RU2664928C1 - Method for monitoring parameters of scintillation detector - Google Patents
Method for monitoring parameters of scintillation detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664928C1 RU2664928C1 RU2017137027A RU2017137027A RU2664928C1 RU 2664928 C1 RU2664928 C1 RU 2664928C1 RU 2017137027 A RU2017137027 A RU 2017137027A RU 2017137027 A RU2017137027 A RU 2017137027A RU 2664928 C1 RU2664928 C1 RU 2664928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scintillation detector
- parameters
- dependence
- scintillation
- passage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к контролю параметров сцинтилляционного детектора, и может быть использовано для контроля качества сборки сцинтилляционного детектора и его состояния в различных условиях эксплуатации в течение всего срока службы.The invention relates to the field of measurement technology, namely, to control the parameters of the scintillation detector, and can be used to control the quality of the assembly of the scintillation detector and its condition under various operating conditions during the entire service life.
Сцинтилляционные детекторы, на основе различных видов сцинтиллирующих материалов, используются при регистрации ионизирующего излучения для научных и технических целей как в наземных, так и космических измерениях. Особенно широко применяются пластиковые сцинтилляционные детекторы благодаря их технологичности при изготовлении практически любых форм и размеров. Важной характеристикой сцинтилляционных детекторов является эффективность светосбора фотонов сцинтилляционной вспышки в детекторе, определяющая его чувствительность к ионизирующим излучениям.Scintillation detectors, based on various types of scintillating materials, are used in the registration of ionizing radiation for scientific and technical purposes in both ground and space measurements. Plastic scintillation detectors are especially widely used due to their manufacturability in the manufacture of almost any shape and size. An important characteristic of scintillation detectors is the efficiency of photon collection of scintillation flash photons in the detector, which determines its sensitivity to ionizing radiation.
Контроль качества сборки сцинтилляционного детектора необходим при его изготовлении и использовании в составе мобильных приборов и установок в различных условиях эксплуатации в течение всего срока службы для обеспечения высокой эффективности светосбора и работы самого детектора.Assembly quality control of a scintillation detector is necessary during its manufacture and use as a part of mobile devices and installations under various operating conditions during the entire service life to ensure high light collection and operation of the detector itself.
Известен способ калибровки сцинтилляционного тракта (Патент RU 2367978, 21.01.2008), состоящего из сцинтилляционного детектора и канала передачи электрических импульсов на анализатор. Способ заключается в использовании последовательности эталонных световых импульсов, один из которых подводится на вход оптического детектора сцинтилляционного тракта, а второй, смещенный относительно первого, поступает на сцинтиллятор.A known method of calibrating the scintillation path (Patent RU 2367978, 01/21/2008), consisting of a scintillation detector and a channel for transmitting electrical pulses to the analyzer. The method consists in using a sequence of reference light pulses, one of which is fed to the input of the optical detector of the scintillation tract, and the second, offset from the first, is fed to the scintillator.
Однако этот способ направлен на калибровку соответствующих приборов и не позволяет определять параметры сцинтилляционного детектора, характеризующие в нем светосбор.However, this method is aimed at calibrating the corresponding devices and does not allow to determine the parameters of the scintillation detector, characterizing the light collection in it.
Известен способ калибровки мюонных годоскопов (Патент RU 2461903, 20.09.2012), в котором производится оценка эффективности срабатывания отдельных сцинтилляционных детекторов годоскопа с использованием регистрации треков мюонов, рождающихся при взаимодействии космических лучей с атмосферой.A known method of calibrating muon hodoscopes (Patent RU 2461903, 09/20/2012), which evaluates the response of individual scintillation hodoscope detectors using registration of muon tracks generated by the interaction of cosmic rays with the atmosphere.
Однако этот способ определяет эффективность сцинтилляционных детекторов годоскопа и также не позволяет определять параметры сцинтилляционного детектора, характеризующие в нем светосбор.However, this method determines the effectiveness of hodoscope scintillation detectors and also does not allow determining the parameters of the scintillation detector characterizing light collection in it.
Наиболее близким техническим решением, который принят в качестве прототипа, является способ определения параметров сцинтилляционного детектора (Патент RU 2365943, 27.08.2009) путем контроля амплитуд двух задержанных выходных импульсов фотоприемника от двух соответствующих источников света, первый из которых освещает фотокатод фотоприемника, вторым источником света возбуждают люминесценцию сцинтиллятора, который устанавливают через иммерсионный слой на подложку фотокатода фотоприемника, при этом выбирают спектр излучения второго источника света ниже нижней границы спектра люминесценции сцинтиллятора, при этом спектр излучения первого источника света выбирают соответствующим эффективной длине люминесценции сцинтиллятора. Этот способ позволяет контролировать только оптический контакт между сцинтиллятором и фотоэлектронным умножителем и не позволяет контролировать параметры, определяющие светосбор сцинтиллятора: длину поглощения, качество и тип покрытие его граней, т.е. качество сборки сцинтилляционного детектора в целом.The closest technical solution, which is adopted as a prototype, is a method for determining the parameters of a scintillation detector (Patent RU 2365943, 08.27.2009) by controlling the amplitudes of two delayed output pulses of the photodetector from two corresponding light sources, the first of which illuminates the photodetector cathode, the second light source excite the luminescence of the scintillator, which is installed through the immersion layer on the substrate of the photocathode of the photodetector, while the radiation spectrum of the second source is selected light below the lower boundary of the luminescence spectrum of the scintillator, while the radiation spectrum of the first light source is selected corresponding to the effective luminescence length of the scintillator. This method allows you to control only the optical contact between the scintillator and the photomultiplier and does not allow you to control the parameters that determine the scintillator light collection: absorption length, quality and type of coating of its faces, i.e. build quality of the scintillation detector as a whole.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей контроля параметров сцинтилляционного детектора, определяющих его светосбор (длину поглощения, качество и тип покрытие граней сцинтиллятора, оптический контакт между сцинтиллятором и фотоприемником) после выполнения его сборки и в процессе эксплуатации.The technical result consists in expanding the functionality of monitoring the parameters of the scintillation detector, which determine its light collection (absorption length, quality and type of coating of the scintillator faces, optical contact between the scintillator and the photodetector) after its assembly and during operation.
Указанный технический результат достигается тем, что осуществляются одновременно измерения амплитуды сигналов, формируемых при прохождении одиночных высокоэнергичных заряженных частиц через сцинтилляционный детектор, и координаты места прохождения каждой регистрируемой в нем частицы для различных точек сцинтиллятора, после чего определяют зависимость амплитуды сигнала от места прохождения частицы, проводят контроль параметров путем сравнения измеренной амплитудно-координатной зависимости с рассчитанной аналогичной зависимостью с использованием реальной конфигурации исследуемого сцинтилляционного детектора и известных значений параметров, определяющих его светосбор: длина поглощения сцинтиллятора, качество и тип покрытия его граней, оптический контакт между сцинтиллятором и фотоприемником.The indicated technical result is achieved by simultaneously measuring the amplitude of the signals generated by the passage of single high-energy charged particles through the scintillation detector, and the coordinates of the passage of each particle recorded in it for different points of the scintillator, after which the dependence of the signal amplitude on the passage of the particle is determined, control of parameters by comparing the measured amplitude-coordinate dependence with the calculated similar dependence w using the actual configuration of the test scintillation detector and the known values of the parameters determining its light harvesting: the absorption length of the scintillator, the quality and type of the coating of its faces, the optical contact between the scintillator and the photodetector.
В частном случае сравнение зависимостей проводится по критерию согласия Пирсона χ2.In the particular case, the comparison of the dependences is carried out according to the Pearson agreement criterion χ 2 .
Ниже приведен конкретный пример реализации предлагаемого способа контроля параметров сцинтилляционного детектора. В качестве регистрируемых высокоэнергичных заряженных частиц используются потоки высокоэнергичных мюонов атмосферного происхождения (Е>1 ГэВ), образованные при взаимодействии космических лучей с земной атмосферой.The following is a specific example of the implementation of the proposed method for controlling the parameters of a scintillation detector. High-energy muons of atmospheric origin (E> 1 GeV) formed by the interaction of cosmic rays with the Earth’s atmosphere are used as registered high-energy charged particles.
На фиг. 1 представлена общая схема проведения измерений амплитудно-координатной зависимости для контролируемого сцинтилляционного детектора с использованием потока атмосферных мюонов. Схема состоит из сцинтилляционного детектора 1, состоящего из сцинтиллятора 2 и фотоприемника 3, двух вспомогательных детекторов частиц 4, между которыми находится калибруемый сцинтилляционный детектор 1. Имеется возможность перемещения вспомогательных детекторов 4 вдоль оси X. Выход сцинтилляционного детектора 1 с фотоприемника 3 соединен с входом схемы измерения и оцифровки амплитуды импульса 6. Вспомогательные детекторы 4 соединены через схему совпадений 5 со вторым из входов схемы измерения и оцифровки амплитуды импульса 6. Выход схемы измерения и оцифровки амплитуды импульса 6 соединен через контроллер 7 с компьютером 8.In FIG. Figure 1 shows the general scheme for measuring the amplitude-coordinate dependence for a controlled scintillation detector using an atmospheric muon flux. The circuit consists of a
Устройство работает следующим образом. При пролете мюона через вспомогательные детекторы 4 и сцинтилляционный детектор 1 сигнал с выхода фотоприемника 3 поступает на схему измерения и оцифровки амплитуды импульса, как и от схемы совпадения 5. Оцифрованное значение амплитуды сигнала сцинтилляционного детектора 1 через контроллер 7 поступает на компьютер 8.The device operates as follows. When the muon passes through
В процессе измерений происходит накопление информации об амплитудах сигналов от сцинтилляционного детектора 1, регистрируемых при прохождении мюонов, строится амплитудный спектр, определяются максимум в спектре и значение амплитуды, соответствующей этому максимуму. Вспомогательные детекторы позволяют локализовать место прохождения мюонов через сцинтилляционный детектор 1. Одновременное перемещение двух вспомогательных детекторов 4 вдоль оси X по поверхности контролируемого сцинтилляционного детектора 1 позволяет определить зависимость амплитуды сцинтилляционного сигнала от места прохождения через него заряженной частицы.In the measurement process, information is accumulated on the amplitudes of the signals from the
Расчет зависимости амплитуды сигнала сцинтилляционного детектора 1 от места прохождения через него заряженной частицы проводится моделированием распространения образовавшихся при взаимодействии заряженной частицы с веществом сцинтиллятора фотонов сцинтилляционной вспышки методом Монте-Карло с учетом реальной конфигурации сцинтилляционного детектора и размещенных в нем элементов (сцинтиллятора, фотоприемника, световода, светоотражающего покрытия). Моделируется распространение каждого фотона сцинтилляционной вспышки в детекторе от места образования до фотоприемника, а именно: попадание фотона на окно соединения сцинтиллятора 2 и фотоприемника 3, или его поглощение в процессе распространения. Для этого рассчитывается траектория фотона с использованием известных параметров сцинтилляционного детектора, влияющих на распространение в нем света: длины поглощения света сцинтилляционной вспышки в сцинтилляторе с учетом ее спектральной зависимости, эффективности светоотражения граней и покрытия сцинтиллятора, размещенного в конструкции детектора.The dependence of the amplitude of the signal of the
В Таблице 1 представлены результаты рассчитанной амплитудно-координатной зависимости для известных параметров сцинтилляционного детектора: сцинтиллятор размером 10×10×1 см3, длина поглощения 160 см (ВС-404, фирма Bicron), светоотражательная эффективность покрытия - 0.82, фотоприемник (ФЭУ, Hamamatsu R5611-01А). Также приводятся измеренные амплитуды сигналов от детекторов Д1 и Д2 после их сборки. Сравниваются расчетные значения амплитуд сигналов с двумя экспериментальными наборами данных в рассматриваемом случае по критерию согласия Пирсона χ2 (как пример реализации заявляемого способа).Table 1 presents the results of the calculated amplitude-coordinate dependence for the known parameters of the scintillation detector: a scintillator measuring 10 × 10 × 1 cm 3 , absorption length 160 cm (BC-404, Bicron), reflective coating efficiency - 0.82, photodetector (PMT, Hamamatsu R5611-01A). The measured amplitudes of the signals from the detectors D1 and D2 after their assembly are also presented. The calculated values of the signal amplitudes are compared with two experimental data sets in the case under consideration according to the Pearson agreement criterion χ 2 (as an example of the implementation of the proposed method).
Для детектора Д1 
Таким образом, предлагаемый способ контроля параметров сцинтилляционного детектора позволяет контролировать параметры, определяющие светосбор сцинтилляционного детектора как после его сборки, так и в процессе эксплуатации.Thus, the proposed method for controlling the parameters of the scintillation detector allows you to control the parameters that determine the light collection of the scintillation detector both after its assembly and during operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Method for monitoring parameters of scintillation detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Method for monitoring parameters of scintillation detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664928C1 true RU2664928C1 (en) | 2018-08-23 |
Family
ID=63286750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Method for monitoring parameters of scintillation detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664928C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2794236C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-04-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Complex for measuring the light yield of scintillation strips |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU240118A1 (en) * | А. Я. Берловский, Е. П. Мохир, Ю. А. Цирлин , В. А. Швец Всесоюзный научно исследовательский институт монокристаллов | ALL-UNION 1 L PATENT- ^ A '"TECHNICAL'" LIBRARY | ||
| SU667083A1 (en) * | 1977-01-10 | 1980-08-15 | Предприятие П/Я Р-6496 | Method of determining effective light absorption in scintillation detector |
| RU2365943C1 (en) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Way of determination of scintillation detector parametres |
| US9696434B2 (en) * | 2015-06-04 | 2017-07-04 | Toshiba Medical Systems Corporation | Scintillator array test method, apparatus, and system |
-
2017
- 2017-10-20 RU RU2017137027A patent/RU2664928C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU240118A1 (en) * | А. Я. Берловский, Е. П. Мохир, Ю. А. Цирлин , В. А. Швец Всесоюзный научно исследовательский институт монокристаллов | ALL-UNION 1 L PATENT- ^ A '"TECHNICAL'" LIBRARY | ||
| SU667083A1 (en) * | 1977-01-10 | 1980-08-15 | Предприятие П/Я Р-6496 | Method of determining effective light absorption in scintillation detector |
| RU2365943C1 (en) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Way of determination of scintillation detector parametres |
| US9696434B2 (en) * | 2015-06-04 | 2017-07-04 | Toshiba Medical Systems Corporation | Scintillator array test method, apparatus, and system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2794236C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-04-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Complex for measuring the light yield of scintillation strips |
| RU2820601C1 (en) * | 2024-02-19 | 2024-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for monitoring state of multichannel scintillation detector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lewis et al. | First measurements of beam backgrounds at SuperKEKB | |
| JP5027124B2 (en) | Method and apparatus for detection of co-generated radiation in a single transducer by pulse waveform analysis | |
| Autiero et al. | The electromagnetic calorimeter of the NOMAD experiment | |
| JP5746044B2 (en) | Position-resolved measuring instrument and method for acquiring spatial coordinates of a quantum beam incident on the position-resolved measuring instrument | |
| Ieki et al. | Large-area MPPC with enhanced VUV sensitivity for liquid xenon scintillation detector | |
| CN104350576B (en) | For radiating, particularly high-energy electromagnetic radiation detector | |
| CN108983281A (en) | For measuring detection system and method for the scintillator electronics to be measured with respect to photoyield | |
| EP3143432A1 (en) | Gain stabilization of photomultipliers | |
| Avrorin et al. | An experimental string of the NT1000 Baikal neutrino telescope | |
| An et al. | The performance of a prototype array of water Cherenkov detectors for the LHAASO project | |
| RU2664928C1 (en) | Method for monitoring parameters of scintillation detector | |
| CN104515781A (en) | X-ray inspection system | |
| Masuda | Development and Experimental Study of the KOTO Detector System using Three KL Neutral Decay Modes | |
| TW201809722A (en) | Counting method and radiation detection apparatus | |
| Brice et al. | Photomultiplier tubes in the MiniBooNE experiment | |
| Unzueta et al. | Position sensitive alpha detector for an associated particle imaging system | |
| CN104516010A (en) | X-ray beam intensity monitoring device and X-ray inspection system | |
| Berra et al. | LYSO crystal calorimeter readout with silicon photomultipliers | |
| Wang et al. | A phoswich design using real-time rise time discrimination for Compton suppression of LaBr3: Ce detector | |
| CN109655929B (en) | Method for accurately determining land mine position based on PGNAA technology | |
| Luo et al. | Design & Optimization of the HV divider for JUNO 20-inch PMT | |
| Khokhlov et al. | Muon calibration of the cherenkov water detector NEVOD | |
| Presti et al. | Design and characterization of a real time, large area, high spatial resolution particle tracker based on scintillating fibers | |
| WO2012020683A1 (en) | Nuclear medicine imaging device and analysis system | |
| RU2578048C1 (en) | Device for radiation density measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20181025 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191021 |