RU2377598C2 - Сцинтилляционный детектор - Google Patents
Сцинтилляционный детектор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377598C2 RU2377598C2 RU2008100696/28A RU2008100696A RU2377598C2 RU 2377598 C2 RU2377598 C2 RU 2377598C2 RU 2008100696/28 A RU2008100696/28 A RU 2008100696/28A RU 2008100696 A RU2008100696 A RU 2008100696A RU 2377598 C2 RU2377598 C2 RU 2377598C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- light
- scintillator
- detector
- scintillation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. Технический результат - упрощение конструкции, повышение эффективности регистрации факта излучения, расширение диапазона регистрации. Технический результат достигается тем, что сцинтилляционный детектор содержит электронную плату с усилителями-дискриминаторами, кристаллический сцинтиллятор для регистрации гамма-квантов, выполненный в виде пластины, по крайней мере, в одной из пластин сцинтилляторов расположено светопереизлучающее волокно в виде петли, концы которого выведены на одну из граней пластины, по крайней мере, один конец светопереизлучающего волокна соединен с фотодиодом, пакет трех пластин окружен оболочками из светоотражающего и светозащитного материала. Фотодиоды соединены со схемой совпадений. Детектор выполнен в виде многослойного блока, в котором каждый пакет пластин отделен от другого пакета светоотражающей перегородкой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений.
Известен детектор для регистрации ионизирующих излучений, нейтронов и гамма-квантов, содержащий датчик и блок электронной обработки информации, включающий схему временной селекции сцинтиимпульсов, отличающийся тем, что для регистрации быстрых и медленных нейтронов на фоне одновременно регистрируемого сопутствующего гамма-излучения датчик выполнен в виде трех параллельно-последовательно соединенных сцинтилляторов: внешнего нейтронного сцинтиллятора, выполненного из чувствительного к быстрым нейтронам водородсодержащего вещества на основе пластмассы (СН)n или стильбена; сцинтиллятора Nal-Tl, чувствительного к гамма-излучению, размещенного в колодце внешнего сцинтиллятора; внутреннего стеклянного сцинтиллятора, чувствительного к тепловым нейтронам, и фотоэлектронного умножителя, помещенных в единый корпус, а блок электронной обработки сигналов дополнительно включает спектрометрический анализатор сцинтиимпульсов, поступающих в него от сцинтилляционного кристалла Nal-Tl. Толщина внешнего сцинтиллятора из водородосодержащего материала выбирается достаточной для того, чтобы проходящие через сцинтиллятор быстрые нейтроны замедлялись до тепловых энергий (Патент Российской Федерации №2143711, МПК: G01T 1/20, 27.12.1999 г.).
Однако известный детектор имеет целый ряд недостатков: эффективность фотосбора сигналов от быстрых нейтронов, возникающих в пластике (СН)n, невысока из-за того, что сигналы, во-первых, поступают на фотоприемник (ФЭУ) только по периферийному кольцу, обеспечивая фотосъем сцинтилляций на уровне до 30-40% вследствие того, что кристалл Nal-Tl находится в непрозрачном корпусе и экранирует часть светового потока, возникающего в пластике, а во-вторых, вследствие того, что излучение быстрого пластикового сцинтиллятора не непосредственно попадает на ФЭУ, а поступает на него через стекло и частично поглощается в этом стекле, имеющем границу пропускания 350-380 нм, в итоге может быть потеряно до 32-43% полезной информации; пониженная стойкость к ударным нагрузкам, поскольку детектор содержит сцинтилляционный кристалл Nal-Tl, отличающийся высокой гигроскопичностью, что повышает требования к герметизации. Таким образом, известный детектор не может обеспечить эффективную регистрацию быстрых и тепловых нейтронов.
Известен сцинтилляционный детектор быстрых и тепловых нейтронов, содержащий датчик, включающий сцинтиллятор на основе органического водородсодержащего пластика, чувствительного к быстрым нейтронам, и стеклянный сцинтиллятор на основе 6Li-силикатного стекла, чувствительного к тепловым нейтронам, и фотоэлектронный умножитель, а также блок электронной обработки сигналов, отличающийся тем, что сцинтилляторы выполнены в виде пластин с параллельными соприкасающимися гранями, причем органический сцинтиллятор выполнен в виде клина, а стеклянный - в виде параллелепипеда, образуя единый сенсорный сцинтиблок, снабженный свинцовым коллиматором и размещенный вместе с последним в дополнительном полиэтиленовом пенале-накопителе тепловых нейтронов, а фотоэлектронный умножитель установлен с торца пластикового сцинтиллятора (Патент Российской Федерации №2259573, MПK: G01T 1/20, G01T 3/06, 2005 г. Прототип).
И аналог, и прототип громоздки, сложны в изготовлении, имеют низкую эффективность регистрации.
Данное изобретение устраняет указанные недостатки.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение эффективности регистрации факта излучения, расширение диапазона регистрации.
Технический результат достигается тем, что сцинтилляционный детектор, содержащий датчик, включающий сцинтилляторы, выполненные в виде пластин с параллельными соприкасающимися гранями, сцинтиллятор, чувствительный к быстрым нейтронам, сцинтиллятор, чувствительный к тепловым нейтронам, и блок электронной обработки сигналов, содержит электронную плату с усилителями-дискриминаторами, кристаллический сцинтиллятор для регистрации гамма-квантов, выполненный в виде пластины, по крайней мере, в одной из пластин сцинтилляторов расположено светопереизлучающее волокно в виде петли, концы которого выведены на одну из граней пластины, по крайней мере, один конец светопереизлучающего волокна соединен с фотодиодом, пакет трех пластин окружен оболочками из светоотражающего и светозащитного материала. Фотодиоды соединены со схемой совпадений. Детектор выполнен в виде многослойного блока, в котором каждый пакет платин отделен от другого пакета светоотражающей перегородкой.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
На фиг.1 схематично представлен разрез сцинтилляционного детектора, где: 1 - пластмассовый сцинтиллятор, служащий для регистрации быстрых нейтронов, 2 - кристаллический сцинтиллятор, служащий для регистрации гамма-квантов, 3 - светопереизлучающее волокно, 4 - сцинтиллятор для регистрации тепловых нейтронов, 5 - светоотражающий материал, 6 - светозащитный материал.
На фиг.2 схематично представлен вид сверху на пакет пластин сцинтиллятора, где: 1 - пластмассовый сцинтиллятор, служащий для регистрации быстрых нейтронов, 3 - светопереизлучающее волокно, 7 - фотодиоды.
На фиг.3 схематично представлен многослойный блок из пакетов пластин, где: 1 - пластмассовый сцинтиллятор, служащий для регистрации быстрых нейтронов, 2 - кристаллический сцинтиллятор, служащий для регистрации гамма-квантов, 3 - светопереизлучающее волокно, 4 - сцинтиллятор для регистрации тепловых нейтронов, 5 - светоотражающий материал, 6 - светозащитный материал, 8 - светразделяющая перегородка.
Сцинтилляционный детектор предназначен для одновременной регистрации нескольких видов ионизирующих излучений и содержит сцинтилляционные пластины 1, 2, 4, предназначенные для регистрации того или иного вида излучения.
Для регистрации быстрых нейтронов 1 - например, пластины полистирола или поливинилтолуола. Для регистрации тепловых нейтронов 4 - пластины литиевого стекла или светосостава 6LiFZnS:Ag. Для регистрации гамма-квантов 2 - например, пластины германата висмута и др.
Одна или несколько пластин 1, 2, 4 содержат светопереизлучающее волокно 3 с одним или двумя фотодиодами 7 на концах светопереизлучающих волокон 3, электронную плату с усилителями-дискриминаторами и при использовании двух фотодиодов схемой совпадений (не показаны). Дискриминаторы и схема совпадений обеспечивают подавление собственных электронных шумов фотодиода 7 и некоторых фоновых излучений.
Размеры пластин 1, 2 и 4 определены энергией регистрируемого излучения. Длина составляет от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров. Толщина пластин составляет несколько сантиметров.
Материал сцинтилляционных пластин 1, 2 и 4 прозрачен для образованного в них под действием частиц излучения света, обладает высокой эффективностью регистрации при небольшой толщине.
Так, в случае светосостава 6LiFZnS:Ag достаточная эффективность обеспечена при толщине в несколько сотен микрометров. Диаметр светопереизлучающих волокон 3 составляет от одного до несколько миллиметров. Для улучшения светосбора пластины 1, 2 и 4 покрыты светоотражающим материалом 5, например, на основе окиси титана или отражающими пленками. Для предотвращения попадания в фотодиоды 7 внешнего света пластины 1, 2 и 4 покрыты снаружи светозащитным материалом 6, например черной бумагой.
Наличие между светоотражающим материалом 5 и пластиной 1, или 2, или 4 воздушного зазора улучшает светосбор. Фотоны сцинтилляционной вспышки, возникшие в сцинтилляционной пластине 1, 2 и 4, распространяются по ее объему, испытывают отражение от поверхности пластин 1, 2 и 4 и светоотражающего материала 5 и частично попадают в светопереизлучающее волокно 3, где с вероятностью около 80% переизлучаются. Возникшие в светопереизлучающем волокне 3 фотоны распространяются к его торцам и попадают на фотодиоды 7. Фотоны, попавшие в фотодиод 7, вызывают электрический сигнал.
Применение для считывания сцинтилляционного сигнала кремниевых фотоэлектронных умножителей (КФЭУ) позволяет отказаться от высоких питающих напряжений, обеспечивает более высокую эффективность регистрации за счет более высокой по сравнению с фотокатодами ФЭУ квантовой эффективности КФЭУ.
Прошедший через усилитель-дискриминатор сигнал поступает в амплитудно-цифровой преобразователь и далее через интерфейсную плату в персональный компьютер. Амплитудный анализ дает возможность идентифицировать тип регистрируемого излучения.
Для повышения эффективности регистрации излучения пакеты объединены в блок.
Claims (3)
1. Сцинтилляционный детектор, содержащий датчик, включающий сцинтилляторы, выполненные в виде пластин с параллельными соприкасающимися гранями, сцинтиллятор, чувствительный к быстрым нейтронам, сцинтиллятор, чувствительный к тепловым нейтронам, и блок электронной обработки сигналов, отличающийся тем, что детектор содержит электронную плату с усилителями-дискриминаторами, кристаллический сцинтиллятор для регистрации гамма квантов, выполненный в виде пластины, в одной из пластин сцинтилляторов расположено светопереизлучающее волокно в виде петли, концы которого выведены на одну из граней пластины, по крайней мере, один конец светопереизлучающего волокна соединен с фотодиодом, пакет трех пластин окружен оболочками из светоотражающего и светозащитного материала.
2. Сцинтилляционный детектор по п.1, отличающийся тем, что фотодиоды соединены со схемой совпадений.
3. Сцинтилляционный детектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что детектор выполнен в виде многослойного блока, в котором каждый пакет пластин отделен от другого пакета светоотражающей перегородкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100696/28A RU2377598C2 (ru) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Сцинтилляционный детектор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100696/28A RU2377598C2 (ru) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Сцинтилляционный детектор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008100696A RU2008100696A (ru) | 2009-07-27 |
RU2377598C2 true RU2377598C2 (ru) | 2009-12-27 |
Family
ID=41047820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008100696/28A RU2377598C2 (ru) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Сцинтилляционный детектор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2377598C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189817U1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Парный гамма-спектрометр для регистрации высокоэнергетического гамма-излучения |
RU2725669C2 (ru) * | 2016-01-22 | 2020-07-03 | Вега Эмерикас, Инк. | Гибкий радиоизотопный уровнемер |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111025376A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 中广核久源(成都)科技有限公司 | 用于测量快中子快响应高探测效率探测器 |
-
2008
- 2008-01-17 RU RU2008100696/28A patent/RU2377598C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725669C2 (ru) * | 2016-01-22 | 2020-07-03 | Вега Эмерикас, Инк. | Гибкий радиоизотопный уровнемер |
RU189817U1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Парный гамма-спектрометр для регистрации высокоэнергетического гамма-излучения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008100696A (ru) | 2009-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2411543C2 (ru) | Детектор гамма- и нейтронного излучения | |
RU2502088C2 (ru) | Устройство и способ для детектирования нейтронов посредством калориметрии на основе гамма-захвата | |
US20210141103A1 (en) | Backscatter detection module | |
US10670739B2 (en) | Gamma radiation and neutron radiation detector | |
RU2300782C2 (ru) | Сцинтилляционный детектор нейтронов | |
RU2377598C2 (ru) | Сцинтилляционный детектор | |
JP2000193749A (ja) | αβ検出器および同検出器を用いたαβ検出装置 | |
JPH09197050A (ja) | 放射線検出器 | |
RU79683U1 (ru) | Сцинтилляционный детектор | |
CN112946721B (zh) | 一种能够同时鉴别α、β和γ射线的探测器及探测方法 | |
RU79681U1 (ru) | Экспресс-детектор | |
RU2408902C1 (ru) | Двухкоординатный детектор | |
RU79682U1 (ru) | Сцинтилляционный детектор | |
RU2259573C1 (ru) | Сцинтилляционный детектор быстрых и тепловых нейтронов | |
Bai et al. | The optimization of CsI (Tl)-PIN photodiode for high-energy gamma-ray detection | |
RU2373556C2 (ru) | Экспресс-детектор | |
RU79680U1 (ru) | Экспресс-детектор | |
JP2014173883A (ja) | 中性子測定装置 | |
RU2308056C1 (ru) | Сцинтилляционный детектор | |
RU2158011C2 (ru) | Детектор для регистрации нейтронов и гамма-излучения | |
JP2012242369A (ja) | 放射線検出器 | |
RU2814061C1 (ru) | Сцинтилляционный детектор нейтронного и гамма-излучения | |
RU119131U1 (ru) | Сцинтилляционный детектор электронов и бета-излучения | |
RU2272301C1 (ru) | Сцинтилляционный детектор нейтронов | |
RU2730392C1 (ru) | Сцинтилляционный детектор нейтронов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180118 |