиков изготовлены по форме изоляторов и образуют с ними многоступенчатый зазор, непро- ницаемьй для ультрафиолетового излучения. .