RU2664928C1 - Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора - Google Patents
Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора 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
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к контролю параметров сцинтилляционного детектора. Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора содержит этапы, на которых одновременно измеряют амплитуды сигналов, формируемых при прохождении одиночных высокоэнергичных заряженных частиц через сцинтилляционный детектор, и координаты места прохождения каждой регистрируемой в нем частицы, после чего определяют зависимость амплитуды сигнала от места прохождения частицы, проводят контроль параметров путем сравнения измеренной амплитудно-координатной зависимости с рассчитанной аналогичной зависимостью для известных значений параметров, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора. Технический результат – расширение функциональных возможностей контроля параметров сцинтилляционного детектора, определяющих его светосбор после выполнения его сборки и в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
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.
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.
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.
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.
Однако этот способ направлен на калибровку соответствующих приборов и не позволяет определять параметры сцинтилляционного детектора, характеризующие в нем светосбор.
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.
Однако этот способ определяет эффективность сцинтилляционных детекторов годоскопа и также не позволяет определять параметры сцинтилляционного детектора, характеризующие в нем светосбор.
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.
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.
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.
В частном случае сравнение зависимостей проводится по критерию согласия Пирсона χ2.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Для детектора Д1 
=1.8, что при числе степеней свободы 2 показывает соответствие расчетных и экспериментальных данных. Для детектора Д2 
=1233.1, что показывает большое расхождение с расчетом, т.е. светосбор данного детектора не соответствует заявленным параметрам. Данный подход можно использовать не только для контроля изготовления и сборки детекторов, но и в процессе их эксплуатации, когда характеристики, характеризующие светосбор, могут меняться.
Таким образом, предлагаемый способ контроля параметров сцинтилляционного детектора позволяет контролировать параметры, определяющие светосбор сцинтилляционного детектора как после его сборки, так и в процессе эксплуатации.
Claims (2)
1. Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора, заключающийся в измерении амплитуд сигналов от сцинтилляционного детектора, отличающийся тем, что одновременно измеряют амплитуды сигналов, формируемых при прохождении одиночных высокоэнергичных заряженных частиц через сцинтилляционный детектор, и координаты места прохождения каждой регистрируемой в нем частицы, после чего определяют зависимость амплитуды сигнала от места прохождения частицы, проводят контроль параметров путем сравнения измеренной амплитудно-координатной зависимости с рассчитанной аналогичной зависимостью для известных значений параметров, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнение измеренной и рассчитанной зависимостей проводят по критерию согласия Пирсона χ2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664928C1 true RU2664928C1 (ru) | 2018-08-23 |
Family
ID=63286750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137027A RU2664928C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664928C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2794236C1 (ru) * | 2022-09-29 | 2023-04-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Комплекс для измерения световыхода сцинтилляционных стрипов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU240118A1 (ru) * | А. Я. Берловский, Е. П. Мохир, Ю. А. Цирлин , В. А. Швец Всесоюзный научно исследовательский институт монокристаллов | ВСЕСОЮЗНАЯ 1 л ПАТЕНТНО- ^ А '" ТЕХНИЧЕСКАЯ '" БИБЛИОТЕКА | ||
| SU667083A1 (ru) * | 1977-01-10 | 1980-08-15 | Предприятие П/Я Р-6496 | Способ определени эффективного показател поглощени (эпп) света в сцинтилл ционном детекторе |
| RU2365943C1 (ru) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ определения параметров сцинтилляционного детектора |
| 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/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU240118A1 (ru) * | А. Я. Берловский, Е. П. Мохир, Ю. А. Цирлин , В. А. Швец Всесоюзный научно исследовательский институт монокристаллов | ВСЕСОЮЗНАЯ 1 л ПАТЕНТНО- ^ А '" ТЕХНИЧЕСКАЯ '" БИБЛИОТЕКА | ||
| SU667083A1 (ru) * | 1977-01-10 | 1980-08-15 | Предприятие П/Я Р-6496 | Способ определени эффективного показател поглощени (эпп) света в сцинтилл ционном детекторе |
| RU2365943C1 (ru) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Способ определения параметров сцинтилляционного детектора |
| 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 (ru) * | 2022-09-29 | 2023-04-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Комплекс для измерения световыхода сцинтилляционных стрипов |
| RU2820601C1 (ru) * | 2024-02-19 | 2024-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lewis et al. | First measurements of beam backgrounds at SuperKEKB | |
| JP5027124B2 (ja) | パルス波形分析による単一トランスデューサ内同時発生放射線の検出のための方法及び装置 | |
| Autiero et al. | The electromagnetic calorimeter of the NOMAD experiment | |
| JP5746044B2 (ja) | 位置分解測定機器に入射する量子ビームの空間座標を取得する位置分解測定機器とその方法 | |
| Ieki et al. | Large-area MPPC with enhanced VUV sensitivity for liquid xenon scintillation detector | |
| CN104350576B (zh) | 用于辐射、特别是高能电磁辐射的检测器 | |
| CN108983281A (zh) | 用于测量待测闪烁体电子相对光产额的探测***及方法 | |
| WO2015173203A1 (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 (ru) | Способ контроля параметров сцинтилляционного детектора | |
| CN104515781A (zh) | X射线检查*** | |
| Masuda | Development and Experimental Study of the KOTO Detector System using Three KL Neutral Decay Modes | |
| TW201809722A (zh) | 計數方法以及放射線檢測裝置 | |
| Brice et al. | Photomultiplier tubes in the MiniBooNE experiment | |
| Unzueta et al. | Position sensitive alpha detector for an associated particle imaging system | |
| CN104516010A (zh) | X射线束流强度监控装置和x射线检查*** | |
| 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 (zh) | 一种基于pgnaa技术的地雷位置精确确定方法 | |
| 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 (ja) | 核医学イメージング装置及び解析システム | |
| RU2578048C1 (ru) | Устройство для радиационного измерения плотности |
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 |