Ионизационная камера для измерения активности радиоактивных источников

Ионизационная камера для измерения активности радиоактивных источников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„SU„„673076

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А,(5„ н 01 J 7 02, I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНЙй И ОТНРЫтиЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, (2l) 2505o03/18-25 (22) 05.07.77 ($6) 07, 02.84 Вюл. Р 5 (72) Ю.Г.Костылева, И.П.Мысев и A.Â.Þðüåà (53) 539, 1. 074.22 (088 ..8) (54) (57) ИОНИЗАЦИОНЯАЯ KAMEPA ДЛЯ

ИЗИЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ, РЗДИОАКТИВНЫХ

ИСТОЧНИКОВ гамма" излучения, содержащая набор чередующихся сферических высоковольтных и собирающих электродов, поглощающйх всю энергию излучения, разделенных ионизационными щелями, причем Ь-ая щель расположена на глубине Ц2(,+1) материала и имеет толщину, пропорциональную „ где 4 - суммарная толщйна электродов;

$> - абсцисса формул численного интегрирования Лагерра

og- вес k-ой ординаты, отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности измерений и расширения диапазона измеряемых энергий гамма-излучения, внутренние электроды выполнены из материала, имеющего меньший коэффициент ослабления, чем материал внешних электродов, а толщина переходного вы-,. соковольтного электрода больше макси- мального пробега вторичных электро-, дов.

673076

Изобретение относится к области этом случае вся энергия мягких компонент. радиометрии и может быть иопользова - поглощацтся в 1-2 первых пластинах, но для абсолютных измерений активнос- что приводит к большой сшибки в эати или мощности внешнего излучения мене интеграла суммой в выражении (если не известна схема распада) ра- ; (2) для квантов малых энергий. диоактивных источников гамма-квантов.,5 Цель изобретения - увеличение

Известна ионизационная щелевая ка-. точности измерения и расширение диамера, состоящая из двух концерн»чес - пазона энергйй измеряемых гамма-из ки "расположеййых шаровых электрбдов, -мучения. щель между которыми служит ибнйзаци- указакйая-цель достигается тем, онным объемом. Источник помещен в 0 что внутренние электроды выполнены центре внутреннего пара. Чувстви- из материала, имеющего меньший коэфтельность A/Êè этой камеры опреде- фициеНТ ослабления, чем материал ляется формулой внешних электродов, а переходной электрод имеет толщину больше макси)7.g „) ) ° ц,с е 15 мального,пробега вторичных электроНа чертеже представлейо предла. гаемое .устройство, сечение.

М - активность источника, Киу . По оси cå÷åíèÿ изображены высоков — число гамма-квантов с энер вольтные электроды 1 собирающие

20 гйейМ) Дж Hà оДин р " д электроды 2, ионизационные щели 3, 8 ct — линейный коэффициент ис переходной электрод 4 и источник 5 ного поглощения энергии у у о

ra™-излучения, 1/см; — устройство является м,огощелевой

М вЂ” линейн и коэффициент Ослаб- сферической- иониэ ционной камерой

1 на все нечетные электроды подается дОлЯ энергии втОРичных . BbIcoj

Ь вЂ” ширина иониэационной ще- материалов

Описанное устройство работает

0 — отнсЫение линейных тормож- - cJI yNhNM Образом

Ф .— ныХ споссРностей матеРиа- < огласно ПринЦипу 5perra-1рея ла электРодов и газа;, 35 удельная объемная мощность Р, Вт/ьР, м — энеРгиЯ ионообразованиЯ, B. излучения, поглощенная в веществе

ОСНОВНЫМ НЕДОСтатКОМ Этсй "КаМЕ@й -ПОГ)тбтнтЕЛЯ, "СВЯЗаиа C УДЕЛЬНОЙ является большая погрешность измере-, объемной иойизацией 4> А/м в газо ния, складывающаяся из погрешностей вой полостй Соотношенйем р,= у < 1, ° с 5Ъ,о „ @ 2Ъ, d"у к 1,5>id"<,40 24 ° 40 Еслй источнйк помещен в центр сферипо технической и физической сущ- ческой полости в поглотителе из двух ности наиболее близким предлагаемо- мйтериалов, так что выбором размеров му изобретению"является квантометр поГлотитетя обеспечено практичбски- для измерения активности "радиоакгив- " -"по»лное пог»жжение всего излучения исных источников, представляющий собой 45 точника, тогда мощность внешнего изнабор чередующихся сферических, вы- лучения источника определяется вырасоковольтных и собирающих электродовi женйем

"ЙО»гл<йцающих всю энергйю излучения, Разделенных ионизационными щелями;-- -. - — -, +(у;, причем <-ая щель Расположена на глубине Ь!2 (f +1) материала и имеет P ) ру ) +) („) ) 1 8(юЫОду» толщину, нропОрцнональную с „,, ГдЕ : у суммарная толщина электродов;

f<- абсцисса формул численного ин- о - 1 2 "

r +1,.+(„ тегРированияю x3 - +у (° . ) (°, g,ð pygmy(gg„

ol - вес -ой ординаты.

1

Основным недостатком опасанного 1 +(„0 о

" " устройства являетця мевйсокая точ"ность измерения активиостй йбточни- где Ч„и Ь - объем и толщина поглоков, излучение которых состоит из тителя из материала с квантов в ширрком диапазоне энергий, бО коэффиЦиентом поглоше" поскольку, чтобы обеспечить макси".. мальное поглощение жестких компонент . g .,Ь - объем и толщина поглоизлучения квантометр-йзготавливъМся. . " тителя из материала с из материалов с большим атом»йым но-, коэффициент поглощемером 2 и толстыми пластинами, в : 65 B!IH P.г 7 Q g

673076

2 к — {(к+К(к к к * L„) (Й 50

Из выражения (5) следует, что еси в к дом из материалов %-ая 55 щель расположена на глубине (./2 (+1), где, (. - толщина рассматриваемого материала и имеет при этом ширину (((й о(то на (5) имеем

Р= (— -- .к. (4 +j - (P (. »

1 .(1) 2 2 (21 м глЕ „ 2ü6 2hg

"3 42 "2 2) 65 (о - радиус внутренней полостиу (i >V — сферическая координаты.

2У (1

Поскольку 1 ((з1(8 (=(((1 5

2 . о о

А/м - ток иэ сферической щели единичной толщины радиуса Ф, то полу-! (о+ " (о+ (+(-2

Р= и Р„1(()4 Р2 () > =» 2 (>)

"о, . "о",(I

Известны формулы приближенного численного интегрирования функций на отрезке от -1 до +2, например, Гаусса".

1.

t {(((-ф {(,(,(к( (-1 где о(— веса ;

- абсциссы;

n - число узлов в формуле ин- 5 тегрирования.

Интегралы 3„ и З в (3) сводят" ся к (4) заменой переменных

{. (И "о "" 2 (%+") ". "

Ф к соответственно, оо { ( ((()д(, —; — ((+()+г, = —, > о »

1 2 Э " (о г„+(,„+{, 2 (fg+()+(о! 1 1((((2 с((2 х 40 ,,„, ° {(„и(+ г, ° L,)

Имеем для Р,„ следовательно, "2 "г

p- — " Ек --к-{(к(" к. ."и " к 2 и. где 3„= 1, - сумма токов (1, всех

С- (1i. (("

Ё к щелей первого материа32"- i - то же, второго. у .(21

1 Ф

Переходной высоковольтный электрод выполняется иВ обоих материалов как.единый высокОвольтный электрод, причем толщина каждого из материалов должна быть больше пробега вторичных электродов в этом материале, чтобы в щелях не нарушались условия применимости теория Брига-Грея.

Параметр Al может быть разным для обоих материалов и выбирается из конструктивных соображений. Зазоры не должны быть менее 1 мм, чтобы неточность изготовления не вносила ошибки в величину измеряемого тока, но и не более 10 мм, чтобы выполнялись условия применимости теории

Брига-.Грея.

Активность .источника по измеренным токам 2„ и 2 квантометра вычисляется по формуле, «4)(P„l„„3„+P2L232) (о

Яд 3,1 ° (О Knjn9j

Для примера, оценим возможность измерения активности Иэотопа, измеряющего две линии: 80 кэВ и 0,7 МэВ. (=6,41 1/cM H 0p623. 1/ M B CU u ((=1,65 1/см и 0,327 1/ñì в T1) соответствук(щие самой мягкой и самой жесткой компонентам излучения йода-131.

Из условий точности изготовления в жесткости конструкции минимально возможная толщина первого медного электрода равна примерно С ;„=2 мм.

После прохождения такой толщины от энергии магкой компоненты остается доля, примерно равная и " м""

=e 41 о =0,28. 1акое, сильное ослабДейие до первого зазора не может обеспечить хорошей точности . Даже если вся толщина меди (. =6 0 см, определенная из условия поглощейия

98% энергии жесткой компоненты разбита на 30 электродов по 2 мм толщиной (изготовление такой системы представляет очень большие трудности и приближенное интегрирование кривой е 4" осуществляется по формуле парабол Симпсона, то ошибка измерения энергии мягкой компонен- ты составляет 47%. устройство, выполненное из одного титана, должно иметь слой поглотителя толщиной 120 мм. Это приводит к тому, что наружный диаметр последнего электрода (c учетом радиуса,около 20 -30 мм полости для ис» точника и величины зазоров) равен примерно 400 мм. Изготовление таких электродов весьма затрудни673076

Для такого устройства и распреде-, ления мощности Р (и), поглощенной в слое единичной толщины, имеющего вид г, б тельно. Если же устройство должно измерять и активность радия, то при том же дойустимом уровне утечек жесткой компоненты 2%, наружный диа-" метр электродов увеличйвается до

600 мм. . 5

В качестве примера прадлагается комбинированное устройство иэ 30 мм титана и 50 мм мади, имеющее по 4 иойизационных щели в каждом иэ мате- Ti

t ò,,Е р < „:

P(x)= т т +Cu(<" (;г,!

"СЕ Е ори 4Т 1

Редактор Л. Пйсьман Техред С.Мигунова

Корректор В.Бутяга

Заказ 1088/4 Тираж 683 . . Подписное

ВНИИПИ ГосудаРственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент -, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 риалов и обеспечивающее поглощение О ошибка, за счет замейы интеграпа

98Ú энергии жесткой компоненты. По- iio òîëï ééå" эЛЕктродов Суммой не Пре-: ,скольку для"формулы Гаусса с числом вышает 6,5В во всем диапазоне энер-.; узлов и =4 / f0;340 и 0 861, а гий от 0 08 до 0 7 Иэв. соответствующйе веса . а, =0,652 и .Таким обраэоМ, если в прототипе

0,348, имеем следующие толщины элект-<5 при толщийе йоглотиФеля, обеспечиродов, начиная от центра, мм; 2,09у .. вающей поглощение 98% энергии:жест-,.

7,82; 10,20у 7,82; 2,09 (s титане)у . кой компоненты за„ счет хаибки приб-, 3,48; 13,02; 13,02у 3,48 (в меци)" ;: лиженного-ннтегриоования.",оегистпнВеМичины-ионизационнйх зазоров --. - . руется iолько половина энергии:мяг-

93 =10 мм) Составляют 3,48 6 52, 20 кой компоненты, в предлагаемом устрой-.

6,52, 3,48 (в титане) у 2,48, 6,52, : .,стве для военно дйапаэона энергий

6,52, 3,48 (в меди) . ошибка регйс трации не более . О,bt.

Ъ