ГАММА-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВСПЫХИВАЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ

Полезная модель относится к области экспериментальной ядерной физики, более конкретно к области дозиметрии гамма-излучения, и может использоваться для поиска и определения местоположения точечного и распределенного источников гамма-излучения.
Известен многослойный детектор-анализатор, содержащий пластины сцинтиллятора, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, и приемники оптического излучения /RU 83622, G01T 1/00, 2009/. Отличительной особенностью известного устройства является то, что слои дисперсного сцинтиллятора нанесены на торцы спектросмещающих пластин, а фотоприемные устройства расположены поочередно с разных сторон спектросмещающих пластин.
К недостаткам известного устройства можно отнести отсутствие возможности определения местоположения источника излучения.
Известно устройство для определения местоположения источника гамма-излучения, имеющее анизотропию регистрации по азимуту, содержащее детектор гамма-излучения и защитный экран, обеспечивающий эффективное поглощение гамма-излучения в выбранном энергетическом диапазоне /RU 2068184, G01T 1/29, 1996/. Отличительной особенностью устройства является то, что оно снабжено вторым детектором гамма-излучения, идентичным первому, причем в качестве указанных детекторов использованы сцинтилляционные детекторы, а защитный экран расположен между ними, причем форма и размеры экрана и детекторов и расстояние между ними выбраны исходя из заданной диаграммы направленности регистрации устройства, причем устройство снабжено измерителем разности скоростей счета указанных детекторов. Устройство выбрано за прототип.
Прототип отличается, во-первых: значительной массой и габаритами что затрудняет использование прибора с данной конструкцией в мобильных переносных системах. Данный недостаток обусловлен наличием пассивного поглотителя. Во-вторых, прототип имеет узкий энергетический диапазон регистрируемого излучения, что затрудняет регистрацию источника излучения неизвестной природы.
Авторы решали задачу по созданию гамма-спектрометра для обнаружения вспыхивающих источников, лишенного указанных недостатков. Техническим результатом полезной модели является улучшение пространственной локализации источника при уменьшении массовогабаритных характеристик устройства и расширение энергетического диапазона регистрируемого излучения.
Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается гамма-спектрометр для обнаружения вспыхивающих источников, содержащий детекторный узел, включающий в себя сборку двух неорганических сцинтилляционных кристаллов, находящихся в оптическом контакте друг с другом и с фотоэлектронным умножителем. При этом выход фотоэлектронного умножителя соединен с входом электронного устройства, содержащего дискриминатор, первый и второй аналогово-цифровые преобразователи (АЦП), переключающий электронный ключ и блок выработки управляющих сигналов. Причем блок выработки управляющих сигналов состоит из двух параллельных каналов, первый канал включает последовательно соединенные первый формирователь импульса задержки, формирователь импульса управления ключом и формирователь синхронизирующего импульса, второй канал включает последовательно соединенные второй формирователь импульса задержки и формирователь управляющего импульса аналогово-цифровым преобразователем. При этом вход электронного устройства является входом дискриминатора и сигнальным входом переключающего электронного ключа, а выход дискриминатора подсоединен ко входам первого и второго формирователей импульса задержки. Выход формирователя импульса управления ключом соединен с входом управления ключом переключающего электронного ключа, первый сигнальный выход переключающего электронного ключа соединен с аналоговым входом первого аналогово-цифрового преобразователя, второй сигнальный выход переключающего электронного ключа связан с аналоговым входом второго аналогово-цифрового преобразователя, выход формирователя управляющего импульса аналогово-цифровым преобразователем соединен с управляющими входами первого и второго аналогово-цифровых преобразователей, а выход формирователя синхронизирующего импульса, выходы первого и второго аналогово-цифровых преобразователей соединены с входной шиной компьютера.
Дополнительно предлагается на линиях связывающих вход электронного устройства с входом дискриминатора, вход электронного устройства с сигнальным входом переключающего электронного ключа, сигнальные выходы переключающего электронного ключа с входами аналогово-цифровых преобразователей установить предусилители.
Наличие в гамма-спектрометре детекторного узла состоящего из сборки двух неорганических сцинтилляционных кристаллов, находящихся в оптическом контакте друг с другом и с фотоэлектронным умножителем совместно с предложенной электронной схемой обработки сигналов позволяет уменьшить массовогабаритные характеристики устройства, улучшить пространственную локализацию источника излучения при расширении энергетического диапазона регистрируемого излучения.
На фиг.1 представлена блок-схема заявленного устройства, где 1 - сцинтилляционный кристалл выполненный из Nal (TI), 2 - сцинтилляционный кристалл выполненный из Csl (TI), 3 - фотоэлектронный умножитель, 4 - дискриминатор, 5 - первый аналогово-цифровой преобразователь, 6 - второй аналогово-цифровой преобразователь, 7 - переключающий электронный ключ, 8 - блок выработки управляющих сигналов, 9 -первый формирователь импульса задержки, 10 - формирователь импульса управления ключом, 11 - формирователь синхронизирующего импульса, 12 - второй формирователь импульса задержки 13 - формирователь управляющего импульса аналогово-цифровым преобразователем, 14, 15, 16 и 17 - предусилители.
На фиг.2 представлены эпюры напряжений в электронной схеме прибора в характерных точках а, б, в, г, д, е, отмеченных на схеме фиг.1.
Устройство работает следующим образом. При попадании кванта излучения на детектор происходит взаимодействие в одном из кристаллов 1 или 2 с выделением энергии кванта излучения в виде оптических квантов, регистрируемых фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 3. Сигнал с ФЭУ 3 через предусилитель 14 поступает на вход дискриминатора 4, а через предусилитель 15 на вход электронного ключа 7. С выхода дискриминатора 4 сигнал поступает на вход блока выработки управляющих сигналов 8, где он одновременно запускает первый формирователь импульса задержки 9 и второй формирователь импульса задержки 12. Выходной импульс первого формирователя импульса задержки 9 поступает на формирователь импульса управления ключом 10, выходной импульс которого поступает на управляющий вход электронного ключа 7 и на вход формирователя синхронизующего импульса 11, формирующего выходной строб, который служит сигналом запроса для считывания информации компьютером. Выходной импульс второго формирователя импульса задержки 12 запускает формирователь импульса управления АЦП 13, выходной сигнал которого поступает на управляющие входы первого аналого-цифрового преобразователя 5 и второго аналого-цифрового преобразователя 6. Аналоговый сигнал с выхода электронного ключа 7 подается через предусилитель 16 на аналоговый вход первого аналого-цифрового преобразователя 5 и через предусилитель 17 на аналоговый вход второго аналого-цифрового преобразователя 6, Цифровые коды с выходов АЦП 5 и 6 поступают на входную шину компьютера.