Нейтронный датчик Советский патент 1984 года по МПК G01T3/00 

Эо

in эо

4 СЛ Изобретение относится к экспери ментальной нейтронной физике, а име , но, к конструкции 1лейтронных сцинтилляционных детекторов, имеющих независимую от энергии нейтронов чувствительность и предназначенных для контроля величины нейтронных потоков. Известные из техники эксперимент длинные счетчики обладают минимальною зависимостью эффективности регистрации нейтронов от их энергий. Эти детекторы имеют крупные размеры, большой вес. Эффективность регистрации зависит от места попад ния нейтрона в детектор. Известный детектор на основе точечного датчика тепловых нейтронов помещенный в центр шара, выполненного из материала замедлителя, обла дает повышенной чувствительностью в вЕяцеленном энергетическом интервале в зависимости от радиуса шара ij . Для достижения всеволновости требуется в процессе измерения пользоваться комплектом из нескольких шаров. Ближайшим техническим решением к предлагаемому является нейтронный датчик, содержащий сцинтилляционный детектор медленных и быстрых нейтро нов, вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель 2j . Этот нейтронный датчик имеет детектор быстрых и медленных нейтроно замедлитель, толщина которого выбирается из соотношения t- f (t - тол щина замедлителя, 5 - длина свободного пробега нейтрона в замедлителе) , резонансные поглотители, расположенные между детектором быстрых и медленных нейтронов и замедлителем. Однако такой детектор не обладает изотропностью, конструкция его достаточно сложна, а конструктивные компоненты не выпускаются промьшшен ностью. Целью изобретения является расширение энергетического диапазона, регулируемых нейтронов путем выравнивания его чувствительности к медленным нейтронам. Цель достигается тем, что в нейт ронном датчике, содержащем сцинтилляционный детектор медленных и быст рых нейтронов, вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель, детектор дополнительно окружен перфорированным поглотителе медленных нейтронов, причем площадь перфорации выбрана из соотношения 6 м ед л SOBA быстр перор где Смел чувствительность детектора к медленным нейтронам; Бистр- чувствительность детектора к быстрым нейтронам;оБА - облучаемая площадь поверхности детектора, имеющая одинаковую чув-ствительность к медленным нейтронам; nepqp- площадь перфорации , Толщина поглотителя выбирается из соотношения: t -Д , где t - толщина поглотителя; fH - длина свободного пробега медленных нейтронов в поглотителе. Значения чувствительности (Евистр медл ) и площади (5об ) ДЛя детектора определяются экспериментально или берутся из паспорта на детектор. Подставляя их в формулу, определяем площадь отверстий перфорации, необходимую для выравнивания чувствительности датчика к медленным и быстрым нейтронам. На .чертеже изображена конструкция нейтронного датчика. Сцинтиллятор 1 окружен кадмиевой фольгой 2 с отверстиями 3. Детектор, сочлененный с фотоумножителем 4, находится в светозащищенном корпусе 5. Для наглядности на рисунке показан разрез детектора. . Исследовав образцы промышленно выпускаемых сцинтилляционных детекторов нейтронов, авторы изобретения обратили внимание на конструктивные особенности сцинтиллятора ЛДНМ П-6 и выявили возможность расширения диапазона энергий регистрируемого нейтронного излучения за счет частотного затенения поверхности сцинтиллятора перфорированной оболочкой из металлического кадмия. Изотропность детектора достигается за счет различных площадей перфорации боковых и торцевых поверхностей кадмиевой оболочки в соответствии с угловой зависимостью чувствительности детектора к тепловым нейтронам. Выбранный СЦИНТИЛЛЯТОР обладает изотропной чувствительностью к быстрым нейтронам. Детектор ЛДНМ П-6 имеет чувствительность к быстрым нейтронам как с торца, так и с боковой поверхности 0,022 нейтр. f чувствительность к медленным нейтронам различна с и с боковой поверхности и соответственно равна 0,09 и 0,135 /нейтр Торцевая поверхность-детектора сое-, тавляет 50 см, боковая 147 см-2. Подставляем эти данные в формулу быстр перср чувствительность детекто ра ЛДНМ п-6 к медленным нейтронам; чувствительность к быстрым нейтронам; облучаемая площадь повер ности детектора, имеющая одинаковую чувствительность к медленным нейтро нам (боковая или торцевая) ; площадь перфорации. Получаем для торцевой, поверхности детектора: 0 022-50 - 12 см Р для боковой поверхности 5qgp( см Таким образом, для выравнивания кривой чувствительности датчика по отношению к быстрым и медленным ней ронам в кадмии, закрывающем торцеву поверхность детектора, должно быть сделано равномерно расположенных отверстий общей площадью 12 см, в боковой - 24 см. При этом, одновре менно со всеволновостью достигается изотропность. Толщина кадмия (i ) должна быть больше 0,1 мм. Разработанный детектор с помощью .несложных конструктивных доработок может быть использован в качестве чувствительного элемента в промыиленно выпускаемых радиометрах типа Кран, Руп. Авторами получено разрешение разработчиков радиометров Кран, Руп на возможность использования разработанного датчика в качестве чувствительного элемента. Следует отметить, что в настоящий момент в измерениях нейтронных потоков.с неизвестным энергетическим спектром приходится использовать прибор Кран с набором из трех детекторов, что существенно усложняет процесс измерений. Разработанный датчик по своим техническим параметрам перекрывает возможности названного комплекта. Детектор портативен, вес меньше 400 г, его чувствительность не зависит от места попадания нейтрона в детектор. Детектор может быть использован 3 качестве чувствительного элемента в промышленных радиометрах, Габариты чувствительного элемента: диаметр 80 мм, высота 78 мм, Зависимость чувствительности датчика от энергии нейтронов изменяется следующим образом: при Е тепл; 0,33; 2,2; 4 МэВ соответственно 0,022; 0,043; 0,034; 0,022 1/нейтрон.

НЕЙТРОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий сцинтилляционный детектор медленных и быстрых нейтронов, вокруг которого расположены замедлитель и резонансный поглотитель, отличающийся тем, что, с целью расширения энергетического диапазона фегистрируемых нейтронов путем выравнивания его чувствительности к медленным нейтронам, детектор дополнительно окружен перфорированным поглотителем медленных нейтронов, причем площадь перфорации выбрана из соотношения EMCAS 5обл , -Быстр перср где чувствительность к медленмедн ным нейтронам; с чувствительность к быст-БИС1р рым нейтронам; б рсрплощадь перфорации; ОБЛ облучаемая площадь поверхности детектора, имею-д щая одинаковую чувстви- «g тельность к медленным (Л нейтронам.