ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Индустриальные строители готовы к усилению требований безопасности труда на объектах

7-я Всероссийская неделя охраны труда, которая сейчас завершается в Сочи, стала площадкой активного обсуждения обновлений действующего законодательства, в котором особое внимание уделено обучению правилам охраны труда, 27 сентября Премьер-Министр РФ Владимир Мишустин, на открытии недели обозначил рост инвестиций в безопасность труда до 18 млрд рублей. Владимир Мишустин: «Около 70% травматизм...

Алексей Лихачёв и министр внешнеэкономических связей и иностранных дел Венгрии Петер Сийярто обсудили прогресс по проекту АЭС «Пакш-2»

В рамках 66-й Генеральной конференции МАГАТЭ в Вене генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачёв и министр внешнеэкономических связей и иностранных дел Венгрии Петер Сийярто обсудили текущий статус и прогресс по проекту АЭС «Пакш-2» (Венгрия). Стороны отметили важность перехода проекта АЭС «Пакш-2» в фазу непосредственного сооружения после получения основных лицензий в конце авг...

Отечественные TLS-сертификаты доступны для установки на смартфоны, компьютеры и планшеты

На Госуслугах опубликованы инструкции по установке российских сертификатов безопасности на устройства пользователей. Такие сертификаты обеспечат доступность сайтов в любом браузере пользователям всех операционных систем. Кто еще может получить сертификат Сертификаты доступны также юридическим лицам – владельцам сайтов. Использование российского TLS-сертификата обеспечивает доступность ...

Россия осуществила важнейшую поставку оборудования для термоядерного реактора в Международную организацию ИТЭР

На площадку сооружения международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР во Франции отправлены первые российские гиротронные комплексы. Россия продолжает выполнение своих обязательств по натуральному вкладу в сооружение первого термоядерного реактора нового поколения. Три трейлера с уникальным российским оборудованием для термоядерной мега-установки, сооружаемой международным сообще...

О создании импортонезависимого программно-аппаратного комплекса (ПАК) для организаций и объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ)

При участии Росатома будет создан программно-аппаратный комплекс для объектов КИИ на основе суверенной российской аппаратно-программной платформы с операционной системой «Альт» На полях форума «ИТОПК-2022» подписано соглашение Госкорпорации «Ростом», Российского федерального ядерного центра – Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ...

В каждом регионе России созданы и функционируют штабы по борьбе с киберугрозами

На VII Восточном экономическом форуме заместитель председателя Правительства России Дмитрий Чернышенко провел сессию «Восток России 2.0! Региональные драйверы цифрового развития в новой реальности». На ней обсудили лучшие цифровые проекты регионов, импортозамещение промышленного ПО, а также кадровое развитие и переход на единую цифровую платформу «ГосТех». В мероприятии приняли участие губернат...

16 Апреля 2010

Повышение эффективности работы призматического детектора

Повышение эффективности работы призматического детектора

Автoры: Бoгoлюбoв Евгений Петрoвич, Микерoв Виталий Иванoвич 

Изoбретение oтнocитcя к региcтрации рентгенoвcкoгo и гамма-излучений, к oпределению их энергетичеcкoгo cпектра, к медицинcкoй рентгенoвcкoй тoмографии, к неразрушающему контролю материалов и изделий радиографичеcким и томографичеcким методами, к обнаружению иcточников ионизирующих излучений, к контролю cодержимого багажа на контрольно-пропуcкных пунктах. Техничеcкий результат - повышение эффективноcти, понижение порога обнаружения иcточника излучений, раcширение cпектрометричеcких возможноcтей. В призматическом детекторе, содержащем последовательные детекторные элементы, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, и фотоприемные устройства, каждый детекторный элемент, выполненный в виде треугольной призмы с элементом, отражающим свет, расположенным на наклонной поверхности призмы, содержит слой сцинтиллятора, а фотоприемные устройства расположены на общем основании, а светочувствительная поверхность детекторного элемента и поверхность слоя сцинтиллятора расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 3 ил.
1.JPG



Известен детектор проникающих излучений, содержащий волоконный модуль, собранный из сцинтиллирующих оптических волокон, оптическую систему регистрации излучения, выходящего из торцов этих волокон.

2.JPG
Волоконный модуль выполнен в виде комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя, сцинтиллирующие волокна которого составлены из последовательно соединенных отрезков различных типов сцинтиллирующих материалов.

Оптическая система содержит отклоняющее зеркало и не менее двух оптических каналов, выполненных в виде последовательно расположенных вдоль оси канала входного проекционного объектива со светофильтром, усилителя изображения, масштабирующего объектива, с которого световой поток попадает на ПЗС-матрицу. Патент Российской Федерации 8470.gif 2290666, МПК G01T 1/20, G01N 23/02, 2006 г.

Известен сцинтилляционный призматический детектор со сцинтилляторами различного типа с различными спектрами излучения и фотоприемниками.

Сцинтиллятор выполнен составным и содержит не менее двух составных элементов различного типа с различными спектрами излучения, установленных последовательно, на одном из торцов составного сцинтиллятора установлено такое же количество фотоприемников со спектральными чувствительностями или светофильтрами, согласованными с соответствующим типом составного элемента сцинтиллятора.

Для регистрации быстрых нейтронов использован пластиковый сцинтиллятор, для регистрации тепловых нейтронов сцинтиллятор изготовлен из кристалла 6LiF, а для регистрации рентгеновских и гамма-квантов сцинтиллятор изготовлен из кристалла NaI(T1). Патент Российской Федерации на полезную модель 8470.gif 76141, МПК G01T 1/20, 2008 г.

3.JPG

Известен сцинтилляционный призматический детектор, содержащий два разных сцинтиллятора, светящиеся в двух диапазонах длин волн, расположенных последовательно друг за другом.

Первый служит для регистрации мягкого рентгеновского излучения, второй - для регистрации жесткой компоненты.

Первый элемент сцинтиллятора включает гадолиний и имеет толщину от 0.03 мм до 0.06 мм; второй элемент сцинтиллятора включает отдельный кристаллический вольфрамат кадмия, толщиной от 2 мм до 3 мм.

Один из оптических датчиков включает кремниевый фотодиод. Полная толщина элементов сцинтиллятора от 1.0 мм до 10.0 мм.

Общая толщина сцинтиллирующих кристаллов достаточна для поглощения 99% всего излучения. Патент США  8470.gif 7388208, МПК G01T 1/00, 2008 г. Прототип.

Основным недостатком всех устройств является не полное разделение сигналов, возникающих в том или ином фотоприемнике по нескольким причинам:

- из-за частичного перекрытия спектров оптического излучения существующих прозрачных сцинтилляторов и не идеальности светофильтров, стоящих перед фотоприемниками, каждый из которых пропускает частично свет от другого сцинтиллятора,

- из-за амплитудного распределения энерговыделения в каждом из сцинтилляторов, обусловленного как спектром регистрируемого излучения, так и размером сцинтиллятора,

- из-за ослабления света в сцинтилляторах и светофильтрах.

Уменьшение влияния этого недостатка с помощью амплитудной дискриминации регистрируемого сигнала или другими средствами ведет к уменьшению эффективности детектора.

Недостатками устройств являются также низкая чувствительность обнаружения источников ионизирующих излучений из-за наличия собственных шумов фотоприемных устройств, невозможность учета вклада рассеянного в детекторе излучения, необходимость использования только прозрачных сцинтилляторов, отличающихся в необходимой степени спектром оптического излучения.

Изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности, понижение порога обнаружения источника излучений, расширение спектрометрических возможностей за счет применения набора сцинтилляционных детекторных элементов и последующей математической обработки количества поступивших с них сигналов, расширение спектра используемых сцинтилляционных материалов, включая дисперсные и порошковые.

Технический результат изобретения достигается тем, что в призматическом детекторе, содержащем последовательные детекторные элементы, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, и фотоприемные устройства, каждый детекторный элемент, выполненный в виде треугольной призмы с элементом, отражающим свет, расположенным на наклонной поверхности призмы, содержит слой сцинтиллятора, а фотоприемные устройства расположены на общем основании, а светочувствительная поверхность детекторного элемента и поверхность слоя сцинтиллятора расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Требуемое количество однотипных детекторных элементов в призматическом детекторе определяется назначением детектора и зависит от энергетического спектра регистрируемого излучения, а также материала сцинтиллятора.

Существо изобретения поясняется на чертежах.

На фиг.1 представлен детекторный призматический элемент, где: 1 - слой дисперсного или порошкового сцинтиллятора, 2 - треугольные призмы, 3 - фотоприемное устройство, 4 - элемент, отражающий свет, нанесенный на грань призмы, 5 - сцинтилляционная вспышка, 6 - клеевой слой с функцией оптического контакта.

На фиг.2 представлен вид детектора сверху, где: 1 - слои дисперсного или порошкового сцинтиллятора, 2 - треугольные призмы, 3 - фотоприемные устройства, 4 - элемент, отражающий свет, нанесенный на грань призмы, X - направление излучения, 7 - основание для крепления фотоприемных устройств.

Треугольные призмы 2 и элемент, отражающий свет, 4 выполнены из наименее ослабляющего регистрируемое излучение материала.

Например, для изготовления призм 2 использован прозрачный полимерный материал, в частности полиметилметакрилат, а элемент, отражающий свет, 4 изготовлен на основе слоев диэлектрика.

Вся конструкция помещена в светозащищенный корпус.

На фиг.3 представлена двухканальная схема обработки сигналов, где: 1 - слой дисперсного или порошкового сцинтиллятора; 2 - призматические сборки; 3, 31 - фотоприемные устройства, 8 и 81 - аналоговые усилители; 9 и 91 - дискриминаторы с регулируемыми порогами дискриминации; 10 - схема совпадений.

Устройство работает следующим образом.

Излучение в виде рентгеновского или гамма-кванта направляют на торец сцинтилляционного детектора (фиг.1).

При возбуждении квантом сцинтилляционной вспышки в одном из слоев сцинтиллятора дисперсного или порошкового сцинтиллятора 1 свет от сцинтилляционной вспышки 5 выходит в основном через поверхности слоя сцинтиллятора 1 в светоотражающие призмы 2.

В светоотражающих призмах 2 свет направляется элементом, отражающим свет (элемент 4), через клеевой слой (оптический контакт) 6 на фотоприемные устройства 3 и 31, в которых под его действием возникает электрический сигнал.

Сигналы с фотоприемников 3 и 31 (кремниевых фотоумножителей) поступают на аналоговые усилители 8 и 81, после которых аналоговый сигнал поступает на дискриминаторы 9 и 91 с регулируемыми порогами дискриминации (фиг.3).

Логические сигналы с дискриминаторов 9 и 91 идут на схему совпадений 10. В случае если на обоих входах схемы совпадений 8 появляются сигналы, схема совпадений 10 вырабатывает сигнал запроса, который хранится в выходном регистре схемы.

Внешний контроллер (не показан) опрашивает выходные регистры схемы совпадений 10 и в случае наличия в них сигнала (запроса) осуществляет считывание сигналов для их передачи в компьютер и дальнейшего анализа. Все логические схемы выполнены в стандарте ЭСЛ. В качестве дискриминаторов 9 и 91 использованы микросхемы AD 96687BP, а в качестве схемы совпадений 10 использована микросхема HEL (MC10LD1).

Количество сигналов запроса с каждого слоя по окончании регистрации анализируют и с помощью компьютерной программы производят восстановление спектра излучения.

Для восстановления спектра излучения источника решается система интегральных уравнений:

2386148.gif

где Qi - количество запросов с i-го слоя (пластины) многослойного детектора;

n - число слоев; Si(E) - чувствительность i-го слоя к потоку квантов с энергией Е;

966.gif(Е) - искомая энергетическая зависимость падающего на детектор потока квантов.

Система уравнений решается с использованием итерационного метода минимизации направленного расхождения. Тараско М.З. Метод минимума направленного расхождения в задачах поиска распределений. Препринт ФЭИ 8470.gif1446. Обнинск, 1983.

Кол-во просмотров: 11232
На правах рекламы