СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель предназначена для регистрации ионизирующего излучения, может использоваться в ядерной электронике и в частности при спектрометрии ионизирующего излучения в приборах радиоактивного каротажа для исследования нефтяных и газовых скважин.
Известны сцинтилляционные детекторы ионизирующих излучений, содержащие сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), схему питания ФЭУ и схему съема сигнала (Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка. М. Недра. 1988. с. 48-53)
Недостатком таких детекторов являются повышенные темновые токи, вызванные заземлением положительного полюса (фотокатода) ФЭУ.
Известны сцинтилляционные детекторы ионизирующих излучений, содержащие сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), схему питания ФЭУ и схему съема сигнала (Матвеев В.В., Хазанов Б.И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М. Атомиздат. 1972. с. 336).
Недостатком таких детекторов является низкая информативность так, как информация снимается только с анода ФЭУ и высокий уровень шумов, свойственный схеме включения ФЭУ с заземлением положительного полюса.
Цель полезной модели - повышение точности измерения амплитуды сигнала.
Поставленная цель достигается тем, что в сцинтилляционный детектор ионизирующего излучения, содержащий сцинтиллятор, ФЭУ, высоковольтный блок питания, делитель напряжения, первый резистор, первый элемент гальванической развязки и операционный усилитель с элементом обратной связи, положительный выход высоковольтного блока питания соединен с положительный входом делителя напряжения, первым входом первого резистора, второй вход которого соединен с анодом ФЭУ и через первый элемент гальванической развязки с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого является выходом сцинтилляционного детектора и через элемент обратной связи соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выходы делителя напряжения соединены с динодами ФЭУ, введены второй резистор, второй элемент гальванической развязки и схема смещения, положительный вывод высоковольтного блока питания соединен с первым входом второго резистора, выход которого через второй элемент гальванической развязки соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и первым входом элемента смещения, второй вход которого соединен с отрицательным выходом высоковольтного блока питания, отрицательный вывод высоковольтного блока питания соединен с катодом ФЭУ, отрицательным входом делителя напряжения.
На чертеже представлена структурная схема сцинтилляционного детектора.
Детектор содержит сцинтиллятор 1, ФЭУ 2, первый резистор 3, делитель напряжения 4, высоковольтный блок питания 5, второй резистор 6, первый и второй элементы гальванической развязки 7 и 8, схему смещения 9, операционный усилитель 10, элемент обратной связи 11.
Детектор работает следующим образом.
При попадании гамма-кванта в сцинтиллятор 1 вызывает в нем световую вспышку - сцинтилляцию, последняя преобразуется в ФЭУ 2 в электрический импульс и усиливается в нем, в результате чего падение напряжения на первом резисторе 3 за счет изменения тока катода формирует сигнал на выходе ФЭУ. Делитель напряжения 4 задает режим работы ФЭУ 2. Сигналы с выходов ФЭУ 2 через второй элемент гальванической развязки 8 и с выхода высоковольтного блока питания 5 через второй резистор 6 и первый элемент гальванической развязки 7 поступают соответственно на неинвертирующий и инвертирующий входы операционного усилителя 10, режим работы которого задается элементом обратной связи 11 и элементом смещения 9.
Делитель напряжения 4 выполняется из резисторов и конденсаторов, функции первый и второй элементы гальванической развязки 7 и 8 выполняют конденсаторы, схема смещения 9 и схема обратной связи 11 выполняются из резисторов и конденсаторов, в качестве операционного усилителя используется быстродействующий операционный усилитель фирмы Analog Devices (www.analog.com).
Использование схемы включения ФЭУ с заземлением отрицательного полюса (фотокатода) обеспечивает более низкий уровень шумов.
Введение дополнительных элементов и связей в схему сцинтилляционного детектора позволяет повысить точность измерения амплитуды выходного сигнала за счет компенсации флуктуаций напряжения высоковольтного блока питания.