RU2367978C1 - Method for calibration of scintillation circuit - Google Patents
Method for calibration of scintillation circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367978C1 RU2367978C1 RU2008102353/28A RU2008102353A RU2367978C1 RU 2367978 C1 RU2367978 C1 RU 2367978C1 RU 2008102353/28 A RU2008102353/28 A RU 2008102353/28A RU 2008102353 A RU2008102353 A RU 2008102353A RU 2367978 C1 RU2367978 C1 RU 2367978C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical detector
- scintillator
- light pulses
- reference light
- scintillation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной спектрометрии и предназначено для оперативной настройки тракта регистрации гамма-спектра ядерного материала.The invention relates to nuclear spectrometry and is intended for operational tuning of the registration path of the gamma spectrum of nuclear material.
Сцинтилляционный тракт состоит из собственно сцинтиллятора, оптического детектора (например, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ)), канала передачи электрических импульсов на анализатор (книга «Приборы для измерения ионизирующих излучений», авторы В.В.Матвеев, Б.И.Хазанов, М., 1972, стр.192-196).The scintillation path consists of the scintillator itself, an optical detector (for example, a photomultiplier tube), a channel for transmitting electric pulses to the analyzer (the book "Instruments for Measuring Ionizing Radiations", authors V.V. Matveev, B.I. Khazanov, M. 1972, pp. 192-196).
Необходимость проведения калибровки спектрометрического тракта вызвана уходом с течением времени или под воздействием окружающей среды параметров самого сцинтиллятора и ФЭУ, что приводит к изменению коэффициента усиления тракта и, как следствие, к снижению достоверности полученной информации.The need to calibrate the spectrometric path is caused by the departure of the scintillator and PMT parameters itself over time or under the influence of the environment, which leads to a change in the path gain and, as a consequence, to a decrease in the reliability of the information received.
Как правило, калибровка спектрометрического тракта осуществляется с помощью эталонного калибровочного радиоактивного источника, который размещают на поверхности сцинтиллятора и в регистрируемом спектре находят пик, соответствующий данному эталонному источнику (книга «Приборы для измерения ионизирующих излучений», авторы В.В.Матвеев, Б.И.Хазанов, М., 1972, стр.30-33).As a rule, the spectrometric path is calibrated using a reference calibration radioactive source, which is placed on the surface of the scintillator and the peak corresponding to this reference source is found in the recorded spectrum (book "Devices for measuring ionizing radiation", authors V.V. Matveev, B.I. Khazanov, M., 1972, pp. 30-33).
По положению пика делают привязку регистрируемого спектра по энергии квантов.By position of the peak, the recorded spectrum is referenced by the energy of quanta.
Однако в некоторых случаях использовать эталонный источник затруднительно, например при осуществлении контроля отработавшего ядерного топлива внутри защитной камеры. Кроме того, использование эталонного источника исключает оперативную калибровку в любой момент времени и не обеспечивает выделения вклада в нестабильность отдельных узлов тракта.However, in some cases it is difficult to use a reference source, for example, when monitoring spent nuclear fuel inside a containment chamber. In addition, the use of a reference source excludes on-line calibration at any time and does not provide a contribution to the instability of individual path nodes.
Известен ряд устройств, в которых для стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта используется реперный источник света. Сущность способа состоит в подаче импульсов света стабильной энергии на вход оптического детектора сцинтилляционного тракта и использовании информации об изменении амплитуды световых импульсов для оценки состояния оптического детектора (пат. РФ №1436663, МПК G01T 1/20, опубл. 1996).A number of devices are known in which a reference light source is used to stabilize the gain of the spectrometric path. The essence of the method consists in supplying light pulses of stable energy to the input of the optical detector of the scintillation path and using information about the change in the amplitude of the light pulses to assess the state of the optical detector (US Pat. RF No. 1436663, IPC
Недостаток способа заключается в том, что не учитывается вклад в нестабильность тракта самого сцинтиллятора, а также линии подвода светового излучения от сцинтиллятора к ФЭУ, если существует необходимость в ее применении.The disadvantage of this method is that it does not take into account the contribution to the instability of the path of the scintillator itself, as well as the line for supplying light from the scintillator to the PMT, if there is a need for its application.
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа, позволяющего осуществлять процесс калибровки в любой момент времени и определять вклад каждой составной части тракта регистрации в выявленную в процессе калибровки нестабильность.The objective of the present invention is to provide a method that allows the calibration process to be carried out at any time and to determine the contribution of each component of the registration path to the instability identified during the calibration process.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В способе калибровки сцинтилляционного тракта с использованием последовательности эталонных световых импульсов, подводимой на вход детектора, согласно изобретению на сцинтиллятор тракта подают вторую последовательность эталонных световых импульсов, смещенную относительно первой по времени, и на выходе оптического детектора анализируют энергетический спектр первых и вторых импульсов по отношению к исходному спектру, полученному в процессе однократной исходной калибровки с использованием эталонного калибровочного радиоактивного источника.In the method for calibrating the scintillation path using a sequence of reference light pulses supplied to the detector input, according to the invention, a second sequence of reference light pulses offset from the first in time is fed to the path scintillator, and the energy spectrum of the first and second pulses is analyzed at the output of the optical detector with respect to the original spectrum obtained during a single initial calibration using a reference radioactive calibration source.
Эталонные световые импульсы могут обеспечить достоверную информацию об уходе параметров каждого из узлов тракта в отдельности за счет изменения своего положения в спектральной картине относительно исходного. При этом процесс калибровки может происходить периодически или непрерывно в процессе измерений, т.к. энергию эталонных световых импульсов можно задать вне пределов измеряемого диапазона.Reference light pulses can provide reliable information about the departure of the parameters of each of the nodes of the tract individually by changing its position in the spectral pattern relative to the original. In this case, the calibration process can occur periodically or continuously during the measurement, because the energy of the reference light pulses can be set outside the measured range.
Кроме того, при вынесенном оптическом детекторе из зоны ионизирующего излучения его связь со сцинтиллятором осуществляют через световод, на вход которого со стороны сцинтиллятора в направлении на оптический детектор подают третью последовательность эталонных световых импульсов, смещенную по времени относительно первых двух, амплитудный спектр которой также подвергают анализу на выходе оптического детектора.In addition, when an optical detector is taken out of the ionizing radiation zone, it is connected to the scintillator through a fiber, the input of which from the scintillator in the direction of the optical detector, is supplied with a third sequence of reference light pulses offset in time relative to the first two, the amplitude spectrum of which is also analyzed at the output of an optical detector.
Таким образом контролируется состояние световода, поскольку он также может изменять свои параметры под неблагоприятным воздействием окружающей среды.In this way, the state of the fiber is monitored, since it can also change its parameters under adverse environmental influences.
Кроме того, последовательности эталонных световых импульсов подают на входы узлов тракта с помощью оптических линий связи, например оптических волокон.In addition, sequences of reference light pulses are fed to the inputs of the path nodes using optical communication lines, for example optical fibers.
При указанных выше построениях оптического тракта вторую последовательность световых импульсов подают на сцинтиллятор со стороны, противоположной сбору света со сцинтиллятора на оптический детектор и в направлении на него.In the above constructions of the optical path, the second sequence of light pulses is supplied to the scintillator from the side opposite to the collection of light from the scintillator to and towards the optical detector.
Это позволяет контролировать состояние всего объема сцинтиллятора при прямом прохождении через него эталонных световых импульсов.This allows you to control the state of the entire volume of the scintillator with the direct passage of reference light pulses through it.
Кроме того, одно из оптических волокон, подводящих эталонные световые импульсы к узлам тракта, расположенным в идентичных условиях неблагоприятного воздействия, например в зоне радиоактивного загрязнения, имеет существенно большую длину, задаваемую, например, в виде петли, располагаемой в указанных условиях.In addition, one of the optical fibers leading the reference light pulses to the nodes of the path located under identical conditions of adverse effects, for example in the zone of radioactive contamination, has a significantly longer length, set, for example, in the form of a loop located under these conditions.
Благодаря этому учитывается неблагоприятное воздействие окружающей среды на оптические волокна, которые также чувствительны к климатическим или радиационным воздействиям. Оптическое волокно с большей длиной накопит большее количество дефектов под воздействием неблагоприятного воздействия и заметно ослабит энергию входных эталонных световых импульсов.This takes into account the adverse environmental effects on optical fibers, which are also sensitive to climatic or radiation influences. An optical fiber with a longer length will accumulate a greater number of defects under the influence of adverse effects and significantly weaken the energy of the input reference light pulses.
Кроме того, при вынесенном оптическом детекторе из зоны ионизирующего излучения (в другом варианте выполнения тракта) осуществляют связь оптического детектора со сцинтиллятором через полый световод с внутренними светоотражающими стенками и вторую последовательность эталонных световых импульсов подают на сцинтиллятор со стороны оптического детектора через полый световод, а на выходе оптического детектора анализируют энергетический спектр обратноотраженных от внутренних стенок сцинтиллятора и световода световых импульсов второй последовательности.In addition, when the optical detector is taken out of the ionizing radiation zone (in another embodiment of the path), the optical detector is connected to the scintillator through the hollow fiber with the internal reflective walls and the second sequence of reference light pulses is fed to the scintillator from the side of the optical detector through the hollow fiber, and the output of the optical detector analyzes the energy spectrum of the second pulses of light pulses reflected back from the inner walls of the scintillator and the optical fiber surveyability.
Такое исполнение тракта целесообразно в условиях экстремально высоких уровней мощности дозы радиоактивного излучения, в частности при контроле отработавшего ядерного топлива в защитной камере. Уход от использования оптического волокна в пользу полого световода с внутренними светоотражающими стенками, выполненного, например, из металла или керамики, позволяет ограничиться двумя эталонными импульсными последовательностями световых импульсов, при этом вторая последовательность световых импульсов служит для контроля параметров как сцинтиллятора, так и полого световода.Such a design of the path is advisable in conditions of extremely high levels of dose rate of radioactive radiation, in particular when monitoring spent nuclear fuel in a protective chamber. Avoiding the use of optical fiber in favor of a hollow fiber with internal reflective walls made, for example, of metal or ceramic, allows us to restrict ourselves to two reference pulse sequences of light pulses, while the second sequence of light pulses serves to control the parameters of both the scintillator and the hollow fiber.
Кроме того, в процессе калибровки предлагается регистрировать сигналы только во время подачи световых импульсов.In addition, during the calibration process, it is proposed to register signals only during the supply of light pulses.
При этом процедура анализа спектра выходных импульсов существенно упрощается, т.к. в регистрируемом спектре сохраняется практически неискаженное амплитудное распределение только от эталонных световых импульсов. Совпадение световых импульсов от регистрируемого ионизирующего излучения и эталонных световых импульсов является маловероятным событием.In this case, the procedure for analyzing the spectrum of output pulses is significantly simplified, because In the recorded spectrum, the practically undistorted amplitude distribution is retained only from reference light pulses. The coincidence of the light pulses from the detected ionizing radiation and the reference light pulses is an unlikely event.
На фиг.1 показан вариант реализации способа, когда и сцинтиллятор 1, и оптический детектор 2 размещены в зоне воздействия радиоактивного излучения или иного неблагоприятного воздействия, например климатического. За пределами этой зоны размещены источник 3 последовательностей световых эталонных импульсов и амплитудный анализатор 4 импульсов, подключенный к выходу оптического детектора 2. Оптическое волокно 5 соединяет первый выход источника 3 и вход оптического детектора 2, оптическое волокно 6 соединяет второй выход источника 3 и вход сцинтиллятора 1.Figure 1 shows an embodiment of the method, when both the
На фиг.2 (а, б, в, г) приведены энергетические спектры для приведенного выше варианта реализации способа.Figure 2 (a, b, c, d) shows the energy spectra for the above embodiment of the method.
На фиг.3 показан вариант реализации способа, где оптический детектор 2 вынесен за пределы зоны воздействия ионизирующего излучения или неблагоприятного воздействия и соединен с выходом сцинтиллятора 1 с помощью световода 7, например твердотельного. Выход оптического детектора 2 также подключен ко входу амплитудного анализатора 4. Вход световода 7 соединен с дополнительным выходом оптически стабилизированного источника 3 дополнительным оптическим волокном 8. Одно из оптических волокон, находящихся в зоне неблагоприятного воздействия, имеет длину, существенно большую, чем другое. Это можно организовать созданием своеобразной петли 9.Figure 3 shows a variant of the method, where the
На фиг.4 а, б, в, г, д приведены энергетические спектры для данного варианта реализации способа.Figure 4 a, b, c, d, e shows the energy spectra for this embodiment of the method.
На фиг.5 приведен вариант реализации способа, где оптический детектор 2 вынесен за пределы зоны неблагоприятного воздействия и соединен с выходом сцинтиллятора 1 с помощью полого световода 10 с внутренними светоотражающими стенками. Сцинтиллятор 1 и часть полого световода 10, выполненного, например, из металла, расположены в коллиматоре 11. Противоположный конец световода 10 примыкает непосредственно к оптическому детектору 2 в защитной стенке 12, соединенному с амплитудным анализатором 4. На управляемые светодиоды 13 и 14 подаются первая и вторая последовательности импульсов с выходов источника 3 последовательностей эталонных световых импульсов.Figure 5 shows a variant of the method, where the
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Вначале осуществляют исходную калибровку с использованием эталонного радиоактивного источника и последовательностей эталонных световых импульсов, подаваемых на проверяемые узлы сцинтилляционного тракта (фиг.2а и фиг.4а). Для упрощения изложения первой последовательности импульсов, подаваемой на вход оптического детектора 2, соответствует импульс А, второй последовательности импульсов, подаваемой на сцинтиллятор 1, соответствует импульс Б (фиг.2) и третьей импульсной последовательности, подаваемой на световод 7, соответствует импульс В (фиг.3). Энергии импульсов в каждой последовательности и энергия эталонного радиоактивного источника заранее заданы. Для выделения положения пиков световых импульсов разных типов калибровок сигналы с детекторов регистрируются выборочно - только во время подачи световых импульсов. Затем эталонный радиоактивный источник удаляют из зоны измерения и дальнейшие калибровочные действия, в том числе в ходе эксплуатации и непосредственно в процессе измерения гамма-спектров, осуществляют только с использованием световых импульсов. Если амплитудное распределение импульсов на протяжении всего измерения остается идентичным первоначальному, значит параметры тракта неизменны и нет необходимости в корректировке работы его узлов или учете погрешностей в процессе программной обработки спектра. Однако, если происходит смещение по амплитуде в сторону уменьшения импульсов Б, А (фиг.2, 6) и импульса В (фиг.4, 6), это расценивается как уход параметров оптического детектора, и делается вывод о необходимости корректировать работу оптического детектора.Initially, an initial calibration is carried out using a reference radioactive source and sequences of reference light pulses supplied to the test nodes of the scintillation path (Fig. 2a and Fig. 4a). To simplify the presentation of the first pulse train fed to the input of the
Если происходит смещение в сторону уменьшения амплитуды только импульса Б (фиг.2в и фиг.4в), делают вывод о радиационном (или ином) повреждении сцинтиллятора 1 или нарушении его оптического контакта со световодом или оптическим детектором, и это смещение учитывают коррекцией полученного спектра при программной обработке. В дальнейшем сцинтиллятор заменяют.If there is a shift in the direction of decreasing the amplitude of only the pulse B (Fig.2c and Fig.4c), a conclusion is made about the radiation (or other) damage to the
Если происходит смещение импульсов Б и В во втором варианте (фиг.4г) в сторону уменьшения амплитуды при сохранении местоположения импульса А, делают вывод о радиационном (или ином) повреждении световода 7, и полученное смещение также используют при программной обработке спектра, внеся в него соответствующую коррекцию.If there is a shift of pulses B and C in the second embodiment (Fig. 4d) in the direction of decreasing amplitude while maintaining the location of pulse A, a conclusion is made about the radiation (or other) damage to the
И, наконец, ярко выраженное смещение импульса А (фиг.2г) или импульса В (фиг.4д), соответствующих световым импульсам, прошедшим через оптические волокна существенно большей длины, свидетельствует о радиационном (или ином) повреждении оптического волокна. При этом неизбежно происходит смещение импульса Б (фиг.2г, фиг.4д) за счет радиационного (или иного) повреждения волокна, по которому поступает световой импульс на вход сцинтиллятора. В этой ситуации не требуется ни корректировка работы оптического детектора, ни корректировка спектра.And, finally, the pronounced shift of the pulse A (Fig.2d) or pulse B (Fig.4d), corresponding to light pulses transmitted through optical fibers of a significantly longer length, indicates radiation (or other) damage to the optical fiber. In this case, impulse B is inevitably displaced (Fig. 2d, Fig. 4d) due to radiation (or other) damage to the fiber, through which a light pulse arrives at the input of the scintillator. In this situation, neither correction of the optical detector nor spectrum correction is required.
Таким образом, реализация способа требует привлечения программных средств для обработки полученной информации и несложной обратной связи с выхода анализатора импульсов на управляющий вход оптического детектора для изменения его коэффициента усиления при уходе его параметров, что является достаточно легко реализуемым.Thus, the implementation of the method requires the involvement of software for processing the information received and simple feedback from the output of the pulse analyzer to the control input of the optical detector to change its gain when leaving its parameters, which is quite easily implemented.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102353/28A RU2367978C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Method for calibration of scintillation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102353/28A RU2367978C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Method for calibration of scintillation circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008102353A RU2008102353A (en) | 2009-07-27 |
RU2367978C1 true RU2367978C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41048059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008102353/28A RU2367978C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Method for calibration of scintillation circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2367978C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461903C1 (en) * | 2011-04-06 | 2012-09-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of calibrating muon hodoscopes |
RU2647515C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method for calibrating high-energy scintillation detector and device for its implementation |
-
2008
- 2008-01-21 RU RU2008102353/28A patent/RU2367978C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461903C1 (en) * | 2011-04-06 | 2012-09-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of calibrating muon hodoscopes |
RU2647515C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method for calibrating high-energy scintillation detector and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008102353A (en) | 2009-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10324029B2 (en) | Concentration measurement device | |
KR20150143339A (en) | Fluorescent x-ray analyzer | |
JP5816542B2 (en) | Dose rate measurement system and dose rate measurement method | |
KR102066285B1 (en) | Radiation sensor probe and optical based radiation sensor system having the same | |
JP4418731B2 (en) | Photoluminescence quantum yield measurement method and apparatus used therefor | |
WO2016156882A1 (en) | Detector and method of operation | |
RU2367978C1 (en) | Method for calibration of scintillation circuit | |
CN111829971A (en) | Method for reducing measurement error of wide spectrum transmittance | |
EP3321714A1 (en) | Radiation monitor | |
JPH0512676B2 (en) | ||
JP5792612B2 (en) | Radiation intensity measuring device | |
JP6012171B2 (en) | Radiation monitor and method for monitoring radiation dose | |
JP6512913B2 (en) | Light irradiation device and measurement method of light transmission characteristics | |
US20230375465A1 (en) | Tablet spectroscopic measurement method | |
US20070285654A1 (en) | Full spectrum monitoring for outdoor accelerated weathering device | |
JP3057168B2 (en) | Fluorescent glass dosimeter measuring device | |
CN110823370A (en) | Ultraviolet weak light detector radiation sensitivity calibration device based on photon counting method | |
JP2004512521A (en) | Device for online measurement of laser pulse and measurement method by photoacoustic spectroscopy | |
JP3029899B2 (en) | Glass dosimeter | |
RU2418306C1 (en) | Method of correcting scintillation detector signals | |
WO2019138309A1 (en) | Method and system for real-time determination of characteristics of radio-chromic films | |
CN108107032A (en) | A kind of Atomic Fluorescence Spectrometer | |
Bellini et al. | Laser-based scintillator crystal emulator for optical testing of SiPM readout technologies | |
Shindo et al. | Characterization and calibration of compact array spectrometers in the ultraviolet spectral region | |
WO2023062871A1 (en) | Electron beam monitoring device and electron beam irradiation system |