RU157406U1

RU157406U1 - Сцинтилляционный детектор гамма-излучения

Info

Publication number: RU157406U1
Application number: RU2015120452/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосифович ОЛЬШАНСКИЙ; Михаил Николаевич Жуков; Никита Юрьевич Илькухин; Александр Николаевич Градусов; Юрий Константинович Колобов; Григорий Вячеславович Бакута; Герман Владимирович Бабин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РатэкЛаб"
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-12-10

Abstract

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для изготовления защитного материала от нейтронного излучения, а также к детекторам гамма-излучения, содержащим защитную оболочку. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения детектором. Сцинтилляционный детектор гамма-излучения содержит цилиндрический корпус и оболочку, размещенную над корпусом в верхней его части, причем внутри корпуса в верхней его части размещен сцинтилляционный кристалл на основе Nal, а в нижней части корпуса - фотоэлектронный умножитель, оптически связанный с кристаллом, при этом оболочка выполнена в виде стакана из композитного твердого материала, содержащего фтористый литий, полиэфирную смолу и отвердитель - метилэтилкетон, при следующем соотношении компонентов в мас. %: фтористый литий - 38-45; полиэфирная смола - 54, 2-60,8; отвердитель - 0,813-1,2.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к ядерной технике и относится к детекторам гамма-излучения, содержащим защитную оболочку.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В SU 563057 А1, опубл. 23.04.1981 раскрыт детектор гамма-излучения, содержащий оболочку из изотопа Li⁶.

Недостатками известного детектор гамма-излучения является то, что в чистом виде изотоп Li⁶ интенсивно окисляется на воздухе, поэтому при изготовлении защитного материала детектора, на материал изотопа Li⁶ необходимо наносить защитное покрытие от окисления, что усложняет изготовление и стоимость защитного материала детектора.

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели, является сцинтилляционный детектор гамма-излучения, раскрытый в RU 2158011 C2, опубл. 20.10.2000. Известный из наиболее близкого аналога детектор содержит сцинтилляционный кристалл Bi₄Ge₃O₁₂, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и блок обработки сигналов. При этом кристалл расположен в двухслойном коллиматоре, внешний слой которого выполнен из водородсодержащего замедлителя нейтронов полиэтилена, а внутренний - из кадмия. Причем кристалл выполнен с колодцем, в котором размещен чувствительный к нейтронам сцинтиллирующее вещество на основе стильбена или пластмассы.

Недостатком наиболее близкого аналога является наличие внутреннего слоя из кадмия, который при взаимодействии с тепловыми нейтронами излучаетвторичное гамма-излучение в области 558-9044 кэВ (наиболее интенсивная линия - 558 кэВ). В результате детектором будут регистрироваться большое число фоновых импульсов, что приведет к увеличению загрузки детектора и снижению точности измерения спектра.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача предлагаемого технического решения состоит в разработке детектора гамма-излучения, содержащего оболочку из защитного материала, обеспечивающую его точность измерения.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения детектором.

Указанный технический результат достигается за счет того, что сцинтилляционный детектор гамма-излучения содержит цилиндрический корпус и оболочку, размещенную над корпусом в верхней его части, причем внутри корпуса в верхней его части размещен сцинтилляционный кристалл на основе Nal, а в нижней части корпуса - фотоэлектронный умножитель, оптически связанный с кристаллом, при этом оболочка выполнена в виде стакана из композитного твердого материала, содержащего фтористый литий, полиэфирную смолу и отвердитель - метилэтилкетон, при следующем соотношении компонентов в мас. %: фтористый литий - 38-45; полиэфирная смола - 54,2-60,8; отвердитель - 0,813-1,2.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - продольный разрез детектора

1 - корпус детектора;

2 - оболочка;

3 - кристалл на основе Lil;

4 - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ);

5 - Разъемы ФЭУ.

На фиг. 1 изображен сцинтилляционный детектор гамма-излучения, который содержит цилиндрический корпус (1) и оболочку (2), размещенную над корпусом (1) в верхней его части. Причем внутри корпуса (1) в верхней его части размещен сцинтилляционный кристалл (3) на основе Nal, а в нижней части корпуса - ФЭУ (4), оптически связанный с кристаллом (3), при этом оболочка (2) выполнена в виде стакана из композитного твердого материала, содержащего фтористый литий, полиэфирную смолу и отвердитель - метилэтилкетон, при следующем соотношении компонентов в мас. %: фтористый литий - 38-45; полиэфирная смола - 54, 2-60,8; отвердитель - 0,813-1,2.

Сцинтилляционный детектор гамма-излучения работает следующим образом. В результате взаимодействия тепловых нейтронов с материалом защитной оболочки (2) возникают гамма-кванты, при этом оболочка (2) поглощает тепловые нейтроны, не допуская их до кристалла (3). Гамма-квант, проходя через сцинтиллятор - кристалл Nal (3), наряду с ионизацией атомов и молекул возбуждает их. Возвращаясь в невозбужденное (основное) состояние, атомы испускают фотоны. Фотоны, попадая на катод ФЭУ (4), выбивают электроны, в результате чего на аноде ФЭУ (4) возникает электрический импульс, который далее усиливается с помощью усилителя ФЭУ (4) и регистрируется блоком электронной обработки сигналов (на фиг. 1 не показан), подключенный к разъемам (5) ФЭУ (4) детектора через кабель.

Таким образом, детектор регистрирует частицы (гамма-кванты, нейтроны и т.д.), пролетающие через кристалл Nal. Оболочка из композита LiF предназначен для экранирования кристалла детектора от нейтронного излучения.

В таблице приведены результаты экспериментов при работе заявленного детектора, содержащего оболочку из композитного материала.

Как показали эксперименты (см. табл.) заявленная оболочка из композитного материала эффективно способствует поглощению нейтронного излучения, что приводит к снижению регистрации фонового излучения детектором и, соответственно, увеличению точности измерения спектра гамма-излучения. Это объясняется тем, что в отличие от защитного материала, применяемого для оболочки наиболее близкого аналога, а также борированного полиэтилена, являющегося наиболее эффективным защитным материалом от нейтронного излучения, в заявленной оболочке композитный материал на основе фтористого лития не имеет сопутствующих линий гамма-излучения при взаимодействии лития с тепловыми нейтронами, в отличии материала наиболее близкого аналога и борированного полиэтилена которые имеют линии вторичного гамма-излучения 558 и 478 кэВ соответственно. Это позволяет значительно снизить регистрацию фонового излучения детектором по указанным выше линиям и, как следствие, повысить точность измерения спектра. Применение указанного решения позволяет улучшить параметры установок нейтронного радиационного анализа, упростить их конструкцию и техническое обслуживание.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить детектор гамма-излучения, содержащий оболочку из защитного материала, обеспечивающую его точность измерения.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Claims

Сцинтилляционный детектор гамма-излучения, содержащий цилиндрический корпус и оболочку, размещенную над корпусом в верхней его части, причем внутри корпуса в верхней его части размещен сцинтилляционный кристалл на основе Nal, а в нижней части корпуса - фотоэлектронный умножитель, оптически связанный с кристаллом, при этом оболочка выполнена в виде стакана из композитного твердого материала, содержащего фтористый литий, полиэфирную смолу и отвердитель - метилэтилкетон, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фтористый литий 38-45 полиэфирная смола 54,2-60,8 отвердитель 0,813-1,2