Устройство для детектирования ионизирующих излучений

Устройство для детектирования ионизирующих излучений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

i ii 936705

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.12.80 (21) 3216611/18-25 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з

G 01Т 1/16

CCCP (53) УДК 621.387.462 (088.8) ио делам изооретенир (43) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39 и открытий (45) Дата опубликования описания 23.10.82

72) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к физике и технике ионизирующих излучений, в частности к устройствам для исследования пространственных характеристик излучения с помощью перегретых сверхпроводящих гранул.

Известны устройства для исследования ионизирующих излучений, содержащие перегретые сверхпроводящие гранулы (ПСГ), расположенные в зазоре магнита и помещенные в гелиевый криостат; измерительные катушки, каждая из которых охватывает одну или несколько ПСГ, и измерительное устройство, фиксирующее импульсы тока, возникающие в катушках в момент перехода гранул из сверхпроводящего состояния в нормальное под воздействием ионизирующего излучения (1).

Детектирование ионизирующих излучений с помощью таких устройств требует, в силу малости возникающих сигналов, применения черезвычайно чувствительных регистрирующих устройств.

Наиболее близким техническим решением является устройство для детектирования ионизирующих излучений, содержащее детектирующую среду, состоящую из сверхпроводниковых гранул, погруженных в диэлектрическую матрицу, выполненную в виде тонкого слоя, плоскость которого обращена в сторону падения исследуемого ионизирующего излучения, магнит и гелиевый криостат, причем детектирующая среда расположена в гелиевом криостате и размещена в поле магнита (2). Гелиевый криостат и магнит создают условия, при которых часть гранул оказывается в перегретом, а часть в нормальном состоянии.

Устройство содержит также измерительные катушки, каждая из которых охватывает одну или множество гранул, и схему измерения коэффициента самоиндукции катушек. Детектирующая среда выполнена в виде тонкого слоя, плоскость которого об15 ращена в сторону падения ионизирующего излучения. По изменению коэффициента самоиндукции катушек определяются гранулы, изменившие свое состояние под воздействием ионизирующего излучения.

20 Недостатками этого устройства являются ограничение пространственной разрешающей способности размерами катушек и понижение чувствительности при уменьшении размеров измерительных катушек, а также

25 необходимость сложной многоканальной аппаратуры для съема информации.

Цель изобретения — упрощение констструкции путем создания бесконтактной

30 системы съема информации и улучшение

936705

65 пространственного разрешения при сохранении высокой чувствительности.

Цель достигается тем, что в устройство для детектирования ионизирующих излучений введены излучатель и приемник высокочастотных колебаний, разделенные детектирующей средой с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе и усиления сигнала приемника, подвижный металлический экран с отверстием, размеры которого по крайней мере на порядок меньше размеров излучателя, установленный параллельно детектирующей среде со стороны, противоположной падению ионизирующего излучения, и прилегающий к ней, и схема регистрации высокочастотной мощности, поглощенной детектирующей средой, соединенная с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе, и усиления сигнала приемника.

С целью повышения чувствительности излучатель и приемник высокочастотных колебаний выполнены в виде высокодобротных резонаторов с элементами подстройки и образуют проходную резонансную систему.

В другом варианте излучатель и приемник выполнены в виде диэлектрических кристаллических резонаторов или в виде полуволновых полосковых резонаторов.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из излучателя 1, представляющего собой высокодобротный диэлектрический кристаллический резонатор призматической формы, сделанный из рутила (TiO ), приемника 2, представляющего аналогичный резонатор, передвижного металлического экрана с отверстием 3 диаметром порядка нескольких десятых миллиметра, пространственно разделяющего излучатель и приемник, детектирующей среды 4, представляющей собой оловянные гранулы размерами порядка (5 — 30 мкм) в парафиновой матрице в виде тонкой пластинки и помещенной перед отверстием со стороны падения ионизирующего излучения, металлического настроечного винта 5, служащего для настройки резонатора, и графитовых поглотителей 6, которые все вместе образуют проходную резонансную систему, собранную в кожухе 7, помещенную в гелиевый криостат 8 и помещенную в постоянное магнитное поле, электромагнита 9. Усилитель 10 высокочастотных колебаний, связанный с помощью линий передачи 11 с проходной резонансной системой, возбуждается на частоте резонатора.

В состав устройства входит также система приема, регистрации и записи 12. Кожух 7 и гелиевый криостат 8 имеют окна для пропускания ионизирующего излучения.

Устройство работает следующим образом, 10

Зо

Проходная резонансная система, собранная в кожухе 7, охлаждается с помощью криогенной системы 8 до таких температур, когда гранулы переходят в сверхпроводящее состояние. С помощью настроечных элементов устанавливается уровень генерации. Соответствующим выбором значения постоянного магнитного поля гранулы переводятся в метастабильное перегретое состояние, когда часть из них находится в сверхпроводящем состоянии, а часть — в нормальном состоянии.

Ионизирующее излучение при прохождении через детектирующую среду 4 переводит часть гранул из сверхпроводящего в нормальное состояние, что приводит к уменьшению проводимости детектирующей среды 4 в области отверстия в экране 3.

Это в свою очередь вызывает соответствующее уменьшение уровня генерации, регистрируемое системой 12.

Исследование пространственных характеристик ионизирующего излучения осуществляется путем сканирования поверхности детектирующей среды отверстием в подвижном экране 3.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволит упростить получение информации о пространственных характеристиках ионизирующих излучений и в частности рентгеновского излучения, особенно в тех случаях, когда требуется высокое пространственное разрешение на больших площадях. Высокая эффективность работы этого устройства достигается благодаря бесконтактному съему информации.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в физике частиц высоких энергий, в частности в детекторах рентгеновского переходного излучения, в которых диэлектрик с помещенными в нем гранулами из сверхпроводника одновременно служит и радиатором рентгеновского переходного излучения и детектором этого излучения, а также в качестве ливневого детектора, особенно при регистрации широких ливней. Предлагаемое устройство найдет широкое применение и в медицине, например при рентгеновской томографии.

Формула изобретения

1. Устройство для детектирования ионизирующих излучений, содержит детектирующую среду, состоящую из сверхпроводниковых гранул, погруженных в диэлектрическую матрицу, выполненную в виде тонкого слоя, плоскость которого обращена в сторону падения исследуемого излучения, магнит и гелиевый криостат, причем детектирующая среда расположена в гелиевом криостате и размещена в поле магнита, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции путем создания бесконтактной системы съема информации, в устройство

936705

Составитель В. Рахманов

Техред О. Павлова

Редактор Л. Письман

Корректор Л. Орлова

Заказ 1653/18 Изд. № 23б Тираж 719 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 введены излучатель и приемник высокочастотных колебаний, разделенные детектирующей средой с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе и усиления сигнала приемника, подвижный металлический экран с отверстием, размеры которого по крайней мере на порядок меньше размеров излучателя, установленный параллельно детектирующей среде со стороны, противоположной падению ионизирующего излучения, и прилегающий к ней, и схема регистрации высокочастотной мощности, поглощенной детектирующей средой, соединенная с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе и усиления сигнала приемника.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, излучатель и приемник высокочастотных колебаний выполнены в виде высокодобротных резонаторов с элементами подстройки и образуют проходную резонансную систему.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличаю5 щееся тем, что излучатель и приемник выполнены в виде диэлектрических кристалл ических резон аторон.

4. Устройство по пп. 1 н 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что излучатель и приемник

10 выполнены в виде полуволновых полосковых резонаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. С. Valette and J. Waysand, Position

sensitive supermated superconductive detectors SSRW, Report № 88105, р. 12, 23.10.80.

Stanford, California.

2. Патент Франции № 2333353, кл. G 01T

20 1/16, опублик. 1977 (прототип).

1 !

Л