СЧЕТЧИК НЕЙТРОНОВ

Полезная модель относится к средствам регистрации элементарных частиц.
3
3
Известен пропорциональный счетчик [п. РФ на полезную модель №9977, МПК (1995.01) G01T 3/00, опубликовано 16.05.1999 г.], содержащий цилиндрический корпус с торцевыми фланцами, служащий катодом, внутренняя полость которого заполнена газовой смесью, нить, служащую анодом, натянутую вдоль центральной оси корпуса и закрепленную в изоляторах, и узел натяжения нити. Газовая смесь содержит Не, Ne и Ar, при этом соотношение Ne и Ar в смеси: хНе+yNe+zAr, где х+у+z=1, выбрано из следующего условия: 0<z/y<0,1. Суммарная концентрация 3Не и Ne создает давление, компенсирующее внешнее давление.
Достоинствами известного пропорционального счетчика являются высокий уровень и стабильность радиометрических характеристик в сочетании с низким напряжением питания.
Известное устройство имеет следующие недостатки:
- высокая трудоемкость изготовления, обусловленная сложностью конструкции и технологии сборки;
- недостаточная длина рабочего (неэкранированного) участка нити (для заданной длины счетчика), что снижает чувствительность счетчика.
Данный пропорциональный счетчик принимается за прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемой полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание счетчика нейтронов обладающего высокими радиометрическими характеристиками и более простой конструкцией и технологией сборки.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении радиометрических характеристик, за счет увеличения рабочего (неэкранированного) участка нити, и в упрощении конструкции и технологии сборки счетчика, за счет уменьшения количества деталей и сборочных единиц в составе счетчика и исключение трудоемких сборочных операций (например, контактная сварка, штамповка, пайка).
Указанный технический результат достигается тем, что счетчик нейтронов содержит цилиндрический корпус с торцевыми фланцами, служащий катодом, внутренняя полость которого заполнена газовой смесью, нить, служащую анодом, натянутую вдоль центральной оси корпуса и закрепленную в изоляторах, и узел натяжения нити, согласно полезной модели изоляторы установлены в торцевых фланцах корпуса, а узел натяжения нити выполнен с применением пружины сжатия, зафиксированной внутри одного из изоляторов.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующим условию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на фиг. 1 представлен продольный разрез счетчика нейтронов.
Счетчик нейтронов содержит корпус 1 с торцевыми фланцами 2 и 3, нить 4, натянутую вдоль центральной оси корпуса 1, и узел натяжения нити.
Корпус 1 выполнен в виде полого цилиндра из нержавеющей стали.
Торцевой фланец 2 оснащен центральным сквозным отверстием для установки изолятора 5, выполненного в виде стеклоспая с центральным выводом в виде капилляра 6.
В торцевом фланце 3 для снижения веса выполнены глухие отверстия, в центральном из которых установлен керамический изолятор 7. Также во фланце 3 имеется сквозное отверстие для установки газовой трубки 8 с штуцером, который выведен из корпуса 1 и служит для заполнения внутреннего объема газовой смесью.
Корпус 1, торцевые фланцы 2 и 3 с изоляторами 5 и 7 образуют внутренний герметичный объем счетчика.
Узел натяжения обеспечивает постоянный натяг нити 4 при изменении температуры внешней среды. Он состоит из металлических захватов 9, 10 зафиксированных на концах нити 4 и пружины сжатия 11 зафиксированной скобой 12 в изоляторе 7. Пружина 11 установлена в изоляторе 7 таким образом, что сжатие пружины происходит в направлении торцевого фланца 2, что позволяет уменьшить длину узла натяжения и, за счет этого, увеличить длину рабочего (неэкранированного) участка нити 4.
Металлический захват 9 расположен внутри пружины сжатия 11 и зафиксирован на ее конце штифтом. Пружина 11 установлена в продольном глухом отверстии центрального керамического изолятора 7. Свободный конец пружины 11 фиксируется скобой 12 в изоляторе 7 с противоположной стороны от места крепления захвата 9. Другой конец нити закреплен в металлическом захвате 10, установленном в капилляре 6 изолятора 5.
С внешней стороны корпуса 1 на фланце 3 установлен защитный кожух 13.
Сборка счетчика производится в следующем порядке.
Для применения счетчика в определенной системе изготавливают корпус 1 с соответствующими этой системе габаритами (по диаметру и длине счетчика).
Отрезают нить 4 нужной длины и фиксируют ее концы в металлических захватах 9 и 10 путем пластической деформации металла захватов. Данная операция позволяет осуществить механическое закрепление нити 4 в захватах 9 и 10 без использования контактной сварки, что значительно снижает время выполнения операции крепления нити. Захват 9 заводят в пружину сжатия 11 и фиксируют штифтом. Пружину 11 устанавливают внутри изолятора 7 и закрепляют ее скобой 12.
Затем фланец 3 вводят до упора в соответствующий торец корпуса 1, пропустив захват 10 с нитью 4 через корпус 1.
Далее захват 10 вводят в капилляр 6 установленный в изоляторе 5, и вставляют фланец 2 до упора в свободный торец корпуса 1. Затем выполняют лазерную сварку корпуса 1 с фланцами 2 и 3. После чего производят натяжение нити 4, которое осуществляется путем приложения определенного усилия к захвату 10. В результате воздействия приложенного усилия захват 10 перемещается по капилляру 6 до возникновения определенного натяжения нити 4, после чего захват 10 фиксируют обжатием капилляра 6. После обжатия торец капилляра 6 герметизируют лазерной сваркой.
Далее счетчик проверяют на герметичность, проводят термовакуумирование и наполнение внутренней полости корпуса 1 через газовую трубку 8 газовой смесью под требуемым давлением. После заполнения внутренней полости корпуса 1 с его внешней стороны газовую трубку 8 пережимают, герметично заваривают и подгибают к фланцу 3, на который устанавливают защитный кожух 13 на клей, что исключает из технологического процесса более трудоемкую операцию пайки.
Затем счетчик подсоединяют к регистрирующей аппаратуре при помощи фидера или выводов для подсоединения проводов (не показано), причем на капилляр 6 подают положительный потенциал напряжения питания счетчика, а на корпус 1 - отрицательный.
3
Принцип действия счетчика основан на использовании ионизационного метода детектирования ионизирующих излучений, заключающийся в измерении электрических зарядов, освобожденных в рабочем веществе счетчика при воздействии ионизирующего излучения. Газовая смесь, заполняющая внутреннюю полость счетчика, включает в свой состав изотоп Не, на котором происходит реакция
3
Не+n-→p+Т+765 кэВ
Взаимодействие протона с газом, заполняющим внутренний объем счетчика, вызывает ионизацию атомов газа. При подаче на счетчик рабочего напряжения внутри рабочего объема создается электрическое поле, за счет которого происходит собирание электронов на рабочем (неэкранированном) участке нити 4 и ионов на корпусе 1 счетчика, в результате появляется электрические заряды, регистрируемые аппаратурой. Увеличенная длина рабочего (неэкранированного) участка нити 4 увеличивает рабочий объем, из которого происходит собирание электронов, что увеличивает чувствительность счетчика. Выбор диметра нити 4 (анода) и применение специальной технологии очистки поверхности внутреннего объема счетчика позволило повысить значение амплитудного расширения по пику тепловых нейтронов. Чувствительность счетчика и амплитудное расширение по пику тепловых нейтронов являются одними из основных радиометрических характеристик счетчика.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для регистрации элементарных частиц;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления;
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при осуществлении, способно обеспечить создание счетчика нейтронов, обеспечивающего высокие радиометрические характеристики и расширение области применения.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».