Устройство для спектрометрии мощных импульсных потоков рентгеновского излучения

Устройство для спектрометрии мощных импульсных потоков рентгеновского излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ВСксо. газне,я

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ тп> 44149 1

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.10.72 (21) 1836139/26-25 (51) М. Кл. G Oln 23 22 с присо лине.-.нем заявки Л0 (32) Приоритет

Опубликовано 30.08.74. Бюллетень;¹ 32

Дата опубликования описания 06.08.75

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.386(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. П. Грумбков, Н. С. Гусева, Ю. М. Иванов, И. М. Посылин, Р. А. Солодихина и В. А. Цыганков

Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИИ МОЩНЫХ

ИМПУЛЬСНЫХ ПОТОКОВ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области ядерной геофизики.

Обычно энергетический спектр мощных импульсных генераторов рентгеновского излучения, испускающих 10" — 10" гамма-квантов за

10 — 200 нсек, определяют с помощью аппаратуры классическим методом поглощения. При этом интервал энергий разделяют на п участков и детектором полного поглощения, например сцинтилляционным, проводят и измерений с разными фильтрами, имеющими различную величину произведения pd коэффициента поглощения на толщину фильтра. Имея п независимых измерений, составляют систему п линейных уравнений с п неизвестными. Решение этой системы дает интенсивность излучения в п интервалах энергий. Такого рода аппаратура является единственной практически реализуемой для измерения энергетического спектра излучения мощных импульсных генераторов гамма-квантов, однако с ее помощью можно проводить измерения лишь в том диапазоне энергий, в котором наблюдается резкое изменение коэффициента поглощения в зависимости от энергии. В противном случае система уравнений не будет независимой. При использовании, например, свинца в качестве материала фильтра реальный измеряемый спектр распространяется до энергий 0,5 — 0,7 Мэв.

Кроме того, измерения с помощью такой аппаратуры достаточно трудоемки, а сама аппаратура имеет большую нестабильность интегрального и спектрального выходов от импульса к импульсу. Наблюдается также дрейф во времени, поэтому с каждым фильтром необходимо проводить большое количество измерений и брать среднее значение. В результате можно получить лишь грубо усредненное значение энергетического спектра. Невозможно

10 определить изменение спектрального распределения от импульса к импульсу и во времени.

Цель изобретения — обеспечение измерения энергетического спектра рентгеновского излучения за каждый импульс излучения с непо15 средственной регистрацией спектра на экране осциллографа или другого регистрирующего прибора.

Цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено дополнительно детекторами, 20 так что их общее количество равно количеств) фильтров, а выходы детекторов через операционные усилители соединены с регистрирующим устройством.

Измерение осуществляется следующим об25 разом.

Весь спектр излучения апроксимируют п спектральными линиями. На одинаковом расстоянии от источника располагают п детекторов, перед каждым из которых находится

3О фильтр с определенной кратностью ослабле441491

Предмет изобретения

lj

А;.

EN,= Ъ " и.,,=1 (4) Составитель Г. Петрова

Техред М. Семенов

Редактор И. Орлова

Корректор Л. Котова

Заказ 1905!2 Изд. Мв 1396 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совста Министров СССР по делам изобретений и открытий .осква, Я<,-35, Раушская наб., д. 4;5

Типография, пр.

Сапунова ния излучения, Детекторы регистрируют суммарную энергию потока излучения в импульсе и отрегулированы так, чтобы при отсутствии фильтров на выходе всех детекторов импульсы напряжения имели одинакову:о амплитуду: Тогда при измерении с фильтрами на выходе каждого детектора будет сигнал и,, пропорциональный энергии W импульса излучения, поглощенной детектором, имеющим фильтр с номером j. Если Е; — энергия 1-й спектральной линии, М1 — количество первичных гамма-квантов с энергией Е;, а;„— коэффициент, учитывающий телесный угол, кратность ослабления 1-й спектральной линии фильтром с номером 1 и эффективность детектора для гамма-квантов с энергией Е;, то указанные величины связаны между собой соотношениями

UJ = k W;. = Е1N,а1, (I)

i 1 где k — коэффициент пропорциональности.

Таким образом, получают систему а линейных уравнений с и неизвестными. Коэффициенты а; определяют из соотношения (2) а1. — — Е где в; (Е,) — эффективность регистрации 1 -з1 детектором гамма-квантов с энергией Е,; со,— телесный угол, под которым просматривается

j-й детектор; V1(Е;) — коэффициент поглощения /-м фильтром гамма-квантов с энергией

Е;; d; — толщина j-ro фильтра.

Для упрощения расчетов целесообразно применять детектор полного поглощения со стопроцентной регистрацией гамма-квантов в нужном энергетическом диапазоне и использовать коллимацию детекторов с одинаковым углом коллимации. В этом случае коэффициенты а;; определяются следующим образом: (З)

Остальные сомножители входят в значение постоянного коэффициента k.

Решение системы уравнений (1) имеет вид

4 где Ао — детерминант системы уравнений (1);

А;; — адъюнкты соответствующих элементов детермината Ао.

Таким образом, применяя и детекторов с и разными фильтрами, получают нужный энергетический спектр за каждый импульс излучения.

Как видно из выражения (4), измерение интенсивности излучения i-й спектральной линии сводится к выполнению простейших математических операций (сложению с определенным коэффициентом и с учетом знака сигналов с детекторов). Подобные действия легко реализуются с помощью соответствующих операционных усилителей. Сигналы с детекторов излучения поступают на потенциометры, с помощью которых устанавливается необходимое значение коэффициента А11/Ао. В случае необходимости изменения знака сигнал на суммирующий усилитель поступает через фазоинвертор. В суммирующих усилителях происходит сложение амплитуд импульсов, поступающих с детекторов через соответствующие потенциометры, и в случае необходимости, через фазоинверторы.

Таким образом, на выходе суммирующих усилителей получается напряжение, пропорциональное интенсивности излучения в i-м энергетическом интервале. Эти напряжения измеряются пиковыми вольтметрами, либо с последовательно увеличивающейся задержкой во времени подаются на вход электронного осциллографа или другого регистрирующего прибора. В этом случае полученная на экране огибающая характеризует нужный спектр излучения.

Устройство для спектрометрии мощных импульсных потоков рентгеновского излучения в диапазоне энергий до 0,5 — 0,7 Мэв, содержащее детектор и набор фильтров, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения спектра излучения за каждый импульс излучения, оно снабжено дополнительно детекторами, так что их общее количество равно количеству фильтров, а выходы детекторов через операционные усилители соединены с регистрирующим устройством.