Способ градуировки преобразователя энергии фотонного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01T1/16 

выражает зависимость коэффициента преобразования спектрометра от энергии и позволяет по положению пика определить соответствующую ему энергию фотона. Погрешность градуировки спектрометра определяется погрешностью отсчета параметра выходного сигнала (номер канала анализатора) и погрешностью, с которой измеряется известная энергия калибровочного излучения.

Недостатками этого способа являются невозможность плавного изменения энергии излучения -и ограниченность набора ее дискретных значений в суш:ествуюш,их радиоизотопных источниках. При этом в отдельных участках диапазона регистрируемых энергий невозможно измерить коэффициент преобразования. Кроме того, неравномерность распределения дискретных значений энергии излучения радиоизотопных источников по диапазону регистрируемых энергий увеличивает погрешность определения дифференциального коэффиента преобразования, так как это необходимо измерять при возможно малых прираш ениях энергии. Недостатками способа являются также наличие в спектре излучения радиолзотопных источников мешающих энергетических линий, дополнительный фон от; высокоэнергетических квантов излучения и различие характера спектра в разных источниках. Это увеличивает погрешность определения положения пика в каналах анализатора, а при недостаточном энерге,тическом разрешении измерительного преобразователя измерение коэффициента преобразования становится невозможным.

Целью изобретения является повышение точности градуировки преобразователя и обеспечение возможности плавной установки величины энергии излучения в заданном диапазоне энергий.

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу используют источник фотонного излучения с непрерыв ным энергетическим спектром, например рентгеновскую трубку. При этом .моноэнергетические фотоны с требуемым значением энергии выделяют из излучения этого источника путем Брэгговского отражения на каком-либо дифракционном элементе, например на монокристалле с известной постоянной решетки. Для этого дифракционный элемент устанавливают под углом Вульфа-Брэгга к направлению излучения источннка, а градуируемый преобразователь - соответственно под двойным (удвоенным) углом Вульфа-Брэгга и измеряют зависимость параметра выходного сигнала (например, его амплитуду), от величины угла Вульфа-Брэгга, которая по известному соотношению Брэгга пересчитывается в величину энергии излучения. Изменением угла отражения Вульфа-Брэгга достигается плавное изменение энергии регистрируемого излучения, причем возможна установка произвольного ряда значений энергии излучения с любым энергетическим интервалом между линиями. Этот интервал между линиями может быть выбран достаточно малым, чтобы уменьшить погрешность измерения дифференциального коэффициента преобразования. Спектр отраженного излучения не содержит близко лежащих мешающих линий, сохраняет свой характе1 независимо от значения угла Вульфа-Брэгга и представляет собой набор моноэнергетических линий первого и более высоких порядков отражения с энергиями, кратными натуральному ряду чисел. Следовательно, исключается погрешность определения; положения пика в каналах анализатора, обусловленная влиянием мешающих линий, при недостаточном энергетическом разрешении измерительного преобразователя.

На чертеже изображен вариант схемы устройства, для градуировки измерительных преобразователей фотонного излучения, где обозначены источник фотонного

излучения 1 с непрерывным энергетическим спектром в виде, например, рентгеновской трубки, синхротрона и т. п., диафрагмы (коллиматоры) 2, дифракционный элемент (монокристалл) 3, устройство для измерения энергии фотонного излучения 4, содержащее первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 и вторичные измерительные преобразователи 6-9 (зарядочувствительный предусилитель 6, усилитель-формирователь 7, пороговый усилитель 8 и амплитудный анализатор импульсов 9), первичный поток фотонного излучения 10 с непрерывным энергетическим спектром, вторичный поток излучения 11,

отраженный под углом Вульфа-Брэгга.

В процессе измерений кристалл 3. всегда находится под некоторым известным углом 0 к напрвалению первичного потока излучения 10, а первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 соответственно под углом 20.

Градуировку производят в следующей последовательности: монокристалл 3 с известной постоянной кристаллической реЩ1етки d устанавливают под углом 9 к первичному потоку излучения 10. Угол 6 выбирается из соотношения

п- с- h

(1)

sine 2d

где п - порядок (кратность) Брэгговского

отражения (л 1, 2, 3...); с - скорость света в вакууме; 60Л - постоянная Планка;

Е - энергия фотонов. Преобразователь 5 устанавливают соответствен но под углом 2 9 согласно приведенному чертежу. Набирают спектр из65 лучения и определяют положение пиков в

тсаналах анализатора, соответствующих гпервому и второму порядку Брэгговского отражения. При этом энергия фотонов второго порядка Брэгговского отражения строго в два раза больше энергии фотонов первого порядка отражения. Затем после.довательно изменяют угол 6, устанавливая значение согласно выражению (1) для выбранного ряда значений энергий фотонов и определяют положение пиков в каналах анализатора. Затем по результатам :11змерений известным образом находят градуировочную характеристику (характеристику преобразования), представляющую зависимость положения пика в каналах анализатора от энергии.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность градуировки преобразовате.ля за счет возможности плавной установки произвольного значения энергии излучения, отсутствия близко лежащих мещающих -энергетических линий и постоянства характера спектра излучения, регистрируемого преобразователем.

Формула изобретения

Способ градуировки преобразователя

энергии фотонного излучения, включающий

измерение одного из параметров его выходзного сигнала, например амплитуды, в зависимости от известных значений энергии излучения источника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, используют источник фотонного излучения с непрерывным энергетическим спектром, из которого последовательно выделяют фотоны с требуемым значением энергии, используя дифракционный элемент, например монокристалл с известной

постоянной решетки, установленный под углом, Вульфа-Брэгга к направлению излучения источника, при этом градуируемый преобразователь устанавливают под двойным углом Вульфа-Брэгга и измеряют зависимость параметра выходного сигнала преобразователя от величины угла ВульфаБрэгга с пересчетом ее в величину энергии излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Матвеев В. В., Хазанов Б. И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М., Атомиздат, 1972, с. 33-43.

2. Ядерное приборостоение. Труды Всесоюзного НИИ приборостроения с полупроводниковыми детекторами. М., Атомиздат, 1974, с. 225-226.

3. Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами, М. Атомиздат, 1974, с. 225-226 (прототип).