RU2529447C2 - Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529447C2 RU2529447C2 RU2012154932/28A RU2012154932A RU2529447C2 RU 2529447 C2 RU2529447 C2 RU 2529447C2 RU 2012154932/28 A RU2012154932/28 A RU 2012154932/28A RU 2012154932 A RU2012154932 A RU 2012154932A RU 2529447 C2 RU2529447 C2 RU 2529447C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- radiation
- scintillator
- photodetectors
- signals
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно-оптической дозиметрии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют преобразование ионизирующего излучения в световой сигнал в сцинтилляторе, передачу сигнала по волоконно-оптическому каналу и раздвоение сигнала с последующим выделением из одного сигнала черенковского излучения, а из другого - сцинтилляционного излучения с долей черенковского путем пропускания каждого сигнала через свой узкополосный светофильтр, отличающийся один от другого спектральным диапазоном, преобразование сигналов в электрические, которые учитывают при обработке для определения характеристик ионизирующего излучения, при этом обработку электрических сигналов осуществляют с помощью аналогового вычитающего устройства, где производят вычитание одного сигнала из другого с последующей регистрацией: формы полученного сигнала, дозы за импульс, длительности, максимальной мощности без влияния черенковского излучения, причем на любом участке прохождения одного из сигналов до его преобразования в электрический или после осуществляют задержку этого сигнала для синхронизации прихода обоих преобразованных электрических сигналов на аналоговое вычитающее устройство. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно- оптической дозиметрии, и может быть использована для создания монитора-дозиметра наносекундного импульсного рентгеновского и электронного излучения.
Известно устройство, в котором реализован способ измерения мощности дозы ионизирующего излучения (патент US5006714, «Сцинтилляционный дозиметрический датчик», кл. G01Т 1/29, от 09.04.1991 г.). Устройство содержит: сцинтиллятор в водной среде, два параллельно расположенных световода, имеющие каждый первый и второй конец, два устройства преобразования света в выходной сигнал и вычитающее устройство. Первый конец первого световода находится в оптическом контакте со сцинтиллятором, первый конец второго световода - с водной средой вокруг сцинтиллятора. Вторые концы световодов находятся в оптическом контакте с двумя отдельными устройствами преобразования света в выходной сигнал. Первый выходной сигнал пропорционален мощности дозы воздействующего на сцинтиллятор ионизирующего излучения, второй выходной сигнал пропорционален паразитному световому сигналу водной среды. Второй выходной сигнал вычитается из первого.
Недостатком данного устройства и способа является то, что вычитается паразитный световой сигнал водной среды, а не паразитный «черенковский» световой сигнал, возникающий непосредственно в сцинтилляторе.
Наиболее близким к заявляемому является способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления (WO 02/075359, «Метод измерения дозы радиации ионизирующего излучения, способного создавать черенковское излучение», кл. G01Т 5/08 от 26.09.2002 г.). Устройство содержит сцинтиллятор, соединенный через волоконно-оптический канал с фотоприемными устройствами. Волоконно-оптический канал организован одиночным оптическим кабелем. Свет, появляющийся на конце оптического кабеля, противоположном тому концу, куда подключен сцинтиллятор, разделяется на два потока, и каждый поток фильтруется полосовым светофильтром, причем два светофильтра имеют различные спектральные диапазоны пропускания. Сигнал с первого фильтра пропорционален мощности дозы воздействующего на сцинтиллятор ионизирующего излучения, сигнал со второго фильтра пропорционален паразитному черенковскому световому сигналу сцинтиллятора. Световые сигналы с фильтров преобразуются в электрические в фотоприемниках, и каждый из них обрабатывается цифровым способом. Обработанный сигнал со второго фильтра вычитается из обработанного сигнала с первого фильтра.
Недостатком данной системы является невозможность регистрации наносекундных импульсов вследствие влияния хроматической дисперсии в оптическом кабеле и использования цифровой обработки сигналов.
Изобретением решается задача регистрации характеристик (формы) импульса ионизирующего излучения наносекундной длительности, сопровождающегося черенковским излучением, дающим паразитный вклад в свечение сцинтиллятора.
Техническим результатом при решении задачи является расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет возможности определения формы импульса, мощности дозы, длительности сигнала, дозы за импульс в наносекундном диапазоне.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным способом регистрации характеристик ионизирующего излучения, включающим преобразование его в световой сигнал в сцинтилляторе, передачу сигнала по волоконно- оптическому каналу и раздвоение сигнала с последующим выделением из одного сигнала черенковского излучения, а из другого - сцинтилляционного излучения с долей черенковского путем пропускания каждого сигнала через свой узкополосный светофильтр, отличающийся один от другого спектральным диапазоном, преобразование сигналов в электрические, которые учитывают при обработке для определения характеристик ионизирующего излучения, новым является то, что обработку электрических сигналов осуществляют с помощью аналогового вычитающего устройства, где производят вычитание одного сигнала из другого с последующей регистрацией: формы полученного сигнала, дозы за импульс, длительности, максимальной мощности без влияния черенковского излучения, причем на любом участке прохождения одного из сигналов до его преобразования в электрический или после осуществляют задержку этого сигнала для синхронизации прихода обоих преобразованных электрических сигналов на аналоговое вычитающее устройство.
Указанный технический результат достигается также тем, что по сравнению с известным устройством регистрации характеристик ионизирующего излучения, содержащим сцинтиллятор, волоконно-оптический канал с раздвоением светового сигнала, два фотоприемника, причем на пути световых сигналов установлены два узкополосных светофильтра, один из которых обладает спектральной полосой, позволяющей пропускать свечение сцинтиллятора, а другой обладает спектральной полосой пропускания, отличной от спектральной полосы свечения сцинтиллятора, а
также подключенное к выходам фотоприемников вычитающее устройство и регистратор электрических сигналов, новым является то, что сцинтиллятор и фотоприемники имеют наносекундное временное разрешение, волоконно-оптический канал организован двумя параллельно расположенными оптическими кабелями, соединяющими сцинтиллятор и фотоприемники, кроме того, в устройство введен элемент задержки в виде дополнительного отрезка одного из оптических кабелей или в виде электрической линии задержки на выходе одного из фотоприёмников, а вычитающее устройство является аналоговым с наносекундным временным разрешением.
Светофильтры установлены в разрывах оптических кабелей.
В разрывах оптических кабелей дополнительно установлены вставки из прозрачного материала.
Фотоприемники выполнены на основе фотодиодов.
Для оперативного контроля работы ускорителей с наносекундной длительностью импульса целесообразно использовать устройство регистрации на основе сцинтиллятора, оптического кабеля и фотоприемников (монитор-дозиметр), малочувствительное к электромагнитным помехам и не требующее высоковольтных источников питания. При прохождении света по оптоволокну происходит уширение импульса вследствие хроматической дисперсии. Дисперсии в основном подвергается черенковская составляющая импульса вследствие широкого спектра черенковского излучения. При помощи узкополосных (с шириной полосы порядка 100 нм) монохроматических светофильтров с разными спектральными диапазонами пропускания выделяются две составляющие сигнала: одна из них представляет собой смешанное сцинтилляционное и черенковское излучение, а другая - только черенковское излучение. Вторая составляющая из-за отличающейся длины волны приходит с временным смещением относительно первой составляющей вследствие хроматической дисперсии. Для получения чисто сцинтилляционного отклика из первой составляющей вычитается вторая составляющая с учетом поправочного коэффициента, учитывающего конструкцию монитора-дозиметра. Для синхронизации прихода составляющих на вычитающее устройство используется временная задержка. Задержка осуществляется при помощи дополнительного отрезка одного из оптических кабелей или отрезка электрического кабеля на выходе одного из фотоприемников. Быстродействие сцинтиллятора, оптических кабелей, фотоприемников и регистратора должно характеризоваться временем меньшим, чем время смещения составляющих вследствие хроматической дисперсии, и быть не более 1 - 2 нc. Быстродействие может при необходимости обеспечиваться дополнительными вставками в разрыве оптического кабеля, выполненными из прозрачного материала, например из оргстекла, отсекающими медленные моды высокого порядка. При достаточной толщине светофильтров вставки могут не применяться, при этом моды высокого порядка отсекаются при помощи таких светофильтров в разрыве кабеля. Вычитающее устройство должно обладать наносекундным быстродействием и может быть выполнено на основе быстродействующего операционного усилителя.
Заявленный способ регистрации характеристик ионизирующего излучения реализуется в устройстве (волоконно-оптическом мониторе-дозиметре), структурная схема которого изображена на чертеже, где
1 - сцинтиллятор;
2 - оптический кабель;
3 - элемент задержки в виде дополнительного отрезка оптического кабеля;
4 - фиолетовый фильтр (пропускающий свечение сцинтиллятора);
5 - красный фильтр;
6 - первый фотоприемник;
7 - второй фотоприемник;
8 - электрическая линия задержки;
9 - вычитающее устройство;
10 - регистратор электрических сигналов.
Устройство регистрации характеристик ионизирующего излучения содержит сцинтиллятор 1, соединенный через два параллельных оптических кабеля (может использоваться двухжильный кабель) 2 с фотоприёмниками 6 и 7, причем в разрыв оптических кабелей установлены светофильтры 4 и 5. Оптический кабель, соединенный с фотоприемником 7, может иметь дополнительный отрезок 3. Выходы фотоприемников 6 и 7 соединены с вычитающим устройством 9, причем в одно из соединений может быть введена электрическая линия задержки 8. Выходной сигнал подается на вход регистратора электрических сигналов 10.
Устройство регистрации характеристик ионизирующего излучения работает следующим образом. Измеряемое ионизирующее излучение воздействует на сцинтиллятор 1, вызывая в нем свечение. Световой сигнал из сцинтиллятора проходит по двухжильному оптическому кабелю 2 и поступает с одной жилы через фиолетовый узкополосный светофильтр 4 на фотоприемник 6, а с другой жилы - через красный узкополосный фильтр 5 на фотоприемник 7. Далее при помощи вычитающего устройства 9 из сигнала с фотоприемника 6 вычитается задержанный сигнал с фотоприемника 7. Задержка сигнала в цепи красного светофильтра формируется на электрической линии задержки 8, вместо которой может использоваться дополнительный отрезок оптического кабеля 3. Разностный сигнал фиксируется регистратором электрических сигналов.
Устройство регистрации характеристик ионизирующего излучения реализовано в виде макета волоконно-оптического монитора-дозиметра. В макете использованы пластмассовый быстродействующий (длительность импульса на полувысоте 0,15 нc) сцинтиллятор СПС-Б18 и двухжильный пластмассовый оптический кабель марки EUD фирмы Avago с сердцевиной диаметром 1 мм. В качестве светофильтров использованы стеклянные фильтры на красителях типа ПС13 с полосой пропускания от 340 до 420 нм и КС11, обеспечивающий совместно с оптическим кабелем полосу от 600 до 710 нм. В фотоприемниках использованы PIN-фотодиоды ФД271 и субнаносекундные операционные усилители фирмы Texas Instruments типа THS4303. Линия задержки на 2 нс выполнена на отрезке коаксиального кабеля. Вычитающее устройство выполнено на субнаносекундном операционном усилителе фирмы Texas Instruments типа OPA695. В качестве регистратора формы выходного импульса использован скоростной запоминающий осциллограф фирмы LeCroy типа WM8500A.
Благодаря применению заявляемого способа в волоконно-оптическом мониторе- дозиметре появилась возможность с повышенной точностью за счет исключения доли черенковской помехи измерять характеристики импульсного ионизирующего излучения наносекундной длительности. Измеряются следующие характеристики импульса излучения: форма, длительность, доза за импульс, максимальная мощность дозы.
Claims (5)
1. Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения, включающий преобразование его в световой сигнал в сцинтилляторе, передачу сигнала по волоконно- оптическому каналу и раздвоение сигнала с последующим выделением из одного сигнала черенковского излучения, а из другого - сцинтилляционного излучения с долей черенковского путем пропускания каждого сигнала через свой узкополосный светофильтр, отличающийся один от другого спектральным диапазоном, преобразование сигналов в электрические, которые учитывают при обработке для определения характеристик ионизирующего излучения, отличающийся тем, что обработку электрических сигналов осуществляют с помощью аналогового вычитающего устройства, где производят вычитание одного сигнала из другого с последующей регистрацией: формы полученного сигнала, дозы за импульс, длительности, максимальной мощности без влияния черенковского излучения, причем на любом участке прохождения одного из сигналов до его преобразования в электрический или после осуществляют задержку этого сигнала для синхронизации прихода обоих преобразованных электрических сигналов на аналоговое вычитающее устройство.
2. Устройство регистрации характеристик ионизирующего излучения, содержащее сцинтиллятор, волоконно-оптический канал с раздвоением светового сигнала, два фотоприемника, причем на пути световых сигналов установлены два узкополосных светофильтра, один из которых обладает спектральной полосой, позволяющей пропускать свечение сцинтиллятора, а другой обладает спектральной полосой пропускания, отличной от спектральной полосы свечения сцинтиллятора, а также подключенное к выходам фотоприемников вычитающее устройство и регистратор электрических сигналов, отличающееся тем, что сцинтиллятор и фотоприемники имеют наносекундное временное разрешение, волоконно-оптический канал организован двумя параллельно расположенными оптическими кабелями, соединяющими сцинтиллятор и фотоприемники, кроме того, в устройство введен элемент задержки в виде дополнительного отрезка одного из оптических кабелей или в виде электрической линии задержки на выходе одного из фотоприемников, а вычитающее устройство является аналоговым с наносекундным временным разрешением.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что светофильтры установлены в разрывах оптических кабелей.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в разрывах оптических кабелей дополнительно установлены вставки из прозрачного материала.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что фотоприемники выполнены на основе фотодиодов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154932/28A RU2529447C2 (ru) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154932/28A RU2529447C2 (ru) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012154932A RU2012154932A (ru) | 2014-06-27 |
RU2529447C2 true RU2529447C2 (ru) | 2014-09-27 |
Family
ID=51215819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012154932/28A RU2529447C2 (ru) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2529447C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643219C1 (ru) * | 2017-04-13 | 2018-01-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Сцинтилляционный детектор для регистрации импульсного мягкого рентгеновского излучения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2008707C1 (ru) * | 1990-01-15 | 1994-02-28 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Оптическая линия задержки |
RU2126587C1 (ru) * | 1997-05-20 | 1999-02-20 | Курский государственный технический университет | Устройство автоматической подстройки девиации частоты |
JP2004012279A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | パルス間隔測定回路 |
US6744945B2 (en) * | 2000-06-19 | 2004-06-01 | Hitachi, Ltd. | Wavelength multiplexer and optical unit |
RU2414724C2 (ru) * | 2005-10-28 | 2011-03-20 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Способ и устройство для спектральной компьютерной томографии |
-
2012
- 2012-12-18 RU RU2012154932/28A patent/RU2529447C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2008707C1 (ru) * | 1990-01-15 | 1994-02-28 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Оптическая линия задержки |
RU2126587C1 (ru) * | 1997-05-20 | 1999-02-20 | Курский государственный технический университет | Устройство автоматической подстройки девиации частоты |
US6744945B2 (en) * | 2000-06-19 | 2004-06-01 | Hitachi, Ltd. | Wavelength multiplexer and optical unit |
JP2004012279A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | パルス間隔測定回路 |
RU2414724C2 (ru) * | 2005-10-28 | 2011-03-20 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Способ и устройство для спектральной компьютерной томографии |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643219C1 (ru) * | 2017-04-13 | 2018-01-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Сцинтилляционный детектор для регистрации импульсного мягкого рентгеновского излучения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012154932A (ru) | 2014-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0983486B1 (en) | Distributed sensing system | |
CN106767961B (zh) | 一种消除偏振光时域反射仪信号衰落的方法及装置 | |
CN201876324U (zh) | 分布式光纤拉曼温度传感器的双光源光路结构 | |
KR20120107242A (ko) | 광 스펙트로미터 기반 다채널 고속 물리량 측정 시스템 | |
RU2458325C1 (ru) | Способ измерения температурного распределения и устройство для его осуществления | |
RU2529447C2 (ru) | Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления | |
JPH04230812A (ja) | 光学スペクロスコピー・システム | |
Noah et al. | Readout scheme for the Baby-MIND detector | |
CN102156016A (zh) | 一种用于冲击波试验的快响应无源石英光纤压力传感器测量*** | |
Xia et al. | TDM interrogation of identical weak FBGs network based on delayed laser pulses differential detection | |
CN109347544B (zh) | 基于极低噪声近红外单光子探测***的光纤时域反射仪 | |
Deng et al. | A Geiger-mode APD photon counting system with adjustable dead-time and interchangeable detector | |
CN106908144B (zh) | 一种超微弱星光照度测量装置及方法 | |
RU2657135C1 (ru) | Устройство доплеровского измерителя скорости движущейся поверхности на основе интерферометра с волоконным вводом излучения | |
Whitmore et al. | Six orders of magnitude dynamic range in capillary electrophoresis with ultrasensitive laser-induced fluorescence detection | |
CN104158073A (zh) | 减少光纤耦合时域太赫***中的光纤拉伸诱导定时误差的***和方法 | |
Herrera et al. | High resolution automatic fault detection in a fiber optic link via photon counting otdr | |
CN211717662U (zh) | 一种自校准功能的分布式单模拉曼精准测温装置 | |
CN104792411A (zh) | 紫外激光能量的测量方法 | |
Mazur et al. | Impulse response measurement of a few-mode fiber using superconducting nanowire single-photon detectors | |
Whitten et al. | Fiber optic waveguides for time-of-flight optical spectrometry | |
US6912046B2 (en) | Instrument measuring chromatic dispersion in optical fibers | |
CN1302268C (zh) | 一种测量弱光光源拍频的方法及装置 | |
RU190705U1 (ru) | Лидар для зондирования атмосферы | |
CN111122007A (zh) | 一种自校准功能的分布式单模拉曼精准测温装置 |