Детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем

Детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДЕТЕКТОР ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАССЕИВАТЕЛЕМ, содержащий коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриком, выполненным из неводородсодержащего отличающийся материала, тем, что., с целью повьшения точности регистрации временной зависимости импульсных потоков гамма-излучения в гамма-нейтронных полях и расширения диапазона линейности амплитудной характеристики , он снабжен радиатором комптоновсхих электронов, вьйтолненным из водородсодержащего материала,. заключенного в проводящую экранирук щую оболочку, выполненную из Неводородсодержащего материала с атомным номером, эффективному атомному номеру незодородсодержащего диэлектрика , толщиной, большей длщ{ы пробега протонов отдачи, но меньшей длины пробега комптоновских электро (Л нов в материале оболочки установленную вплотную к диэлектрику со стороны Kcjipnyca, а коллектор вьшолнен из материала с атомным номером, равньм.эффективному атомному номеру неводородсодержащего дизлектрика. О1 О 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) ())) 4(sl) Ci 01 T 1/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г(О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ:И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«li II

)

1 (Н ABTQf СИСТЕМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3418847/18-25 (22) 97.04.82 (46) 23.04.85. Бюл. 1(15 (72) С. В. Чукляев (53) 539. 1.074.9(088.8) (56) 1 ° Сапа11. С. et al "Electrical

Properties and.Performances of Natural diamond Nuclear Radiation Detectors" Nucl .Just Meth, 1979, 160, р. 7-77.

2. Burke Е. А. et а1 "Radiation

induced Low Energy Е1есгоп Emission

From Metals" XEEE Trons Mucl Sci.

1970, Н8-17, 1(- 6, р. 193-199.

3. Альбинов 3. А. и др, Детекторы импульсного ионизирующего излучения.

М., Атомиэдат, 1978, с. 52-60 (прототип); (54)(57) ДЕТЕКТОР ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ С ДИ"

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАССЕИВАТЕЛЕМ,содержащий коллектор, отделенный от металлического корпуса циэлектриком, выполненным из неводородсодержащего материала, отличающийся тем, что., с целью повышения точности регистрации временной зависимости импульсных потоков гамма-излучения в гамма-нейтронных полях и расширения диапазона линейности амплитудной характеристики.. он снабжен радиатором комптоновсхих электронов, выполненным из водородсодержащего материала,. заключенного .в проводящую экранирующую оболочку, выполненную нз. Неводородсодержащего материала с атомным номером, равным эффективному атомному номеру незодородсодержащего диэлектрика. толщиной. большей длины пробега протонов отдачи, но меньшей длины пробега комптоновских электронов в материале оболочки, установленн ло вплотную к диэлектрику со стороны корпуса, а коллектор выполнен иэ материала с атомнь)м номером, . равным. эффективному атомному номеру неводородсодержащего диэлектрика.

1050380

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, а точнее, .к области регистрации гамма-излучения.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для регистрации временной зависимости потоков гамма-излучения на ядерных реакторах.

Известен детектор — твердотельная ионизационная камера, выполненная в 10 вице алмазной пластины, заключеиной между двумя металлическими электро.— дами, напыленными в вакууме (3) .

Работа известного детектора основана на том, что под действием при- tS ложенного электрического поля проис-ходит собирание носителей заряда на электродах. Носители заряда образуются в кристалле алмаза под действием ионизирувхцего излучения.. 20

Недостатком известной конструкции является высокая чувствительность к быстрым нейтронам, которая обусловливает вклад сигнала от нейтронов,, составляющий 10-15Х сигнала От гамма- 2s излучения в поле ядерного реактора с соотношением плотности потока быстрых нейтронов и мощности дозы гаммаизлучения 4 10 нейтр/см Р. Другим недостатком является высокая стоимость 0 используемого материала и сложность технологии изготовления детектора.

Известен также детектор — вакуумная камера — состоящая из эмиттера и коллектора выполненных в Виде плОс копараллельных металлических пластин, разделенных между собой вакуумным промежутком (2) . Принцип работы детек-. тора основан на регистрации тока медленных электронов эмиттируемых с 40 поверхности металла нод действием ионизирующего излучения через вакуумный промежуток.

Недостаткам известной конструкции

Вакуумной камерБ| яВляется слОжнОсть 45 технологических операций, обеспечивающих стабильную работу детектора, а именно: онерацнй подготовки поверхности электродов и надежного вакууми«Я рования объема камедо давления 30

30 тор.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному детектору является детектар гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем., садер-5> жащий коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриком, выполненным из неводородсодержащего ма териала (3) . Металлический коллектор выполнен из материала с высоким атомным номером, например, в виде пластины, и отделен от металлического корпуса двумя слоями диэлектриков.

Работ детектора построена на принципе регистрации разности токов комптоновских электронов. возникающих под действием гамма-излучения в диэлектриках. А именно, при облучени. . детектора с диэлектрическим рассеивателем гамма-квантами, направление распространения которьж пер|ендикулярно плоскости коллектора, в днэлектпиках, расположенных по обе стороны коллектора, возникают токи комптоновских электронов. Ввиду того, что материал коллектора. например свинец, эффективно ослабляет гамма-излучение, в цепи коллектора появляется разностный ток комптоновских электронов обоих диэлектриков.

Недостатком известной конструкции детектора с диэлектрическим рассеивателем является высокая чувствитель" ность к нейтронам. которая обусловлена реакциями неупругого рассеяния (и, и- ) радиационного захвата (и, j ) нейтронов на ядрах материала коллектора и реакцией упругого рассеяния (n, н) нейтронов на ядрах материала диэлектрика. Вклад сигнала от нейтронов составляет 5Х сигнала детектора, а при деформйрованном экранами из свинца соотношении гаммаи нейтронной компонент достигает

15-20Х.

Целью изобретения явлется повышение точности регистрации временной зависимости импульсных потоков гамма-излучения в гамма-нейтронных полях и расширение диапазона линейности амплитудной характеристики.

Поставленная. цель достигается тем, что детектор гамма-излучения с диэлектрическим рассеивателем, содержащим коллектор, отделенный от металлического корпуса диэлектриКом, выполненный из неводородсодержащего материала, снабжен радиатором комитоновских электронов, выполненным из водародсодержащего материала, заключенного в проводящую экранирующую оболочку, выполненного из неводородсодержащего материала с атомным номером, равным эффективному атомному номеру неводородсодержащего диэлект3 1050380 4 рика толщиной, большей длины пробега женной в той же точке поля на ядерном протонов отдачи, но меньшей длины 1 реакторе, пробега комптоновских электронов в . Детектор гамма-излучения с диэлектматериале оболочки, установленную .рическим рассеивателем работает слевплотную к диэлектрику со стороны 5 .дующим образом . корпуса,-а коллектор выполнен из При облучении детектора гамма. материала с атомным номером, равным квантами со стороны радиатора, ввиду эффективному атомному номеру неводо- того, что материалы коллектора и неродсодержащего диэлектрика. водородсодержащего диэлектрика подо.—

Такое конструктивное выполнение 10 браны с приблизительно равными эффекдетектора позволяет увеличить. точ- тивными атомными номерами, между ниность регистрации гамма-излучения ми не происходит нарушения электронна ядерных реакторах за счет умень-. ного равновесия и не возникает сигшения вклада сигнала от нейтронов нала от гамма-излучения. Поскольку в сигнал от гамма-излучения вслед- t5 материал коллектора 2 имеет низкий ствие исключения материалов с высо- атомный номер и его толщина порядка ким атомным номером, обладающих Bbj 3 мм, то не возникает и значительного соким сечением (и, и, у ) -и (и, ) ослабления гамма-излучения в материреакций в поле излучения быстрых еле коллектора 2, а, следовательно, нейтронов, и расширить диапазон ли- 20 .и значительного разностного тока комп нейности амплитудной характеристики тоновеких электронов в неводородсо-,-. за счет уменьшения вклада индукцион- держащем диэлектрике 3. Однако, водо-, нно-наведенного заряда, накапливаю- родсодержащпй диэлектрик 4, обладающегося в неводородсодержащем дизлект- ший повышенным по сравнению с,неводорике, в заряд, протекающий в цепи 25 родсодержащим выходом комптоновских коллектора. электронов создает нарушение электНа фиг 1 и б а иг, изображена схема пред- „,а и л ронного равновесия в неводородсодерлагаемого детектора на фиг 2 — осчто приводит к появлению сигнала в

30 цепи коллектора 2. Поскольку сечение детектор г а-излучения с диэлект взаимодействия нейтронов с материае к рассе ателем состоит из .ус- лами с низким атомным номером низт овленного в металлическом корпусе ко, вклад сигнала от нейтронов в сиг1 коллектора 2, окр «енного со всех нал предлагаемой конструкции.-детексторон неводородсодержащим. Диэлектри-35 тора меньше по сра нению с конструк ком 3, и р диатора комптоновск элек цией детектора-прототипа. тронов, выполненного из водородсодер- Осциллограмма а, приведенная на жащего материала (диэлектрик 1 4,,зафиг. 2, получена от детектора., выключенного в проводящую экранирующую полненного так, что толщины алюминиоболочку 5, выполненную из материала 40 евого коллектора 2 фторопластового с низким атомным номером, толщиной, диэлектрика 3, водородсодержащего по крайней иере. на порядок меньшей материала (органического стекла 4 среднего пробега комптоновских элект- и алюминиевой оболочки 5 составили роков. Толщина пизлектрика 3 между 3 и 0,1 мм соответственно. радиатором и коллектором выбирается 45 Д

Детектор был выполнен плоским и соменьше среднего пробега комптоновс.держал три параллельно соединенных ких электронов в материале диэлектри- и расположенных одна за другой секка, а толщина коллектора 2 - больше ций. Общая площадь коллектора сосреднего пробега комптонавских элек-- ставила 153 см . Чувствительность тронов в материале коллектора. Детек-50 детектора к гамма-квантам ис очника тор может быть -выполнен плоским в . Со составила — (2,1+О 2 ) 1О Кл/ см (+ 1 0 / виде цилиндра или сферы.

На фиг. 2 представлены осциллограм- Предложенный детектор гамма-излумы, полученные с предлагаемого детек". чения с диэлектрическим рассеивате- тора аи вакуумной эмиссионной камеры 55 леи по сравнению с лучшими образцами

b. Осциллограмма Ь, приведенная на аналогичного оборудования позволяет фиг, 2 для сравнения, получена с ва- снизить в 17-25 раз вклад сигнала куумной эмиссионной каме ы ной камеры. располо от неитронов в сигнал детектора от гамма-излучения на ядерных реакторах.

Детектор позволяет также расширить диапазон линейности амплитудной характеристики приблизительно в 5-30 раз.

Предлагаемый детектор обеепечивает увеличение "точности регистра1050380 ции гамма-излучения на 10Х в. среднем в гамма-нейтронных полях с соотношением компонент (0,4-1,5)"

io 2

«10 нейтр/Р см . Вследствие этого становится возможным сократить объем нейтронных измерений для учета вклада в показания детектора.

Фиг. Я

ВНЩШИ Заказ 2795/2 Тираж 748 По gagee я Я

И

Филиал ПОП Патент, r. Ужгород, ул.Проектная,4