КСЕНОНОВЫЙ ГАММА-ДЕТЕКТОР КОЛОДЕЗНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к устройствам, регистрирующим гамма-излучение, и может быть использована для проведения экспериментальных ядерно-физических работ в области ядерной физики, для радиационной безопасности промышленных и потребительских товаров, для проверки экологического состояния окружающей среды, проверки строительных материалов, а также в ядерной медицине.
Уровень техники
На сегодняшний день существуют различные типы детекторов для регистрации гамма-излучения, отличающиеся характеристиками и областями применения. Среди них выделяются гамма-детекторы на основе сжатого ксенона, которые обладают высоким энергетическим разрешением и радиационной стойкостью, способностью работать при высоких температурах и значительных виброакустических воздействиях.
3
Известно устройство для регистрации гамма-нейтронного излучения (патент РФ на изобретение №2264674, опубликован 08.09.2003), представляющее собой импульсную цилиндрическую ионизационную камеру с экранирующей сеткой, имеющее зарядочувствительный усилитель и блок высоковольтного питания. Ионизационная камера наполнена сверхчистым ксеноном при давлении (40-50) атм., что соответствует плотности ксенона (0,3-0,6) г/см, с добавлением водорода в количестве (0,2-0,3)% от общего содержания ксенона.
Недостатком данного устройства является большая толщина стенок ионизационной камеры, поглощающих гамма-излучение низких энергий, и ограниченная геометрия измерений, составляющая менее тг/2, что приводит к снижению эффективности регистрации гамма-квантов.
Наиболее близким к заявленному решению является устройство для регистрации гамма-нейтронного излучения (патент РФ на полезную модель №109300, опубликован 06.06.2011), представляющее собой импульсную цилиндрическую ионизационную камеру с экранирующей сеткой и анодом внутри, зарядочувствительным усилителем и блоком высоковольтного питания. Корпус выполнен в виде тонкостенного цилиндра, усиленного бандажом из композитных материалов на основе синтетического волокна (кевлар или углепластик). В рабочее вещество добавлен гелий-3 в количестве (0,5-2,0)% от общего содержания ксенона для возможности регистрации нейтронов. Импульсная камера наполнена сверхчистым ксеноном при давлении (40-50) атм. с добавлением водорода в количестве (0,2-0,3) % от общего содержания ксенона.
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность регистрации гамма-излучения, определяемая геометрией измерений не превышающей тт.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат полезной модели заключается в возможности производить измерения в геометрии близкой к 4 тг с высокой эффективностью регистрации гамма-квантов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что ксеноновый гамма-детектор колодезного типа, содержащий импульсную ионизационную камеру с экранирующей сеткой, наполненную сжатым ксеноном под давлением 40-50 атм., источник высоковольтного питания, зарядочувствительный усилитель, отличающийся тем, что импульсная ионизационная камера имеет колодец для размещения в нем исследуемых радиоактивных образцов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема ксенонового гамма-детектора колодезного типа. Цифрами на фиг. 1 обозначены:
1 - импульсная ионизационная камера, наполненная сжатым ксеноном;
2 - катод, являющийся корпусом ионизационной камеры;
3 - анод;
4 - экранирующая сетка;
5 - колодец для размещения исследуемых радиоактивных образцов;
6 - зарядочувствительный усилитель;
7 - источник высоковольтного питания.
Осуществление полезной модели
Ниже приведен пример конкретной реализации полезной модели.
Как показано на фиг. 1 ксеноновый гамма-детектор колодезного типа содержит импульсную ионизационную камеру 1 с колодцем 5, наполненную сжатым ксеноном под давлением 40-50 атм. Внутри ионизационной камеры 1 находится экранирующая сетка 4. Электрическое поле внутри ионизационной камеры 1 создается подачей на катод 2 и экранирующую сетку 4 высокого напряжения с источника высоковольтного питания 7. Сигнал с анода 3 ионизационной камеры 1 поступает на вход зарядочувствительного усилителя 6.
Устройство работает следующим образом.
Исследуемый радиоактивный образец помещается в колодец 5 импульсной ионизационной камеры 1. Электроны, образовавшиеся в ионизационной камере 1 при взаимодействии гамма-квантов с рабочим веществом детектора - ксеноном, под действием электрического поля дрейфуют к аноду 3, на котором формируется электрический заряд, величина которого пропорциональна энергии зарегистрированного гамма-кванта. Индуцируемый на аноде 3 заряд создает импульс тока, поступающий на зарядочувствительный усилитель 6.
Конструкция ионизационной камеры 5 с колодцем 1, позволяет полностью погружать исследуемый источник гамма-излучения в рабочую зону ксенонового гамма-детектора, что обеспечивает эффективность регистрации гамма-квантов, в несколько раз превышающую эффективность ксеноновых гамма-детекторов без колодца.
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет проводить измерения помещенных в колодец ксенонового гамма-детектора радиоактивных образцов с высокой эффективностью регистрации гамма-квантов в геометрии близкой к 4 тт, что позволяет измерять небольшие радиоактивные образцы с более низкими значениями минимально детектируемой активности и сокращает время измерения для низкоактивных образцов.