ГАЗОВЫЙ СЧЕТЧИК МЕДЛЕННЫХ НЕЙТРОНОВ

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно, к радиометрии нейтронного излучения в присутствии фоновых излучений, нейтронного каротажа и может быть использована в научных исследованиях.
3
3
Известен газовый счетчик медленных нейтронов, представляющий собой металлический (стальной или алюминиевый) цилиндр диаметром от 0,5 до нескольких см с толщиной стенок около 0,5 мм, внутрь которого введен нейтронный радиатор - вещество с большой поглощающей нейтроны способностью - в виде газа Не давлением 4-7 атм. с добавками более тяжелых газов, например, 3% Ar, содержащий центральную стальную нить толщиной около 0,03 мм и разъем или выводы на одном или обоих концах цилиндра. Королев В.И., Чайковский В.Г. Высокоэффективные счетчики медленных нейтронов с Не. - ПТЭ, 1969, №4, с. 208. Райли Д., Энсслин Н., Смит X. и Крайнер С. Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов. М., Бином, 2000, стр. 378.
3
Недостатком счетчика является большой фоновый счет нейтронов, высокое напряжение питания и большой расход используемого изотопа Не.
10
4
Известен газовый счетчик медленных нейтронов с радиатором в виде твердого соединения бора, обогащенного изотопом В до 85%, нанесенного на внутреннюю поверхность стенок цилиндра, наполненный Не до давления 1 атм. с добавками более тяжелых газов. Бекурц К., Виртц К. Нейтронная физика, М., Атомиздат, 1968, стр.60. Недостатком газового счетчика медленных нейтронов является небольшая эффективность регистрации нейтронов и малый коэффициент качества.
2
Качество детектора определяют одноименным параметро Q=s/L, где: s - регистрируемая детектором скорость счета в присутствии источника излучения за вычетом фоновой скорости счета b. Косицын В.Ф. Шумаков А.В. Радиационные мониторы на проходных. Атомная техника за рубежом. №10. 1988, с.9-15.
4
10
Известен серийно выпускаемый счетчик медленных нейтронов СНМ-11 для регистрации малых потоков медленных нейтронов, наполненный смесью газов Не и Ar при давлении 1 атм., содержащий цилиндрический корпус, с центральным электродом в виде нити, электрические выводы и изоляторы у торцов корпуса, на внутреннюю поверхность стенки корпуса нанесен нейтронный радиатор в виде твердого соединения бора, обогащенного до 85% изотопом В. Счетчики нейтронов с твердым борным радиатором. СНМ-11, СНМ-12, СНМ-13, СНМ-14. Газоразрядные детекторы ионизирующих излучений. Каталог. М.: ВНИИТФА, 2002, с. 97. Технические условия ОДО.339.070ТУ.
3
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков - повышение эффективности регистрации, увеличение коэффициента качества, уменьшение фонового счета, снижение напряжения питания и снижение расхода изотопа Не.
Техническим результатом полезной модели является увеличение чувствительности счетчика, повышение надежности в эксплуатации.
10
3
Технический результат достигается тем, что газовый счетчик нейтронов, содержащий цилиндрический корпус с центральным электродом в виде нити и нейтронный радиатор в виде твердого соединения бора, обогащенного до 85% изотопом В, электрические выводы и изоляторы у торцов корпуса, заполнен смесью Не + 3% Ar с давлением 1 атм.
Сущность полезной модели поясняется на фигурах 1 и 2.
10
На фиг. 1 схематично представлен счетчик нейтронов, где: 1 - корпус счетчика; 2 - изолятор между корпусом счетчика 1 и центральным электродом в виде нити; 3 - цилиндрический разъем; 4 - центральный электрод; 5 - слой твердого соединения бора, обогащенного изотопом В до 85%.
На фиг. 2 в качестве иллюстрации представлена схема включения газового счетчика медленных нейтронов, где: 6 - источник питания, 7 - счетчик, 8 - усилитель, 9 - компьютер.
Счетчик работает следующим образом.
10
10
7
В случае попадания медленного нейтрона в корпус счетчика 1 на слое 5 из твердого соединения бора, обогащенного изотопом В до 85%, возможно взаимодействие нейтрона с ядром изотопа В, при котором происходит реакция, образующая α - частицу и ядро Li:
3
Образовавшиеся частицы ионизируют атомы газа Не, заполняющего внутренний объем корпуса счетчика 1 с образованием электронов, которые образуют электрический заряд.
3
Нейтроны, которые не прореагировали со слоем твердого соединения бора 5, попадая в газовую среду, частично захватываются ядрами Не с последующим испусканием протона и образованием ядра трития:
3
Образовавшиеся частицы ионизируют атомы Не, заполняющие объем корпуса счетчика 1 с образованием электрического заряда.
1
Высокое напряжение положительной полярности от источника питания 6 через сопротивление R подают на центральный электрод 4 счетчика 7, корпус счетчика 1 при этом заземляют (или наоборот - центральный электрод 4 заземляют, а на корпус счетчика 1 подают напряжение положительной полярности).
2
При ионизации внутри счетчика гелиевого наполнителя заряжается емкость С и на нагрузочном сопротивлении R возникает импульс напряжения положительной или отрицательной полярности, который после усилителя 8, обрабатывают на компьютере 9.
В таблице приведены сравнительные характеристики счетчиков, выполненных в корпусах с одинаковым объемом:
3
- заполненный смесью Не и Ar давлением 4 атм.;
10
4
- с корпусом, содержащим слой твердого соединения бора, обогащенного изотопом В до 85%, и заполненный смесью Не и Ar давлением 1 атм.;
3
10
- заполненный смесью Не и Ar давлением 1 атм. и содержащий слой твердого соединения бора, обогащенного изотопом B до 85% (заявляемый счетчик).
Заявляемый счетчик, обладая низким фоном и малым напряжением питания, свойственным борному счетчику, имеет большую эффективность регистрации и больший коэффициент качества. Повышение надежности регистрации достигается - за счет в 2 раза меньшего напряжения питания счетчика. Счетчик имеет в 3,5 раза больший коэффициент качества по сравнению с прототипом.