Счетчик гейгера-мюллера с экраном Советский патент 1979 года по МПК H01J39/30 

,.,.,., Л

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений и рентгеновских лучей и может быть использрва но в аппаратуре для регистрации и измерения мощности экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений, а также для измерения плотности потока бета-излучения и тепловых нейтронов.

Данная аппаратура широко применяется для дозиметрического контроля персонала на атомных электростанциях (АЭС), при работе atoMных энергетических, рентгеровскйх, изотопнь1Х установок, где присутствует смеиганное изотропное излучение, а также дпя поиска источников. излучения и обеспечения раднациойной безопасности обслуживающего персонала и т. д.

Для регистрации указанных излучений обьганр применяется аппаратура, в которой в качестве детектора используются счетчики Гейгера-Мюллера (Г.-М.) с экраном. Экран необходим для вьфавнивания неравномерности энергетической зависимости, которая у счетчиков Г.-М. имеет значительную величину в области малых энергий (от 0,05 до 0,2 МэВ) гамма- и рентгеновскою кзлучеак.

При работе, например, на АЭС необходимо, чтобы счетчик Г.-М. обладал высокой чувствительностью к изотропному потоку не только гамма, но и к бета-излучению и к тепловым нейтронам....

Известен счегшк Г.-М., у которого экраном служит многослойный прльш Д1тшдр из разных материалов, позволяющий выравнивать энергетическую за;вйсимость чувствительностп счетчика к гамма- и рентгеновскому излучениям. Недостатками такого устройства являются полная экранизация от жесткого бета-излучения, малая чувст вительность к тепловым нейтронам, сложность изготовления и, соответственно, высокая стоимость 1.

Известен счетчик, многослойньш экран которого, имеющий также форму цилиндра, состоит из двух раздвигающихся половинок, открывающих чувствительную пасть счетчика Г.-М., в результате чего счётчик оказьшается чувствительньпи К; жесткому бета-излучению.

. Недостатками такого устройства являются отсутствие компенсации энергетической зависимости гама- или рентгеновского излучений при одновременной регистрации рентгеновского и бета-излучения, а также малая чувствительность к тепловым нейтронам. Кроме этого, наличие движущихся частей усложняет конструкцию устройства и приводит к существенному неудобству в работе. Стоимость такого устройства высока 2. Наиболее близким к изобретению по технической Сущности является счетчик Г.-М., у которого экран вьтолнен в виде полого цилиндра из свинца с круглыми отверстиями, расположен ными равномерно но.длине чувствительной част счетчика |3. Такая конструкция экрана позволяет не только выравнивать энергети гескую зависимость чувствительности счеттака к гамма- и рентгеновскому излучениям, но благодаря наличию отверстий в экране - производить регнстрацию бета-излучения. Однако в данном устройстве отверстия диаметром 1,3 мм нри толщине экрана 1 мм выполнлют роль коллиматоров: нри увеличении угла падения, отсчитываемого от перпендикуляра к оси цилиндра, чувствительность счетчика быстро уменьщается, что является серьезным недостатком данного устройства. Кроме того, нримененре свинца в качестве материала для экрана приводит к уменьщению эффекта компенсации энергетической зависимости в области чувствительности в области энергии 0,09 МэВ из-за пика характеристического поглощения и k сохранению малой чувствительности счетгшка к тепловым нейтронам. Целью изобретения является увеличение чувствительности Г.-М. к изотропному потоку смещанного рентгеновского и гамма.излучений, жесткого бета-излучения и тепловых Нейтронов при сохранении постоянной энергетической зависимости чувствительности к рентгеновскому и гамма-излзл{енйям. Это достигается тем, что в предлагаемом счетчике отверстия и экране выполнены в виде щелей, ориентированных как вдоль образуЕощей нш1й1щра по краям экрана, так и пернен-. дикулярно к ней по середине экрана, а стенкн экрана изготов;1ены из материала, обладающего значением эффективного сечения поглощения тепловых нейтронов не менее 2500 барн например, из кадмия. На чертеже показан вариант выполнения предлагаемого устройства, содержащего экран 1 с отверстиями 2 и 3 в вНде щелей по краям и по середине экрана. Пунктиром внутри экрана показан счетчи1 Г.-М. Щели по обоим экрана сдвинуты друг относительНб дру rat образующая щшиндра, на которой находится любая из щелей на одном крае экрана, про ходит по середине между двумя соседними ще лями на другом конце экрана. Щелн различньа рядов по середине экрана также сдвинуты: напротив промежутка меледу двумя щелями расположены щели из соседних рядов. Такая форма экрана позволяет достигнуть наиболее высокой чувствительности к изотроп- . ному потоку смеща июго излучения: щели 2, ориентирован 1ые вдоль образующей цилиндра но краям экрана, уменьщают зависимость чувствительности счетчика от угла падения излучения в плоскости, проходящей через ось цилиндра, а щели 3, ориент1фованные перпевдикулярно к ннм, уменьщают зависимость чувствительности счетчика в перпендикулярной плоскости (в плоскости радиального сечения), т.е. увеличивается чувствительность счетчика к излучению, падающему под большими углами. Увеличение чувствительности счетчика к потоку тепловых нейтронов было достигнуто благодаря выбору, в ка.честве материала экрана кадмия, значение эффект1нзного сечення поглоще1Н{я тепловых нейтронов которого составляет около 2500 барн. При меньших значенгшх эффективного сечения поглощения тепловых нейтронов частота снгншюв, обусловленная воздействием на счетчик потока тепловых нейтронов меньще предельно-допустимого уровня, не будет существе{шо превосходить уровень фона счетчика. Помимо увели11ения гувствительностн счетчика Г.-М. к потоку тепловььх нейтронов более чем в 3 раза, применение кадмия в качестве материала для экрана позволило уменьщить энергетическую зависимость чувствительности . счетчика из-за отсутствия характеристщюского ника поглощения в рассматриваемой области рентгеновского и гамма-излут1ений. Предлагаемое устройство было изготовлено и испытано на образцах приборов в количестве 10 щгг. с бета-гамма-счетчиком СБМ-21. Кадмиевый экран выполнен с толщиной стенки 1,5 мм. Он имеет 24 щели, расположенные но краям экрана (по 12 щелей длиной 6 мм с каждого края экрана) и 9 щелей длиной 9 мм по середине экрана; ширина щелей 0,6 мм. Испытания показали, что предлагаемый счетчик Г.-М. с экраном по сравнению с прототипом обладает более высокой чувствительностью к изотропному нотоку бета-излучения с энергией частиц более 0,5 МэВ и тепловых нейтронов. Одновременно предлагаемое устройство сохраняет высокую чувствительность к изотропному потоку рентгеновского и гамма-излучениям и nocTOHHHyib чувствительность в диапазоне энергий фотонов от 0,05 до 3 МэВ. Устройство применено в миниатюрной носимой дозиметрической аппаратуре трех типов, что позволяло знатетельно улучнхить метрологические параметры и функциональные возможности этих приборов, а это, в свою очередь, повысило безопасность и точность измерений при работе в условиях ионизирующих излучений. В настоящее время дозиметрические приборы с данным устройством прошли всестороннюю проверку в различных производственных условиях на ряде предприятий атомной промыишенности. Формула изобретения Счетчик Гейгера-Мюллера с экраном, имеющим форму полого цилиндра с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности к изотропному потоку смещанного бета-, рентгеновского-, гамма- и нейтронного излучений при сохранении постоянной энергетической зависимости ЧувствительноеI

с

Ic

ти к рентгеновскому и гамма-излучениями, отверстия в экране выполнены в виде щелей, ориентированных вдоль образующей цилиндра по краям экрана и перпендикулярно к ней по середине экрана, а стенки экрана изготовлены из материала, обладающего значением эффективного сечения поглощения тепловых нейтронов не менее 2500 барн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Панченко А. М. Некоторые дозиметрические характеристики малогабаритного счетчика СБМ-10. Атомная энергия, т. 14, вып. 4, 1963, с. 408. 2.Патент Польши }f 72958, кл. 21 g 18/01, опубпик. 1974. 3.Улучшение хода, с жесткостью счетчика, NukJeonikjband 5, heft 1,1963, с. 39-40 (прототип) .