Вакуумная камера деления Советский патент 1984 года по МПК G01T1/28 G01T3/00 

Изобретение относится к области регистрации нейтронного излучения, а точнее к области регистрации высокой плотности потока излучения нейтронов в смешанных гамма-нейтронных полях, и может быть использовано для регистрации временной зависимости плотности потока быстрых нейтронов ядерных реакторов (ЯР) . Известен детектор прямого заряда (ДПЗ), .принцип работы которого основан на переносе заряда вторичных частиц, возникающих при взаимо действии излучения с веществом радиатора, на коллектор и устройство, состоящее из двух ДПЗ, один из которых содержит нейтроночувствительный радиатор, и включенных в схему вычита Ния сигналов l . ДПЗ обладает невысокой чувствительностью и избирательностью к конкретному типу излучения, особенно в гамма-нейтронных полях излучения АР, и в некоторых случаях, ког да функция формирования сигнала . на коллекторе определяется главным образом постоянной распада активированных нейтронами ядер радиатора, невысоким быстродействием. Известна также вакуумная камера (вкд), I, принцип работы которой основан на регистрации тока электронов вторичной эмиссии, возникающих в рабочем объеме камеры при делении ядер вещества радиатора. Недостатком ВКД является высокая чувствительность к У-излучению ЯР ((сигнал от у -излучения составляет величину (30-40)% сигнала детектора в поле излучения ЯР с соотношением плотности потока нейтронов и мощности дозы от f -излучения 4 10 н см Р для ВКД с радиатором t2j7 Из известных токовых детекторов построенных на принципе регистрации тока электронов вторичной эмиссии, наиболее близким по технической сущности является вакуумная эмиссио ная камера с компенсацией сигнала от j -излучения (ВКК). ВКК состоит из трех металлических электродов: центрального сигнального и двух высоковольтных, выполненных, например в виде коаксиальных цилиндров, сфер и т.п. и разделенных между собой и корпусом вакуумным промежутком. На внутренней поверхности одного из электродов, обращенной к сигнал ному электроду, расположен нейтроно чувствйтельный радиатор и, в некоторых случаях, конвертор медленных электронов. На внутренней поверхности другого электрода, обращенной к сигнальному электроду, .расположен у -чувствительный радиатор U при необходимости, конвертор медленных электронов. Для регистрации нейтронного излучения измеряются токи в цепи каждого из коллекторов и их разница относится на счет нейтронного излучения 3j . Недостаток известной конструкции ВКК заключается в том, что радиатор нейтроночувствительной секции, элементы конструкции, обеспечивающие .крепление электродов, погрешности, заложенные в технологических операциях изготовления и сборки электродов, изготовления радиаторов, не позволяют достичь равных чувствительностей к Y-излучению обоих эмиттеров в каждом образце ВКК даже при установлении значительно различных потенциалов на эмиттерах. Это приводит к га.рантированному снижению чувствительности устройства к Y-излучению в 2-3 раза по сравнению с ВКД, либо к выбраковке значительного количества ( 50%) образцов с целью отбора детекторов глубоко скомпенсированных По току от У-излучения. Целью изобретения является повышение точности регистрации нейтронов за счет уменьшения чувствительности к .V -излучению при одновременном увеличении чувствительности к нейтронам. Поставленная цель достигается тем, что вакуумная камера деления, содержащая сигнальный металлический и два высоковольтных электрода,разделенные с сигнальным электродом вакуумным промежутком, нейтроночувствительный радиатор с конвертором медленных электронов, расположенный на одной из поверхностей сигнального электрода и поверхности одного из высоковольтных электродов , обращенной к поверхности сигНсшьного электрода, содержит дополнительно на поверхности сигнального электрода, обращенной к высоковольтному электроду с у-чувствительным радиатором и конвертором медленных электронов, аналогичный У-чувствительный радиатор и конвертор медленных электронов, на поверхности сигнального электрода, обращенной к высоковольтному электроду с нейтроночувствительным радиатором и конвертором медленных электронов - аналогичный нейтроночувствительный радиатор и конвертор медленных электронов, Кроме того, в устройство дополнительно введен металлический электрод, расположенный между сигнальным и высоковольтнЕом электродами, содержащими на своих поверхностях У-чувствительный радиатор с конвертором медленных электронов. Такое конструктивное выполнение вакуумной камеры деления обеспечивает увеличение чувствительности к

нейтронам за счет дополнительной эмиссии электронов под действием оскоЛков деления вещества радиатора, расположенного на поверхности соседнего электрода; уменьшение чувствительности кY -излучению за счет уменьшения разницы токов быстрых электронов между соседними электродами. Кроме того, такое выполнение вакуумной камеры деления обеспечивает за счет установления соответствующего потенциала на управлянвдем электроде формирование такого электрического поля в чувствительной секции детектора, в котором ток медленных электронов, возникающих от V-излучения, полност.ью компенсирует в цепи сигнального электрода ток медленных и быстрых электронов, возникающий от У-излучения в секции, содержащий нейтроночувствительный радиатор.

, На фиг. 1 показана зависимость чувствительности ВКК к У -квантам изотопного источника Собо.от напряжения на электроде Jf-:чувствительной секции при напряжениях на секции, чувствительной к нейтронам (J : 100 В (кривая 1); 200 В (кривая 2)}

.400 В (кривая 3); 600 В (кривая 4) и при и и (кривая 5) для образца, пригодного для использования на фиг.2 - для образца, подлежащего выбраковке при напрях ениях U : 100 В (кривая 6); 200 В (кривая 7}f 400 В (кривая 8); 600 В (кривая 9) и при Ц U (.кривая 10) у на фиг. 3 - общийвид устройства.

Вакуумная камера деления состоит из металлического корпуса 11, сигнального 12 и двух высоковольтных электродов 13 и 14, выполненных в виде металлических :пластин (коаксиальных цилиндров и т.п.). Высоковольтные электроды 13 и 14 расположены по обе стороны сигнального электрода 12 и разделены с ним и корпусом вакуумными промежутками. электрод 13 и обращенная к нему поверхность сигнального электрода 12 содержит нейтроночувствительный радиатор 15 и образует нейтроночувствительную секцию детектора (при необходимости радиатор может быть снабжен конвертором медленных электронов). Высоковольтный электрод 14 содержит на своей поверхности покрытие 16, обеспечивающее больший, по сравнению с нейтроночувствительным радиатором, выход медленных электронов, и образует У-чувствительную секцию детектора. В .-чувствительной секции детектора между сигнальньил 12 и высоковольтным 14 электродами расположен управляющий электрод 17, выполн ен ный, н апример, в виде металлической пластины, кольца или его части, сетки и т.п.

Изоляторы 18 обеспечивают электро выводы.

Устройство работает следующим образом

При делении ядер вещества радиатора в поле излучения нейтронов возникают электроны вторичной эмиссии, которые при движении в э 1ектрическом поле создают электрический ток в цепи сигнального электрода,

0 направление которого находится в соответствии с потенциалом высоковольтного электрода 13 Q : + 100 В. . Медленные электроны, возникающие под действием сопутствующего V-из5 лучения в нейтроночувствительной

секции детектора, увеличивают электрический ток в цепи сигнального электрода. В у-чувствительной секции медленные электроны, возникаю0 Щие под действием у-излучения, при условии, что потенциал на высоковольтном электроде 14 100 В, создают электрический ток в цепи сигнального электрода, превышающий

5 по величине и противоположный по , направлению току, обусловленному взаимодействием у -излучения с нейтроночувствительной секцией детектора, т.е. в цепи сигнального электрода токи от Jf -излучения вычитаются. При этом становится возможным подобрать такой потенциал на управляющем электроде Gt , что ток от Jf-излучения, равный разности токов обеих секций детектора, будет протекать между сигнальными 12 и управляющими 17, .ттибо между высоковольтным 14 и управлякядим электродами. То есть ток от у-излучения в .цепи сигнального электрода будет

0 ;равён нулю полностью скомпенсирован .

Предложенное устройство вакуумной камеры деления позволяет устанавливать чувствительность к -излучению, обуславливающую величину

5 сигнала от -излучения, в смешанном гамма-нейтронном поле излучения Я1 не превышающую величину погрешности регистрации сигнала от нейтронов. Устройство позволяет также увеQ личить чувствительность к нейтронам приблизительно в 1,5 раза.

Устройство позволяет также измерять плотность потока быстрых нейтронов в полях излучения ЯР с соотношением плотности потока и мощности дозы -излучения не менее 108 н см . Выполнение вакуумной камеры деления описанным выме образом обеспечивает повышение точности измерения плотности потока нейтронов

0 на (15-20J% в среднем для каждого образца. Вследствие этого становится возможным исключение измерений временной зависимости мощности дозы У-излучения с целью учета вклада

5 сигнала детек ора.

ВАКУУМНАЯ КАМЕРА ДЕЛЕНИЯ, содержащая сигнальный металлический и два высоковольтных электрода, разделённые с сигнальным электродом вакуумным промежутком, нейтроночувствительный радиатор с конвертором медленных электронов, расположенный на поверхности одного из высоко-, вольтных электродов, обращенной к сигнальному электроду, и -чувствительный радиатор с конвертором медленных электронов, расположенный на поверхности другого высоковольтного электрода, обращенной к сигнальному электроду,отличающ а я с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения чувствительности к у-излучению и увеличения чувствительности к нейтронам, устройство содержит на поверхности сигнального электрода, овр.ащенной к высоковольтному электроду с Х -чуветвительньвд радиатором и конвертором медленных электронов, аналогичный Jf -чувствительный радиатор и конвертьр медленных электронов, на поверхности сигнального электрода, обращенной к высоковольтному электроду с нейтроночувствительным радиатором и конвертором медленных электронов - аналогичный (Л нейтроночувствительный радиатор и конвертор медленных электронов, кроме того, в устройство дополнительно введен металлический электрод, расположенный между сигнальным к высоковольтным электродами, содержащими на своих поверхностях ;о ; -чувствительный радиатор с конвертором медленных электронов. :о о э

Z50 5W 75i7 iew W t«W

Нощнпмнщ, 9

«f 4 me.

rr

S

sSCvXXVOCvX

WOS

TSL

«