АЭРОГАММА-СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1994 года по МПК G01V5/00 

Изобретение относится к аэрогамма-спектрометрии и может быть использовано при аэрогамма-спектрометрических определениях концентрации радионуклидов в горных породах или иных средах.

Известен аэрогамма-спектрометр, применяемый для измерения концентрации радиоактивных элементов, в котором для уменьшения погрешности измерений, связанных с влиянием радиоактивности атмосферы, помимо основного детектора гамма-излучения, содержится дополнительный детектор, экранированный от излучения горных пород, и два одинаковых амплитудных анализатора, один из которых служит для измерения с основным детектором гамма-излучения, а другой - для измерений с дополнительным детектором гамма-излучения, причем каждому каналу в измерительном тракте основного детектора соответствует канал в измерительном тракте дополнительного детектора.

Недостатком подобного устройства является наличие двойного комплекта сложной аппаратуры и большая масса устройства. Главным недостатком этого устройства является необходимость использования в качестве дополнительного детектора кристаллов больших размеров, экранирование которых от гамма-излучения горных пород требует применения очень тяжелых экранов, ибо в противном случае (при малоэффективных экранах) в результаты вносятся существенные и неконтролируемые погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гамма-спектрометр. Данный гамма-спектрометр содержит два детектора, один из которых экранирован от гамма-излучения горных пород, соединенных с амплитудным анализатором с измерительных каналов, соединенных с блоками компенсации, установленными по одному в каждом измерительном канале, выход которых подключен на вход регистратора.

Недостатком этого устройства является необходимость применения больших и тяжелых кристаллов, например кристаллов NaJ(Te), для дополнительного детектора и, как следствие, тяжелых, но недостаточно эффективных экранов, что влечет за собой внесение в результаты измерений неконтролируемых ошибок. Кроме того, данный аэрогамма-спектрометр требует сложной настройки системы автоматической компенсации радоновой составляющей остаточного фона, что связано с необходимостью регулировки глубины компенсации отдельно для каждого канала.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что аэрогамма-спектрометр дополнительно снабжен измерительным каналом и многозвенным делителем сигнала с выходами, имеющим постоянные коэффициенты деления, причем выход экранированного детектора подключен к входу дополнительного измерительного канала, выход которого подключен к входу многозвенного делителя сигнала, а выходы многозвенного делителя сигнала соединены с входами соответствующих блоков компенсации основных измерительных каналов.

На чертеже представлена схема предлагаемого аэрогамма-спектрометра.

Предлагаемое устройство содержит незаэкранированный детектор 1 гамма-излучения, выход которого подключен к входу амплитудного анализатора 2 с n измерительными каналами, выходы которого соединены с соответствующими входами блоков компенсации 3₁-3_n. Детектор 4 гамма-излучений, экранированный от излучения горных пород экраном 5, подключен к входу дополнительного измерительного канала 6, выход которого соединен с входом многозвенного делителя сигнала 7 с n выходами, которые подключены к вычитающим входам блоков компенсации 3₁-3_n, выходы которых соединены с регистратором 8.

Аэрогамма-спектрометр работает следующим образом. Сигнал с детектора 1 поступает на вход амплитудного анализатора 2. С выходов амплитудного анализатора 2 сигналы поступают на соответствующие входы блоков компенсации 3₁-3_n. Сигнал с заэкранированного экраном 5 детектора 4 поступает на вход дополнительного измерительного канала 6, с выхода которого сигнал поступает на многозвенный делитель сигнала 7.

Соотношение коэффициентов деления многозвенного делителя сигнала 7, устанавливаемое заранее, пропорционально соотношению скоростей счета в выходных каналах амплитудного анализатора при регистрации основным детектором гамма-излучения продуктов распада атмосферного радона. Выходные сигналы многозвенного делителя сигнала 7 поступают на вычитающие входы блоков измерения компенсации 3₁-3_n, в которых производится компенсация вклада атмосферного радона в сигнал, поступающий с детектора 1 гамма-излучения. Скомпенсированные сигналы с выходов блоков компенсации 3₁-3_n поступают на регистратор 8.

Единственным (практически) излучателем в атмосфере является радон со своими продуктами распада. Поэтому при изменении концентрации радона в атмосфере будут изменяться скорости счета в выходных каналах амплитудного анализатора. Соотношение же этих скоростей счета не зависит от концентрации радона в атмосфере и остается постоянным. Это позволяет, измеряя скорость счета импульсов в одном измерительном канале, вычислять соответствующий вклад в любых наперед заданных каналах. И соответственно получив компенсирующий сигнал для одного из измерительных каналов основного детектора, использовать его для концентрации в остальных каналах.

Для учета гамма-излучения продуктов распада атмосферного радона в устройстве служит детектор гамма-излучения, экранированный от излучения горных пород и снабженный одним измерительным каналом, который регистрирует только гамма-излучение радионуклидов, находящихся в атмосферном воздухе.

На основании указанных фактов в качестве дополнительного детектора представляется возможным использовать сцинтилляционные кристаллы небольших размеров, порядка 80 х 80 мм вместо 200 х x100 мм, что позволяет резко сократить массу экрана и тем самым уменьшить общую массу устройства. Использование аэрогамма-спектрометра позволяет значительно повысить точность определения концентрации радионуклидов за счет использования более эффективного экрана, упростить процесс настройки системы автоматической компенсации радоновой составляющей остаточного фона спектрометра. (56) Патент США N 3825751, кл. 250-253, 1974.

Авторское свидетельство СССР N 348960, кл. G 01 T 7/00, G 01 V 5/00, 1972.

АЭРОГАММА-СПЕКТРОМЕТР, содержащий два детектора гамма-излучения, один из которых экранирован от гамма-излучения горных пород, амплитудный анализатор с n измерительными каналами, соединенными с блоками компенсации, установленными по одному в каждом измерительном канале, выход которых подключен на вход регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, аэрогамма-спектрометр дополнительно снабжен измерительным каналом и многозвенным делителем сигнала с выходами, имеющим постоянные коэффициенты деления, причем выход экранированного детектора подключен к входу дополнительного измерительного канала, выход которого подключен к входу многозвенного делителя сигнала, а выходы многозвенного делителя сигнала соединены с входами соответствующих блоков компенсации основных измерительных каналов.