СЦИНТИЛЛЯЦИОННОЕ ДЕТЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемое сцинтилляционное детектирующее устройство относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области регистрации радиоактивных излучений. Наиболее эффективно оно может быть использовано для детектирования (обнаружения и преобразования) радиоактивного излучения в дозиметрических приборах, в которых его энергия последовательно преобразуется детектирующим устройством сначала в световые импульсы (с помощью сцинтилляторов), а затем в электрические импульсы (с помощью фотоэлектронных умножителей или фотодиодов), которые в свою очередь последовательно усиливаются на импульсном усилителе, анализируются по амплитуде на анализаторе амплитуд и подсчитываются счётным устройством, после чего результаты подсчёта, например, в форме мощности дозы или иного показателя, могут выводиться на показывающее устройство (1)
Известно сцинтилляционное детектирующее устройство (2), включающий светонепроницаемый корпус, внутри которого расположены сцинтиллятор (ZnSe), соединённый одним из своих концов с фотодиодом, а также предусилитель и формирователь, причём верхняя поверхность сцинтиллятора, не примыкающая к фотодиоду, покрыта слоем светоотражающего материала(рефлектором), а фотодиод последовательно соединён с предусилителем и формирователем.
Предусилитель и формирователь предназначены для предварительного усиления и формирования электрических импульсов с фотодиода перед их поступлением в импульсный усилитель в силу того, что величины амплитуд электрических импульсов с фотодиода находятся на уровне фоновых шумов и без предварительных предусиления и формирования могут быть не распознаны линейным импульсным усилителем.
Недостатками известного сцинтилляционного детектирующего устройства является:
то, что результаты детектирования им радиоактивных излучений не могут выводится из него напрямую на показывающее устройство в силу того, что в составе его конструкции отсутствуют импульсный усилитель, анализатор амплитуд и счётное устройство.
Известны сцинтилляционные детектирующие устройства (3), включающие светонепроницаемый корпус, внутри которого расположен сцинтиллятор (галогенид щелочного металла), соединённый одним из своих концов с входным окном фотоумножителя (ФЭУ), причём верхняя поверхность сцинтиллятора, не примыкающая к ФЭУ, покрыта слоем светоотражающего материала{рефлектором), а сам ФЭУ окружён магнитным экраном, (защищающим его от воздействия внешних электромагнитных полей). В этих конструкциях отсутствуют предусилитель и формирователь электрических импульсов с ФЭУ, т.к. они значительно превышают уровни фоновых шумов и могут быть распознаны линейным импульсным усилителем без предварительных предусиления и формирования. Недостатками известных сцинтилляционных детектирующих устройств является:
то, что результаты детектирования им радиоактивных излучений не могут выводится из него напрямую на показывающее устройство в силу того, что в составе его конструкции отсутствуют импульсный усилитель, анализатор амплитуд и счётное устройство;
то, что в них невозможно(без ухудшения результатов детектирования) использование сцинтилляторов с поперечным сечением большим, чем поперечное сечение входного окна ФЭУ;
то, что из-за неравномерности распределения света сцинтилляций по всей поверхности фотокатода имеет место повышенный разброс электрических импульсов по амплитуде на выходе ФЭУ.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является сцинтилляционное детектирующее устройство (4), включающее снабжённый входным окном, закрытым светонепроницаемым экраном, светонепроницаемый корпус, внутри которого расположены имеющий боковую поверхность цилиндрической формы сцинтиллятор (неорганический или органический), выполненный в форме усечённого конуса светопровод, магнитный экран, а также размещённый внутри магнитного экрана ФЭУ, причём сцинтиллятор соединён ближайшим к ФЭУ основанием с входным(большим) основанием светопровода, светопровод соединён своим выходным(меньшим) основанием с входным окном ФЭУ, боковая поверхность сцинтиллятора и поверхность его наиболее удалённого от ФЭУ основания
покрыты слоем светоотражающего материала.
Недостатками известного сцинтилляционного детектирующего устройства является;
ухудшенный световой контакт между сцинтиллятором и фотокатодом ФЭУ вследствие того, что светопровод представляет собой отдельный узел, место соединения которого с основанием сцинтиллятора имеет оптическую плотность отличную от оптических плотностей материалов сцинтиллятора и светопровода;
пониженный светосбор, обусловленный тем, что поверхность светопровода не покрыта слоем светоотражающего материала;
то, что результаты детектирования им радиоактивных излучений не могут выводится из него напрямую на показывающее устройство в силу того, что в составе его конструкции отсутствуют импульсный усилитель, анализатор амплитуд и счётное устройство;
то, что вследствие выполнения сужающегося светопровода в форме усечённого конуса в нём может использоваться{без ухудшения результатов детектирования) только сцинтиллятор, имеющий боковую поверхность цилиндрической формы.
Преимуществами заявляемого сцинтилляционного детектирующего устройства являются улучшение светового контакта между сцинтиллятором и фотокатодом ФЭУ, повышение светосбора, возможность вывода результатов детектирования радиоактивных излучений напрямую на показывающее устройство, а также возможность использования в нём сцинтилляторов с внешней поверхностью, отличной от цилиндрической.
Указанные преимущества достигаются за счёт того, что заявляемое сцинтилляционное детектирующее устройство, включает снабжённый входным окном, закрытым светонепроницаемым экраном, светонепроницаемый корпус, внутри которого расположены сцинтиллятор (неорганический или органический), светопровод, магнитный экран, а также размещённый внутри магнитного экрана ФЭУ, причём сцинтиллятор и светопровод представляют собой единое монолитное тело, в котором светопровод выполнен в форме его сужающегося конца, сам светопровод соединён своим выходным основанием, повторяющим форму входного окна ФЭУ, с входным окном ФЭУ, боковая поверхность сцинтиллятора, поверхность его наиболее удалённого от ФЭУ основания, а также боковая поверхность светопровода покрыты слоем светоотражающего материала, а на внешней поверхности
x f //Y6« /Z 3
светонепроницаемого корпуса расположены, содержащий импульсный усилитель, анализатор амплитуд и счётное устройство, электронный блок и соединённый с электронным блоком и ФЭУ источник питания.
Отличительными признаками заявляемого сцинтилляционного детектирующего устройства является то, что:
сцинтиллятор и светопровод представляют собой единое монолитное тело, в котором светопровод выполнен в форме его сужающегося конца;
выходное основание светопровода своей формой повторяет форму входного окна ФЭУ;
боковая поверхность светопровода покрыта слоем светоотражающего материала;
на внешней поверхности светонепроницаемого корпуса расположены содержащий импульсный усилитель, анализатор амплитуд и счётное устройство эле1сгронный блок и соединённый с электронным блоком и ФЭУ источник питания.
Заявляемое сцинтилляционное детектирующее устройство иллюстрируется чертежом, представленным на фиг. 1.
Заявляемое сцинтилляционное детектирующее устройство состоит из источника питания 1, светонепроницаемого корпуса 2, снабжённого закрьп-ым светонепроницаемым экраном входным окном 3, сцинтиллятора 4, светопровода 5, слоя светоотражающего материала 6, магнитного экрана 7, ФЭУ 8 и электронного блока 9.
Заявляемое сцинтилляционное детеш-ирующее устройство работает следующим образом.
После подачи напряжения с источника питания 1 на ФЭУ 8 и электронный блок 9 сцинтилляционный детектор 4, сразу же начинает регистрировать уровень радиационного фона окружающей среды(фоновых шумов). При воздействии радиоактивного излучения на сцинтиллятор 4 в нём начинает происходить образование световых импульсов (вспышек). Кванты света, отражаясь от слоя светоотражающего материала 6 перемещаются по сцинтиллятору 4 в направлении светопровода 5 и поступают в ФЭУ 8. Благодаря тому, что сцинтиллятор 4 и светопровод 5 представляют собой единое монолитное тело, в котором светопровод выполнен в форме его сужающегося конца покрытого слоем светоотражающего материала 6 и тому, что выходное основание светопровода 5 своей формой повторяет форму входного окна ФЭУ 8 в значительной степени повышается светосбор и снижается разброс электрических импульсов по амплитуде на выходе ФЭУ 8. Кроме того объединение сцинтиллятора 4 и светопровода 5 в единое монолитное тело обеспечивает возможность использования в заявляемой полезной модели сцинтилляторов не только с боковой поверхностью, имеющей цилиндрическую форму, но и с многогранной боковой поверхностью, сферообразной боковой поверхностью, а также боковой поверхностью, представляющей собой комбинации цилиндрической, многогранной и сферообразной поверхностей.
С ФЭУ 8 электрические импульсы поступают в электронный блок 9, где идентифицируются из фоновых шумов и усиливаются на импульсном усилителе, а затем анализируются по амплитуде на анализаторе амплитуд и подсчитываются счётным устройством, после чего результат подсчёта, например, в форме мощности дозы или иного показателя, может быть выведен на показывающее устройство.
Испытания показали, что заявляемое сцинтилляционное детектирующее устройство обладает повышенным светосбором и более лучшим световым контактом между сцинтиллятором и фотокатодом ФЭУ, обеспечивает вывод результатов детектирования радиоактивных излучений напрямую на показывающее устройство, а также обеспечивает возможность использования в нём сцинтилляторов с геометрической формой отличной от цилиндрической.
,4dC/v/6c /7 6
ЛИТЕРАТУРА
1.М.Т.Максимов, Г.О.Оджагов, РАДИОАКТИВНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ, Москва, Энергоатомиздат, с. 104,245.
2.SCINTILLATION MATERIALS & DETECTORS, «AMCRYS-H, Institute for single crystals. Scientific and technology center of high-melting scintillators and radiation devices building, Ukraine, 310001, Kharkov, Lenin Ave, 60, Рекламный проспект, p. 46.
3.SCINTILLATION MATERIALS & DETECTORS, «AMCRYS-H, Institute for single crystals. Scientific and technology center of high-melting scintillators and radiation devices building, Ukraine, 310001, Kharkov, Lenin Ave, 60, Рекламный проспект, p. 30.
4.М.Т.Максимов, Г.О.Оджагов, РАДИОАКТИВНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ, Москва, Энергоатомиздат, с. 66-67.