УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области детектирования ядерных излучений, обнаружения радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.
Известна портативная система обнаружения контрабанды CDS-2001, содержащая источник γ-излучения, детектор рассеянного γ-излучения, усилитель сигналов детектора, селектор амплитуд импульсов рассеянного γ-излучения, микропроцессорный контроллер и дисплей.
Портативная система обнаружения контрабанды CDS-2001. Инструкция по эксплуатации, 1998 г.
Недостатками указанной системы является то, что источник γ-излучения имеет большую мощность, что создает опасность для персонала, а также то, что система не может быть использована при рабочих температурах ниже 0°С.
Известно устройство для обнаружения контрабанды, содержащее полиэнергетический источник γ-излучения, спектрометрический детектор γ-излучения, усилитель сигналов детектора, амплитудно-цифровой преобразователь, контроллер и компаратор интенсивности импульсов в избранных энергетических областях (селектор импульсов отраженного γ-излучения) и дисплей.
Патент Российской Федерации №2161299, МПК: G 01 N 23/08, 2000 г.
Недостатками изобретений является то, что детектор, реагируя на наличие за экраном присоединенной массы (контрабанды), никак не позволяет судить о характере скрытого материала.
Известно устройство для обнаружения взрывчатых веществ, содержащее источник излучения, детектор γ-излучения, блок обработки сигналов гамма-излучения иок индикации, в котором источник излучения выполнен в виде нейтронного генератора с блоком управления нейтронным генератором.
Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №27227 (скрытые взрывчатые вещества), МПК: G 01 N 23/08, 2002.
Данное техническое решения разработано в портативном исполнении для обнаружения вложений в переносном багаже и неприменимо для работы с контейнерами.
Известно устройство для анализа многокомпонентных материалов, которое содержит источник γ-излучения, детектор γ-излучения, усилитель, дискриминатор, контроллер и дисплей.
В этом устройстве исследуемый образец помещают между источником и детектором, γ - излучение, проходя сквозь образец, ослабляется по интенсивности, сохраняя энергию γ - квантов. Далее γ-кванты регистрируются детектором γ-излучения, импульсы детектора усиливаются в усилителе, проходят дискриминатор и через счетчик попадают в вычислительное устройство (контроллер), после обработки информация выводится на дисплей.
Патент Великобритании №2088050, G 01 N 23/08, 1998 г. Прототип.
Недостатком полезной модели является низкая стабильность измерений.
В настоящее время актуальной является задача выявления скрытого источника излучения. Источников, спрятанных в материалах, обладающих естественной радиоактивностью, а также содержащих радиоактивные вещества: радиоактивные отходы, руды, в так называемых протяженных или распределенных источниках излучений.
Такие распределенные источники излучения позволяют скрыть точечный источник излучения.
Полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом полезной модели является экспресс анализ грузов и материалов, обнаружение скрытого источника и направления на него.
Технический результат достигается тем, что устройство для обнаружения радиоактивных материалов, содержащее приемник излучения снабжено шаром-зондом, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно и/или параллельно поверхности приемника излучения.
Широко известны существующие системы регистрации проникающих излучений, установленные на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, одержащие позиционно-чувствительные приемники излучения и систему регистрации полученного изображения. В этих установках достаточно использовать для выявления скрытого источника излучения, спрятанного в материалах, обладающих естественной радиоактивностью или содержащих радиоактивные вещества: радиоактивные отходы, руды предлагаемый шар-зонд.
1
2
3
1
2
3
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлена измеряющая структура, где: 1 - позиционно-чувствительный приемник излучения; 2 - распределенный источник; 3 - точечный источник; 4 - шар зонд, l - расстояние от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 до центра шара зонда; L - расстояние между поверхностью позиционно-чувствительного приемника излучения 1 и точечным источником 3, ⌀ - диаметр зонда; D, D, D - размеры теневых изображений при различных расстояниях l, l, l от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 до центра шара зонда 4; А, В, С, D, Е - геометрические точки подобных треугольников, (механизм перемещения шара-зонда 4 на чертеже не показан).
Обнаружение радиоактивных материалов проводят следующим образом. При наличии точечного источника 3 наблюдается теневое изображение шарового зонда 4. Если шаровой зонд 4 находится на одной оси с точечным источником 3, а эта ось будет перпендикулярна поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, то теневое изображение шарового зонда 4 будет в виде окружности. Перемещая шаровой зонд 4 параллельно поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, находим это положение оси при получении именно круговой тени.
Перемещая шаровой зонд 4 перпендикулярно поверхности позиционно-чувствительного приемника излучения 1, будем получать теневое изображение шарового зонда 4 разного диаметра. При наличии в исследуемом грузе точечного источника 3 или распределенного источника 2 наблюдается теневое изображение шара зонда 4.
Зная диаметр ⌀ шара зонда 4, расстояние 1 от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 из подобия треугольников АВС и CDE можно получить, что
1
1
L=AB×DC/l+l или
1
1
1
L=⌀×(D-⌀)/4/l+l
Аналогичные выражения получаются для других расстояний между шар зондом 4 и позиционно-чувствительным детектором излучения 1.
Проведение измерений при различных расстояниях 1 необходимо для выбора оптимального расстояния, а также для оценки эффективного диаметра ⌀ при расстоянии от позиционно-чувствительного приемника излучения 1 до центра шара зонда 4 стремящемся к нулю. В случае распределенного источника излучения 2 теневое изображение может отсутствовать или быть меньше, чем диаметр ⌀ шара зонда 4.
Наблюдаемый размер тени в последнем случае также может быть использован для оценки размера распределенного источника 2, при использовании подобия соответствующих треугольников.
Для изготовления шара зонда 4 используются материалы, ослабляющие различные виды излучения. Борированный полиэтилен используется в случае источника быстрых или/и тепловых нейтронов. Может быть использован также обычный полиэтилен в кадмиевой оболочке. Свинцовый шаровой зонд 4 необходим в случае источника гамма излучения. Минимальный размер шарового зонда 4 в случае быстрых нейтронов с энергией около 10 МэВ и менее определяется длиной замедления нейтронов, которая лежит в пределах 3-5 см. В случае гамма излучения широко распространенных источников минимальный размер шарового зонда 4 также может составлять несколько сантиметров. Максимальный размер шарового зонда 4 зависит от предполагаемого размера распределенного источника 2, расстояния между ним и позиционно-чувствительным приемником излучения 1, а также размера последнего. Таким образом, для получения информации о скрытом источнике излучения достаточно иметь набор шаров-зондов 4 различного диаметра и выполненных из различного материала, устанавливаемых перед позиционно-чувствительным приемником излучения 1, чтобы определить наличие, состав и направление на скрытый источник излучения.