Радиометр для измерения активности радионуклидов в жидком сцинтилляторе

Радиометр для измерения активности радионуклидов в жидком сцинтилляторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ В ЖИДКОМ СЦИНТИЛЛЯТОРЁ, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтилля-iTOpoM, схему совпадений, соединенную с управляющим входом'линейного ключа, суг>&1матор и амплитудный анализатор, отличающий с 'Я тем, что,'с целью повышения точности измерений , в него введены линейные усилители тока, устройство режекциии интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены 'к входам усилителей тока, выходы которых через устройство режекции соединены с входами схемы совпадений, а через сумматор - с входом линейного 'ключа, выход которого через интегра'^'ор подключен к входу , амплитудного анализатора. ' 2. Радиометр по п. 1,, о т л и- . чающийся тем, что устройство режекции сддержит два параллельных канала, каждый из которых образован последовательно соединенными формирователем и схемой запрета , выход которой соединен с выходом устройства, а вход - с входом схемы | задержки, причем выход схемы задержки первого канала соединен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемы-задержки второго канала соединен с управляющим входом схемы запрета первого канала.W00о •ч00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСИУБЛИН

3(50 С 01 Т 1 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 2846794/18-25 (22) 30.11.79 (46) 07,06.83., Вюл. Р 21 (72) С.Н. Федорченко (53) 621.387.4(088.8) (56) 1, Патент СшА !Е 4075480, кл. 250-328, опублик. 1978.

2. Измерение радиоактивности с помощью сцинтилляционных счетчиков, Сименс-Пелерен, И.Н.С.Т.Н Сакле-Франция Интертехник-Плезир 1.76.538 (прототип). (54)(57) 1. РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ В ЖИДКОМ

СЦИКТИЛЛЯТОРЕ, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему совпадений, соединенную с управляющим входом линейного ключа, сумматор и амплитудный анализатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены линейные усилители тока, устройство режекции

„.SU„„ 807807 А и интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены к входам усилителей тока, выходы которых через устройство режекции соединены с входами схемы совпадений, а через сумматор — с входом линейного ключа, выход которого через интегратор подключен к входу . амплитудного анализатора.

2. Радиометр по и. 1, о т л ич а ю ш и и с я тем, что устройство режекции содержит два параллельных канала, каждый из которых о6разован последовательно соединенными формирователем и схемой запрета, выход которой соединен с выходом устройства, а вход - с входом схемы задержки, причем выход схемы эа- Е держки первого канала соединен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемы задержки второго канала соединен с управляющим входом схемы запрета первого канала.

807807

ИзобретеHvie откосится к ядерному прибс., Ос>троению к мажет быть истталь-, зонако при †îñòðî=í медико-биологических приборов для исследоваHHA пт-Об; содержащих кизкОэкерге тические бета- излучатели такие, как 5 трйткй, углерод, фосфор, растворенные н жидких сцинтилляторах.

Изтесткы радиометры (1), содержащие два фотоэлектронных умножителя (ФЭУ), находящихся н оптическом контакте с жидким сцинтиллятором„выходы ФЭУ подклю тены к схеме совладений и сумматору, выход которого соединен с входом амплитудного

aE!ализатара сигкалон, управляющий вход амплитудного акали=.àòopà подклю..еп к выходу схемы совпадений.

EI - Л:>статком ТакиХ уетройотв ЯН л. ": л T «".-«у ÐEIкая «R("ТОткая:агруз к= .-..-:: ã;«T«.«iEIîTç анализатора, так как ка зт: -,:, ц .о=тупеют как сигналы 20 ш > а,. так и полезные сигналы е CEIr налы шума при большой частоте их следования могут изменить калибровку амплитудного анализатора и принес и к неточностям амплитудного 25 анализатора ттолезкых, сигналон.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является радиоrzeTp Ä2 ), н котором этот недостаток

Г 2 y т:Ракс «к 30

Известный радиометр содержит ФЭУ, I::а>.одяшийся в оптическом контакте с жидким сцитттиллятором,. cxer y совпадений,, соединенную с управляющим

ВходОМ IEIEIcEIHoI"Î ключа у сумматОр и З5 амплитудный анализатор„

При попадании бета- тастиц и раствор сциктиллятора он возбуждается и испускает фотоны сьета, регистри" руемые ФЭУ. Так как энергии бета" частиц (например, у трития )малы, то 40 число фотонов света. попадающих, на фотокатсд ФЭУ, невелико. Из-за .,низкой квантовой эффективности фотока-.ода полезные сигналь; лежат н области Одкоэлектроккой комттоненты шумов ФЗУ.

Для выделения полезных сигналов из шумов используется схема сонпадекий, которая управляет линейным клтсчом и пропускает ка амплитудный анализатор полезные сигналы с малой примесью сигналов шума. ,Пля лучшего выделения сигналов из шумов сигналы с двух ФЭУ суммируют. Для сжатия динамического дианазона амплитуд сигналы после сумматора усиливаются логарифмическим усилителем. Использование логарифмического усилителя н тракте обусловлено тем, что при регистрации смесей радиокуклидон таких, например, 60 как тритий и фосфор, динамический диапазон регистрируемых сигналов достигает 1000 и для его сжатия необходим усилитель с нелинейной характеристикой. 65

Амплитуды сигналов после схемы линейного пропускания анализируются амплитудным анализатором, который производит селекцию сигналов от шуман, а также селекцию сигналов по энергиям для регистрации парциаттьных актинностей различных радионуклидов, присутствующих в растворе.

Основным недостатком известного радиометра является повышение влияния шумов ФЭУ на точность измерения из-за отсутствия режекции оптической обратной связи и неоптимального формирования полосы пропускания усилительного тракта.

Оптическая обратная связь нозникает из-за попадания квантов света, образованных при формировании шумово го сигнала, внутри колбы одного ФЭУ на другой ФЭУ. В результате этого шумы ФЭУ регистрируются схемой совпадения.

В настоящее время это,является одним из основных факторов, ограничивающих точность измерений активности

Неоптимальность формирования полосы пропускания обусловлена тем, что для селекции сигналов по энергиям их амплитуда должна быть про- порциональна заряду импульса полезного сигнала на выходе ФЭУ. Цпя этого в данном радиометре импульс тока сигналов ФЭУ интегрируется до логарифмического усилителя. При этом весь тракт усиления выполнен медленным. Импульсы же тока полезного сигнала особенно в области одноэлектронной компоненты представляют собой наносекундные сигналы, длительности которых определяются временными характеристиками ФЭУ и составляют для современных ФЭУ 30-40 нс, B этом случае линейный усилительный тракт радиометра, формирующий сигналы н микросекундном диапазоне, обладает повышенными шумами, вносящими ошибки в измерения низкоэнерге- „ тических изотопов.

Целью изобретения является повышение точности измерений..

Поставленная цель достигается тем, что и радиометр, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему совпадений, соединенную с управляющим входом линейного ключа, сумматор и амплитудный анализатор, введены линейные усилители тока, устройство режекции оптической обратной связи и интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены к входам усилителей тока, выходы которых соединены через устройство режекции оптической о@ратной связи с входами схемы совпадений, а через сумматор — с входом линейнбго ключа, 807807 выход линейного ключа через интегратор подключен к входу амплитудного анализатора.

Кроме того, устройство режекции оптической обратной связи содержит два параллельных канала, каждый из 5 которых образован последовательно соединенными формирователем и схемой запрета, выход которой соединен с выходом устройства, а вход — с входом схемы задержки, причем выход схемы задержки первого канала соединен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемы задержки второго канала соединен с управляющим входом схемы запрета

15 первого канала.

На фиг. 1 показана блок-схема описываемого радиометра на фиг. 2 блок-схема устройства режекции оптической обратной связи.

Радиометр для измерения активнос- 2О ти низ коэнергетических радионуклидов в растворах жидкого сцинтиллятора состоит из (фиг. 1 ): фотоэлектронных умножителей 1 и 2, линейных усилителей тока 3 и 4, устройства 25

5 режекции оптической обратной связи, схемы совпадений 6, сумматора

7, линейного ключа 8, интегратора

9 и амплитудного анализатора 10, при« чем выходы фотоэлектронных умножителей 1 и 2 подключены к входам линейных усилителей тока 3 и 4, выходы которых соединены через устройство режекции оптической обратной связи 5 с входами схемы совпадений

6, а через сумматор 7, линейный ключ .8 и интегратор 9 — с входом амплитудного анализатора 10, выход схемы совпадений 6 подключен к управляющему входу линейного ключа 8.

Устройство 5 режекции оптической 40 обратной связи (фиг. 2) имеет два входа 11 и 12, два формирователя 13 и 14, два устройства задержки 15 и

16 и две схемы запрета 17 и 18, выходы которых соединены с входами 45

19 и 20 устройства.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Импульсы ФЭУ усиливаются линейными усилителями тока 3 и 4. Усиленные импульсы тока через сумматор

7 и линейный ключ B поступают на интегратор 9, где происходит интегрирование импульсов тока и формирование сигналов по форме.

При этом формирование может быть выполнено в любой полосе частот беэ ухудшения отношения сигнал/шум, так как формирование выполняется эа нормально закрытым линейным ключом и накопления сигналов шума на 6О интеграторе не происходит. Линейный ключ 8 управляется выходными сигналами схемы совпадений 6, которая вырабатывает на управляющем входе линейного ключа сигнал, длительность 65 которого примерно равна длительности1 импульса тока ФЭУ на выходе сумматора 7 и составляет 40-50 нс.

Так как частота импульсов шума ограничена, на выход линейного ключа во время действия управляющего сигнала проходит практически всегда один сигнал, равный сумме сигналов с выходов усилителей 3 и 4, что также способствует устранению наложений сигналов шума в интеграторе и соответственно уменьшает влияние шума на точность измерений.

Для устранения регистрации совпадений, обусловленных оптической обратной связью между ФЭУ, сигналы усилителей 3 и 4 проходят через устройство режекции оптической обратной связи. Схема совпадений в этом случае обеспечивает повышенную точность измерений, так как на ее выходе отсутствуют сигналы, обусловленные совпадениями шумовых сигналов ФЭУ из-за оптической обратной связи.

В основу устройства режекции оптической обратной связи положено использование задержки сигналов ФЭУ, обусловленных конечным временем прохождения электронов через его динодную систему. Это время для обычно используемых низкошумящих ФЭУ составляет 50-60 нс и может быть использовано в качестве критерия различия совпадающих по времени появ:ения полезных сигналов от сигналбв шума.

Оптическая обратная связь возникает при образовании мощных сигналов на последних динодах умножительной системы ФЭУ. В этом случае при действии сигналов шума образовавшиеся в колбе ФЭУ фотоны могут вызвать появление либо второго сигнала на выходе того же ФЭУ, где они образовались - так называемого послеимпульса, либо вызвать одновременное появление сигналов сразу в двух ФЭУ и быть ошибочно зарегистрированными схемой совпадений.

Усиленные импульсы тока ФЭУ поступают на соответствующие входы 11 и

12 устройства режекции оптической обратной связи и запускают формирователи 13 и 14, имеющие времена разрешения, большие задержки сигналов

ФЭУ. Сигналы формирователей 13 и

14 поступают на схемы запрета 17 и

18 и одновременно через устройства задержки 15 и 16 на управляющие вхо" ды схем запрета, осуществляя пере- крестную блокировку прохождения сигналов. Время задержки устройств

15 и 16 доджно быть меньше времени задержки. сигналов ФЭУ. В этом случае .послеимпульсы не вызовут повторного срабатывания формирователей 13 и 14, так как временной интервал между послеимпульсами, равный времени задержки сигналов ФЭУ, будет

807807

Составитель 3. Челнокова

Редактор А,. Аристова Техред В.Далекорей корректор В.Бутяга

Заказ 6326/1 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаянаб ., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 больще, чем разрешающее время формирователей 13 и 14. При одновременном же появлении сигналов на входах

11 и 12 из-за оптической обратной связи их прохождение на схему совпадений будет также заблокировано, так как время появления сигнала на выходе второго ФЭУ от фотонов, образовавшихся в колбе первого ФЭУ,, равно времени задержки сигналов второго ФЭУ, а перекрестная блокировка прохождения сигналов происходит через время, меньшее времени задержки сигналов ФЭУ.

Таким образом режектируются все виды сигналов, обусловленных оптической обратной связью.

Кооме того, применение линейных усилителей тока 3 и 4 позволило сократить оборудование усилительного тракта устройства, так как стало возможным одновременно усили)0 вать в одном и том .же тракте .сигналы как для энергети-. ческого, так и временного анализов.