ДЕТЕКТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Полезная модель относится к области сцинтилляционных детекторов ионизирующих излучений, точнее к детекторам заряженных частиц преимущественно α- и β- излучений на основе твердотельных органических сцинтилляторов.
Известен детектор заряженных частиц (патент РФ №2594991), содержащий полупроводниковый фотосенсор в качестве преобразователя инициированных заряженными частицами световых вспышек в электрические импульсы, состоящий из сколь угодно тонкой полностью отполированной пластины сцинтиллятора, выполненной в виде равностороннего многоугольника с числом углов не менее четырех. Пластина сцинтиллятора оптически и механически соединена с прозрачной для сцинтилляций полностью отполированной подложкой. Подложка имеет форму и коэффициент преломления света такие же, как у сцинтиллятора. Суммарная толщина сэндвича, образованного из сцинтиллятора и подложки, равна поперечнику чувствительной поверхности полупроводникового фотосенсора, оптически и механически присоединенного к сэндвичу в одном из его углов, который выполнен сточенным и отполированным, для получения контактной площадки с размерами чувствительной области полупроводникового фотосенсора.
Все поверхности сэндвича, кроме тыльной и той которой прикреплен полупроводниковый фотосенсор, покрыты зеркальным отражателем, а тыльная поверхность покрыта диффузным отражателем. Сцинтиллятор изготовлен достаточно тонким с целью обеспечения нечувствительности к гамма-излучению при сохранении высокой эффективности детектирования α-и β-частиц.
Недостаток известного детектора заключается в низкой эффективности сбора световых импульсов, рожденных в сцинтилляторе, и как следствие, в низкой чувствительности детектора к слабым потокам заряженных частиц. Указанный недостаток связан в первую очередь с изотропностью распространения световых импульсов, рожденных в сцинтилляторе, с известной изотропностью распространения световых импульсов, отраженных от поверхности световода покрытой диффузным отражателем, а также с низким коэффициентом отражения при диффузном рассеянии на тыльной стороне детектора.
Задача полезной модели заключается в повышении эффективности детектора в отношении сбора световых импульсов, рожденных в сцинтилляторе и как следствие, в повышении чувствительности детектора к слабым потокам заряженных частиц.
Поставленная задача решается тем, что в детекторе заряженных частиц, состоящем из фотодетектора, сколь угодно тонкой полированной пластины сцинтиллятора, выполненной в виде многоугольника с числом углов не менее четырех, оптически и механически соединенной с световодом прозрачным для сцинтилляций, повторяющим форму сцинтиллятора, совместно образующими сэндвич, один из углов которого срезан, так что ширина и толщина среза соответствуют габаритам входного окна фотодетектора. При этом, фотодетектор прикреплен к указанному срезу. Внешняя поверхность сцинтиллятора и боковые поверхности сындвича, покрыты зеркальным отражателем. Световод в поперечном сечении представляет собой клин, на широкой стороне которого расположен фотодетектор, а угол, противолежащий срезу сэндвича, на котором расположен фотодетектор, представляет собой острие клина. Для лучшего отражения тыльная поверхность световода покрыта зеркальным отражателем, причем зеркальный отражатель на тыльной поверхности световода и внешней поверхности сцинтиллятора выполнен напылением металла в вакууме.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности сбора световых импульсов и как следствие, в повышении чувствительности детектора к слабым потокам заряженных частиц.
Полезная модель поясняется рисунком, на котором 1 - тонкий сцинцилятор; 2 - световод из несцинтиллирующего материала, оптически прозрачного в полосе высвечивания пластика, изготовленный в форме клина;
3 - фото детектор (например: кремниевые фотоумножители, лавинные фотодиоды и др.); 4, 5 - зеркальноотражающие поверхности, выполненные напылением металла в вакууме.
Применение в качестве подложки, выполняющей функции световода, пластины, изготовленной в форме клина, на наиболее толстой стороне, которого расположено входное окно фотодетектора, с выполнением всех его поверхностей кроме контактирующей с сцинтиллятором, с зеркально отражающим покрытием, позволяет увеличить сбор световых импульсов, рожденных в сцинтилляторе. Световые импульсы, рожденные в сцинтилляторе, распространяются в световод и отражаются от его тыльной поверхности, преимущественно в сторону фотодетектора и достигают его при меньшем количестве отражений. Применение зеркально отражающего покрытия для тыльной поверхности световода, вместо диффузного отражателя, снижает также потери световых импульсов при каждом отражении от нее.
Принятые меры при прочих равных условиях обеспечивают гораздо более эффективный сбор световых импульсов, чем в детекторе прототипе.