Радиометр для измерения активности радионуклидов в жидком сцинтилляторе Советский патент 1983 года по МПК G01T1/20 

Изобретение относится к ядерно1лу прибог- остроепию ti может бЕЛТЬ исполь зовано при построении медико-биологических приборов для исследований проб., содержаших низкознергетическке бета-излучатели такие, как тритий, углерод, фосфор, растворенные 3 жидких сцинтилляторах. Известны радиометры 1 , содержащие два фотоэлектронных умножителя (ФЭУ), находящихся в оптическом коЕ1такте с жидким сцинтиллятором, Енходы ФЭУ подключены к схеме совпадений и cyf.-tMaTopy, выход которого соединен с входом амплитудного анализатора ситналов управляющий зхо,гд аьплитудного анализатора под1.т1юч&-л к выходу cxet/iu совпадений. Нелоста.тком таких устройств являетг я г-озг:етенная частотная загрузка амплитудного ангглизатора, так к на Tiro вход гюступают как сигналы Шума,- так и полезные сигналы. Сигналы шума при большой частоте, их следования могут изменить калибров ку амплитудного анализатора и привести к неточностям амплитудного анализатора полезны ;, сигналов. Наиболее близким техническим ре шение:. к заявляемому является ради метр 2J, Б котором этот недостато устранен. . Известный радиометр содержит ФЭУ, находящийся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему сов падений., соединенную с управляющим входом линейного ключа, cy 1мaтop и амплитудный анализатор, При попадании бета-частиц в рас вор сцинтиллятора он возбуждается и испускает дютоны света, регистри ФЭУ. Так как энергии бетачастиц (например, у трития )малы, число фотонов света, попсздающих. на фотокатсд ФЭУ, невелико. Из-за ;низкой квантовой эффективности фотокатода полезные сигналы лежат в области одноэлектронной компоненты шумов ФЭУ Для выделения полезных сигналов из шумов используется схема совпадений, которая управляет линейным кл о-:ом и пропускает на амплитудный анализатор полезные сигналы с малой примесью сигналов шума. . Для лу пиего выделения сигналов из шумов сигналы с двух ФЭУ суммируют:. Для сжатия динамического диа пазона амплитуд сигналы после сумматора усиливаются логарифмическим усилителем. Использование логарифм ческого усилителя з тракте обуслов лено тем, что при регистрации смесей радионуклидов таких, например, как третий я фосфор, динамический диапазон регистрируемых сигналов достигает 1000 и для его сжатия не ходим усилитель с нелинейной харак теристикой. Амплитуды сигналов после схемы линейного пропускания анализируются амплитудным анализатором, который производит селекциюсигналов от шумов, а также селекцию сигналов по энергиям для регистрации парциальных активностей различных радионуклидов, присутствующих в растворе. Основным недостатком известного радиометра является повышение влийния шумов ФЭУ на точность измерения из-за отсутствия режекции оптической обратной связи и неоптимального формирования полосы пропускания усилительного тракта. Оптическая обратная связь возникает из-за попадания квантов света, образованных при формировании шумово го сигнала, внутри колбы одного ФЭУ на другой ФЭУ. В результате этого шуТ/Го ФЭУ регистрируются схемой совпадения. , В настоящее время, это .является одним из основных факторов, ограничивающих точность измерений активности. Неоптимальность формирования полосы пропускания обусловлена тем, что для селекции сигналов по энергиям их амплитуда должна быть про- . порциональна заряду импульса полезного сигнала на выходе ФЭУ. Для этого в данном радиометре импульс тока сигналов ФЭУ интехрируется до логарифмического усилителя. При. этом весь тракт усиления выполнен медленным. Импульсы же тока полезного сигнала особенно в области одноэлектронной компоненты представляют собой наносекундные сигналы, длительности которых определяются временНЫГЖ1 характеристиками ФЭУ и составляют для современных ФЭУ- 30-40 нс В этом случае линейный усилительный тракт радиометра, формирующий сигналы в микросекундном диапазоне, обладает повышенными шумами, вносящими ошибки в измерения низкоэнерге. тических изотопов. Целью изобретения является повышение точности измерений,. Поставленная цель достигается тем, что в радиометр, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему совпадений, соединенную с управляющим входом линейного ключа, сумматор и амплитудный анализатор, введены линейные усилители тока, устройство режекции оптической обратной связи и интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены к входам усилителей тока, выходы которых соединены через устройство режекции оптической обратной связи с входами схемы совпадений, а через сумматор - с входом лине,йнс1)го ключа, выход линейного ключа через интегра тор подключен к входу амплитудного анализатора. Кроме того, устройство режекции оптической обратной связи содержит два параллельных канала, каждый из которых образован последовательно соединенными формирователем и схемой запрета, выход которой соединен с выходом устройства, а вход - с входом схемы задержки, причем выход схемы задержки первого канала соеди нен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемы задержки второго канала соединен с управляющим входом схемы запрета первого канала. На фиг. 1 показана блок-схема описываемого радиометра,- на фиг. 2 блок-схема устройства режекции опти ческой обратной связи. Радиометр для измерения активное ти низкоэнергетических радионуклидо в растворах жидкого сцинтиллятора состоит из (фиг. 1Ь фотоэлектронных умножителей 1 и 2, линейных усилителей тока 3 и 4, устройства 5 режекции оптической обратной связи , схекы совпадений 6, сумматора 7, линейного ключа 8, интегратора 9 и амплитудного анализатора 10, пр чем, выходы фотоэлектронных умножителей 1 и 2 подключены к входам линейных усилителей тока 3 и 4, выходы которых соединены через устрой ство режекции оптической обратной связи 5 с входами схемы совпадений б, а через сумматор 7, линейный клю .8 и интегратор 9 - с входом амплитудного анализатора 10, выход схемы совпадений 6 подключен к управляющему входу линейного ключа 8. Устройство 5 режекции оптической обратной связи (фиг. 2) имеет два входа 11 и 12, два формирователя 13 и 14, два устройства задержки 15 и 16 и две схемы запрета 17 и 18, выходы которых соединены с входами 19 и 20 устройства. Работа устройства осуществляется следующим образом. Импульсы ФЭУ усиливаются линейными усилителями тока 3 и 4. Усиленные импульсы тока через сумматор 7 и линейный ключ 8 поступают на интегратор 9, где происходит инте грирование импульсов тока и формиро вание сигнсшов по форме. При этом формирование может быть выполнено в любой полосе частот без ухудшения отношения сигнал/шум, так как формирование выполняется за нормально закрытым линейным ключом и накопления сигналов шума на интеграторе не происходит. Линейный ключ 8 управляется выходными сигналами схемы совпгщений 6, которая вырабатывает на управляющем входе линейного ключа сигнал, длительност которого примерно равна длительности) импульса тока ФЭУ на выходе сумматора 7 и составляет 40-50 не. Так как частота импульсов шума ограничена, на выход линейного ключа во действия управляющего сигнала проходит практически всегда один сигнал, равный сумме сигналов с выходов усилителей 3 и 4, что также способствует устранению наложений сигналов шума в интеграторе и соответственно уменьшает влияние шума на точность измерений. Для устранения регистрации совпадений, обусловленных оптической обратной связью между ФЭУ, сигналы усилителей 3 и 4 проходят через устройство режекции оптической обратной связи. Схема совпадений в этом случае обеспечивает повышенную точность измерений, так как на ее выходе отсутствуют сигналы, обусловленные совпадениями шумовых сигналов ФЭУ из-за оптической обратной связи. В основу устройства режекции оптической обратной связи положено использование задержки сигналов ФЭУ, обусловленных конечным временем прохождения электронов через его динодную систему. Это время для обычно используемых низкошумящих ФЭУ составляет 50-60 НС и может быть использовано в качестве критерия различия совпадающих по времени появления полезных сигналов от сигналов шума. Оптическая обратная связь возникает при образовании мощных сигналов на последних динодах умножительной системы ФЭУ. В этом случае при действии сигналов шума образовавшиеся в колбе ФЭУ фотоны могут вызвать появление либо второго сигнала на выходе того же ФЭУ, где они образовались - так называемого послеимпульса,либо вызвать одновременное появление сигналов сразу в двух ФЭУ и быть ошибочно зарегистрированными схемой совпадений. Усиленные импульсы тока ФЭУ поступают на соответствующие входы 11 и 12 устройства режекции оптической обратной связи и запускают формирователи 13 и 14, имеющие времена разрешения, большие задержки сигналов ФЭУ. Сигналы формирователей 13 и 14поступают на схемы запрета 17 и 18 и одновременно через устройства задержки 15 и 16 на управляющие входы схем запрета, осуществляя перекрестную блокировку прохождения сигналов. Время задержки устройств 15и 16 доджно быть меньше времени задержки.сигналов ФЭУ. В этом случае .прслеимпульсы . не вызовут повторного срабатывания формирователей 13 и 14, так как временной интервал , между послеимпульсаш, равный времени задержки сигналов ФЭУ, будет

больше, чем разрешающее время формирователей 13 и 14. При одновременном же появлении сигналов на входах 1.1 и 12 из-за оптической обратной связи их прохождение на схему совпадений будет также заблокировано, так как время появления сигнала на выходе второго ФЭУ от фотонов, образовавшихся в колбе первого ФЭУ,, равно времени задержки сигналов второго ФЭУ, а, перекрестная блокировка прохождения сигналов происходит через время, меньшее времени задержки сигналов ФЭУ.

Таким образом режектируются все виды сигналов, обусловленных оптической обратной

связью, ,

Кооме того, применение линейных усилителей тока 3 и 4 позволило сократить оборудование усилительного тракта устройства, так как стало возможным одновременно усиливать в одном и том же тракте сигналы как для энергетического, так и временного анализов.

1. РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ В ЖИДКОМ СЦИНТИЛЛЯТОРЁ, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтилля-iTOpoM, схему совпадений, соединенную с управляющим входом'линейного ключа, суг>&1матор и амплитудный анализатор, отличающий с 'Я тем, что,'с целью повышения точности измерений , в него введены линейные усилители тока, устройство режекциии интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены 'к входам усилителей тока, выходы которых через устройство режекции соединены с входами схемы совпадений, а через сумматор - с входом линейного 'ключа, выход которого через интегра'^'ор подключен к входу , амплитудного анализатора. ' 2. Радиометр по п. 1,, о т л и- . чающийся тем, что устройство режекции сддержит два параллельных канала, каждый из которых образован последовательно соединенными формирователем и схемой запрета , выход которой соединен с выходом устройства, а вход - с входом схемы | задержки, причем выход схемы задержки первого канала соединен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемы-задержки второго канала соединен с управляющим входом схемы запрета первого канала.W00о •ч00