МНОГОСЛОЙНЫЙ ДЕТЕКТОР-АНАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к регистрации рентгеновского и гамма излучений, к определению их энергетического спектра, к медицинской рентгеновской томографии, к неразрушающему контролю материалов и изделий радиографическим и томографическим методами, к обнаружению источников ионизирующих излучений, к контролю содержимого багажа на контрольно-пропускных пунктах.
Известен детектор проникающих излучений, содержащий люминесцентный модуль и оптическую систему регистрации выходящего из него излучения, и фотоприемники. Люминесцентный модуль выполнен в виде люминесцентного оптически прозрачного экрана-преобразователя, протяженного вдоль распространения излучения, в форме пластины. Люминесцентный оптически прозрачный экран-преобразователь выполнен в виде пластины из люминесцирующего полистирола или в виде пластины из материала, чувствительного к рентгеновскому и гамма-излучениям, или в виде пластины из люминесцирующего полистирола с добавкой бора. Патент Российской Федерации №2290664, МПК: G01T 1/20, G01N 23/02, 2006 г.
Известен детектор, содержащий сцинтиллирующие оптические элементы, выполненные в виде покрытых светоотражающей оболочкой стержней, и фотоприемник, отличающийся тем, что с торца сцинтиллятора перед фотоприемником установлен светофильтр, покрытый спектросмещающей пластиной. Патент Российской Федерации на полезную модель №76140, МПК: G01T 1/20, 2008 г.
Известен сцинтилляционный детектор со сцинтилляторами различного типа с различными спектрами излучения и фотоприемниками. Сцинтиллятор выполнен составным и содержит не менее двух составных элементов различного типа с различными спектрами излучения, установленных последовательно, на одном из торцов составного сцинтиллятора установлено такое же количество фотоприемников со спектральными чувствительностями
или светофильтрами, согласованными с соответствующим типом составного элемента сцинтиллятора. Патент Российской Федерации на полезную модель №76141, МПК: G01T 1/20, 2008 г.
Известен многослойный детектор, содержащий два разных сцинтиллятора, светящиеся в двух диапазонах длин волн, расположенных последовательно друг за другом. Первый служит для регистрации мягкого рентгеновского излучения, второй - для регистрации жесткой компоненты. Первый элемент сцинтиллятора включает гадолиний, и имеет толщину от 0.03 мм до 0.06 мм; второй элемент сцинтиллятора включает отдельный кристаллический вольфрамат кадмия, толщиной от 2 мм до 3 мм. Один из оптических датчиков включает кремниевый фотодиод. Полная толщина элементов сцинтиллятора от 1.0 мм до 10.0 мм. Общая толщина сцинтиллирующих кристаллов достаточна для поглощения 99% всего излучения. Патент США №7388208, МПК: G01Т 1/00, 2008 г. Прототип.
Основным недостатком аналогов и прототипа является не полное разделение сигналов, возникающих в фотоприемнике, недостатками являются также низкая чувствительность обнаружения источников ионизирующих излучений из-за наличия собственных шумов фотоприемных устройств, невозможность учета вклада рассеянного в детекторе излучения, необходимость использования только прозрачных сцинтилляторов, отличающихся в необходимой степени спектром оптического излучения.
Полезная модель устраняет недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности регистрации, понижение порога обнаружения источника излучений, расширение спектрометрических возможностей за счет применения набора слоев дисперсного сцинтиллятора.
Технический результат достигается тем, что в многослойном детекторе, содержащем пластины сцинтиллятора, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, и приемники оптического излучения, слои дисперсного сцинтиллятора нанесены на торцы спектросмещающих
пластин, а фотоприемные устройства расположены поочередно с разных сторон спектросмещающих пластин. Выходы фотоприемников соединены с входами двухканальной схемы обработки сигналов.
Существо полезной модели поясняется на Фиг.1 и 2.
На Фиг.1 представлен вид многослойного детектора, где: 1 - слой дисперсного сцинтиллятора, 2 - спектросмещающая пластина, 3 - фотоприемное устройство.
1
1
На фиг.2 в качестве примера реализации представлен простейший вариант двухканальной схемы обработки сигналов, где: 1 - слой дисперсного сцинтиллятора; 2 - спектросмещающая пластина; 3 - фотоприемные устройства, 4 и 4 - аналоговые усилители; 5 и 5 дискриминаторы с регулируемыми порогами дискриминации; 6 - схема совпадений.
Спектросмещающая пластина 2 изготовлена из полимерного сцинтиллятора, например полистирола, с добавками красителя.
Протяженность и толщина спектросмещающих пластин 2, с одной стороны, и концентрация красителя, с другой стороны, выбраны из условия максимально полного поглощения первичных фотонов, распространяющихся вдоль спектросмещающей пластины 2, и максимального выхода вторичных фотонов, излученных в спектросмещающей пластине 2, на фотоприемные устройства в поперечном направлении.
Устройство работает следующим образом.
Свет (первичный) от сцинтилляционной вспышки, возникший в слое дисперсного сцинтиллятора 1, попадает в спектросмещающие пластины 2, расположенные по обе стороны от слоя дисперсного сцинтиллятора 1, где поглощается и переизлучается. Фотоны, распространяющиеся в другие стороны, отражаются обратно либо от внешнего отражающего слоя на чертеже не указанного, либо от слоя дисперсного сцинтиллятора 1.
В каждой спектросмещающей пластине 2 по обе стороны от слоя 1 переизлученные (вторичные) фотоны распространяются во все стороны и попадают на два ближайших фотоприемника 3 и вызывают в них появление электрического сигнала. Выходы фотоприемников 3 включены в схему совпадений.
1
1
1
Сигналы с фотоприемников 3 (фотодиодов или кремниевых фотоумножителей) поступают на аналоговые усилители 4 и 4, после которых аналоговый сигнал поступает на дискриминаторы 5 и 5 с регулируемыми порогами дискриминации (Фиг.2). Логические сигналы с дискриминаторов 5 и 5 идут на схему совпадений 6.
В случае если на обоих входах схемы совпадений 6 появляются сигналы, схема совпадений 6 вырабатывает сигнал запроса, который хранится в выходном регистре схемы.
1
Внешний контроллер (на фигурах не показан) опрашивает выходные регистры схемы совпадений бив случае наличия в них сигнала (запроса) осуществляет считывание сигналов для их передачи в компьютер и дальнейшего анализа. Все логические схемы выполнены в стандарте ЭСЛ. В качестве дискриминаторов 5 и 5 использованы микросхеме AD 96687BP, а в качестве схемы совпадений 6 использована микросхема HEL (MC10LD1). Для определения эффективности детектора анализируют общее количество сигналов запроса.