Устройство для регистрации ионизирующих излучений Советский патент 1992 года по МПК G01T1/28 

Изобретение относится к области ресистрации ионизирующего излучения, а именно, с помощью вакуумных радиационных детекторов и может найти применение в системах радиационного контроля рентгеновских и ядерных установок.

Известны устройства, в которых для измерения интенсивности ионизирующего излучения применяются вакуумные радиационные детекторы.

Недостатком известных устройств являются низкая чувствительность к излучению и обусловленные этим трудности измерения малых постоянных токов, в особенности, при наличии токов утечки и электромагнитных помех, От указанных недостатков свободны устройства, в которых производится преобразование тока детектора в перемен- ный сигнал.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее вакуумный радиационный детектор, соединенный с источником, источник напряжения и регистрирующее устройство, в качестве которого использованы усилители и измерительный прибор переменного тока. Преобразование

тока детектора в переманный сигнал производится путем подачи на его электроды переменного напряжения с амплитудой, превышающей напряжение насыщения тока детектора, в результате чего выходной сигнал имеет форму ограниченной синусоиды и содержит помимо частоты переменного напряжения высшие гармоники. Отделение части полезного сигнала от токов утечки, имеющих частоту переменного н пряжения, осуществляется включением меж ду детектором и усилителем фильтра верхних частот с частотой среза большей, чем частота переменного напряжения.

Недостатками известного решения являются малая величина выходного сигнала, т.е. не менее 70% сигнала детектора на частоте питания подапляется фильтром, чувствительность к искажениям питающего напряжения и к помехам на частотах больших, чем частота среза фильтра.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости устройства.

Цель достигается тем, что известное устройство дополнительно содержит соленод, соединенным с источником переменноо тока, причем радиальный детектор устаоилен внутри соленоида и его электроды ерпендикулярны плоскостям витков солеоидов.5

На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - образование переменного выходного сигнала; на фиг:3 - траектория электронов эмиссии в детекторах с плоскопараллельной и цилиндрической геомет- 10 рией электродов.

Устройство содержит вакуумный радиационный детектор 1, состоящий из разделенных вакуумным промежутком эмиттера 2 и коллектора 3 эмиссионных электронов, 15

на который подано постоянное положительное напряжение U от источника А, и расположенных внутри соленоида 5, плоскости витков которого перпендикулярны поверхности электродов, создающим переменное 20 во времени мапичтное поле при его питании от источника б переменного тока. Выходной сигнал детектора подается на сход усилителп 7 и измеряется прибором 8 переменного тока.25

Устройство работает следующим образом. При взаимодействии излучения с материалом электродов последние испускают f вторичные медленные электроны, которые . в отсутствие магнитного поля собираются 30 на коллекторе благодаря приложенному постоянному напряжению U. При включении соленоида в цепь переменного тока 9 между электродами возникает переменное магнитное поле, При.одновременном действии 35 взаимно перпендикулярных электрического и магнитного полей электроны эмиссии движутся по сложной траектории обусловлен-, ной одновременно циркуляцией в плоскости, перпендикулярной магнитному 40 и дрейфом в направлении вектора Ё Bji т.е. параллельно поверхности, электродов. При достижении силы тока в соленоиде некоторого критического значения магнитная индукция будет такова, что диаметр 45 цир.куляции электронов будет меньше расстояния между электродами, и средн-тй ток детектора станет равным hiy/iio. При меньших значенплх тока соленоида электроны с эмиттера .попадают на коллектор и средний ток отличен от нуля, достигая своего максимального значения при I 0. Таким образом, при прохождении переменного тока обмотке соленоида средний ток 10 детектора меняется с частотой, вдвое большей частоты тока питания. Фактически кривая 10 имеет более сложный вид, обусловленный циркуляциямм электронов между электродами с частотой, определяемой соотношением

(1) - где in m-наряд и масса электрона, 8

- магнитная индукция. Для электроноо с нулевой начальной скоростью значение магнитной индукции, при которой диаметр циркуляции равен расстоянию между электродами, определяется

формулами В -у и для плоскопараллельных электродов (фиг.8) и

, I

В - у д,J, цилин/-(-t

дрических электродов (фиг.4), где d - расстояние между электродами, Гэ, Гк радиусы эмиттера и коллектора. Для электронов с ненулевой начальной скоростью соответствующие значения индукцми определяются в общем случае из условий

1

m

Vo -Vgl d

Ж

где Vo и Уд - соответственно векторы начальной скорости и скорости дрейфа, причем.

1 1/ I ti

I Уд I Описываемое устройство позволяет эффективно преобразовывать ток эмиссии вакуумного радиационного детектора в переменный сигнал, амплитуда которого равна максимальному значению тока эмиссии. Повышение частоты полезного сигнала в два раза по сравнению с частотой переменного тока и электрическое разделение цепей выходного сигнала и питания переменным током повышает помехоустойчивость устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, содержащее вакуумный радиационный детектор, источник напряжения и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, о целью повышения чувствительности и помехоустойчивости устройства, оно дополнительно содержит соленоид, соединенный с источником переменного тока, причем радиационный детектор установлен внутри соленоида и его элeктpoдьf перпендикулярны плоскостям витков соленоида.