RU2820601C1 - Method for monitoring state of multichannel scintillation detector - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: essence of the invention consists in the fact that the method of monitoring the state of the multichannel scintillation detector additionally comprises steps, at which the pulsed exposure is carried out with a uniform radiation field on the entire end surface of the multichannel detector, and control is carried out taking into account radiation intensity for each pulse and using calibration-normalization channels placed on the radiation axis.

EFFECT: faster monitoring of all channels of the assembled multichannel scintillation detector while ensuring measurement accuracy.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к контролю параметров сцинтилляционного детектора, и может быть использовано для контроля качества сборки многоканального 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 monitoring the parameters of a scintillation detector, and can be used to monitor the assembly quality of a multichannel scintillation detector and its condition under various operating conditions throughout its service life.

Сцинтилляционные детекторы на основе различных видов сцинтиллирующих материалов используются при регистрации ионизирующего излучения для научных и технических целей. 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 приборов и установок в различных условиях эксплуатации в течение всего срока службы для обеспечения высокой эффективности светосбора и работы самого детектора. Одно из основных требований, предъявляемых к многоканальному сцинтилляционному детектору - это исправность каждого канала. Сложность создания многоканальных детекторов заключается в их послойной структуре, затрудняющей процесс замены отдельного канала или модуля - доступ к нему требует частичной или полной разборки детектора. Каждый очередной компонент матрицы или слой многоканального сцинтилляционного детектора при сборке в детектор должны проверяться. Поэтому необходима проверка оптического тракта каждого канала на этапе изготовления и монтажа в многоканальный сцинтилляционный детектор, позволяющая произвести отбор модулей по параметрам и определить их оптимальное расположение в детекторе. В то же время замена отдельных элементов измерительных каналов затруднена вследствие высокой плотности их послойного монтажа. В сложных составных оптических системах каждый элемент вносит свое влияние на проходящий сигнал и может быть причиной его искажения. По этой причине при создании крупных экспериментальных комплексов процесс сборки неизбежно связан с контролем сборочных единиц. При установке узлов детектора могут возникнуть непреднамеренные повреждения компонентов вследствие ненормированного воздействия на них.Scintillation detectors based on various types of scintillating materials are used to detect ionizing radiation for scientific and technical purposes. An important characteristic of scintillation detectors is the efficiency of light collection of scintillation flash photons in the detector, which determines its sensitivity to ionizing radiation. Quality control of the assembly of a scintillation detector is necessary during its manufacture and use as part of instruments and installations under various operating conditions throughout its entire service life to ensure high efficiency of light collection and operation of the detector itself. One of the main requirements for a multichannel scintillation detector is the serviceability of each channel. The difficulty in creating multichannel detectors lies in their layer-by-layer structure, which makes it difficult to replace an individual channel or module - access to it requires partial or complete disassembly of the detector. Each successive component of the matrix or layer of a multichannel scintillation detector must be checked when assembled into a detector. Therefore, it is necessary to check the optical path of each channel at the stage of manufacturing and installation in a multichannel scintillation detector, which makes it possible to select modules according to parameters and determine their optimal location in the detector. At the same time, replacing individual elements of the measuring channels is difficult due to the high density of their layer-by-layer installation. In complex composite optical systems, each element has its own influence on the transmitted signal and can cause its distortion. For this reason, when creating large experimental complexes, the assembly process is inevitably associated with the control of assembly units. When installing detector components, unintentional damage to components may occur due to abnormal exposure.

Из области техники известен способ калибровки сцинтилляционного тракта, состоящего из сцинтилляционного детектора и канала передачи электрических импульсов на анализатор [Патент RU 2367978, МПК G01T 1/20, опубл. 20.09.2009 г]. Способ заключается в использовании последовательности эталонных световых импульсов, одна из которых подводится на вход оптического детектора сцинтилляционного тракта, а вторая последовательность, смещенная относительно первой по времени, поступает на сцинтиллятор, при этом 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. Данный способ позволяет осуществлять процесс калибровки в любой момент времени и определять вклад каждой составной части тракта регистрации в выявленную в процессе калибровки нестабильность.A method for calibrating a scintillation path, consisting of a scintillation detector and a channel for transmitting electrical pulses to the analyzer [Patent RU 2367978, IPC G01T 1/20, publ. September 20, 2009]. The method consists in using a sequence of reference light pulses, one of which is supplied to the input of the optical detector of the scintillation tract, and the second sequence, shifted relative to the first in time, is supplied to the scintillator, while at the output of the optical detector the energy spectrum of the first and second pulses is analyzed in relation to the original spectrum obtained during a single initial calibration using a reference calibration radioactive source. This method allows you to carry out the calibration process at any time and determine the contribution of each component of the recording path to the instability identified during the calibration process.

Однако в данном способе используют эталонный калибровочный радиоактивный источник (изотоп). Такой подход имеет свои недостатки, среди которых неудобство эксплуатации изотопного источника: его непрерывное излучение может быть поглощено защитным контейнером, где он хранится, но не прекращено, что вызывает сложности в транспортировке, хранении и организации безопасной работы, ограничивая область применения. А малое количество квантов на единицу времени потребует большое значение экспозиции, а значит - увеличит время проверки системы. Кроме того данный способ направлен на калибровку соответствующих приборов и не позволяет определять параметры сцинтилляционного детектора, характеризующие в нем светосбор.However, this method uses a reference calibration radioactive source (isotope). This approach has its drawbacks, including the inconvenience of operating the isotope source: its continuous radiation can be absorbed by the protective container where it is stored, but not stopped, which causes difficulties in transportation, storage and organization of safe operation, limiting the scope of application. A small number of quanta per unit of time will require a large exposure value, which means it will increase the system checking time. In addition, this method is aimed at calibrating the corresponding instruments and does not allow determining the parameters of the scintillation detector that characterize light collection in it.

Наиболее близким техническим решением, который принят в качестве прототипа, является способ контроля параметров сцинтилляционного детектора [Патент RU №2664928, МПК G01T 1/17, опубл. 23.08.2018 г], которым достигается относительная безопасность по сравнению с предыдущим аналогом.The closest technical solution, which was adopted as a prototype, is a method for monitoring the parameters of a scintillation detector [Patent RU No. 2664928, IPC G01T 1/17, publ. 08/23/2018], which achieves relative safety compared to the previous analogue.

Данный способ заключается в том, что измеряют амплитуды сигналов, формируемые при прохождении высокоэнергичных заряженных частиц импульсного излучения через сцинтилляционный детектор, с учетом координат места прохождения импульсов, и проводят контроль световыхода при данном воздействии излучения путем сравнения амплитудно-координатной зависимости с аналогичной зависимостью для известных значений световыхода, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора.This method consists in measuring the amplitudes of the signals generated during the passage of high-energy charged particles of pulsed radiation through a scintillation detector, taking into account the coordinates of the place where the pulses pass, and monitoring the light output for a given exposure to radiation by comparing the amplitude-coordinate dependence with a similar dependence for known values light output that determines the light collection of the scintillation detector.

В данном способе измеряют амплитуды сигналов при воздействии на сцинтилляционный детектор одиночных высокоэнергичных заряженных частиц импульсного излучения частиц космического происхождения, с учетом координат места прохождения частиц. В прототипе измеряют амплитуды одиночных высокоэнергичных заряженных частиц одновременно с координатами места прохождения каждой регистрируемой в детекторе частицы, а зависимость амплитуды сигнала от места прохождения частицы рассчитывают. При этом координаты места прохождения импульсов соответствуют положению вспомогательных детекторов в момент измерения амплитуды сигналов. Данный способ позволяет контролировать параметры, определяющие светосбор сцинтилляционного детектора как после его сборки, так и в процессе эксплуатации.In this method, the amplitudes of signals are measured when a scintillation detector is exposed to single high-energy charged particles of pulsed radiation from particles of cosmic origin, taking into account the coordinates of the place where the particles pass. In the prototype, the amplitudes of single high-energy charged particles are measured simultaneously with the coordinates of the place of passage of each particle registered in the detector, and the dependence of the signal amplitude on the place of passage of the particle is calculated. In this case, the coordinates of the place where the pulses pass correspond to the position of the auxiliary detectors at the moment of measuring the amplitude of the signals. This method allows you to control the parameters that determine the light collection of a scintillation detector both after its assembly and during operation.

Однако в прототипе речь идет об использовании одноканальной системы регистрации вспышки сцинтиллятора. Это в свою очередь делает невозможным одновременный контроль многоканальных систем. Проверка точек чувствительной области осуществляется пошагово. Процесс прохождения частицы через заданную область детектора носит вероятностный характер (в среднем на один квадратный сантиметр земной поверхности падает одна частица в минуту). При этом регистрация события происходит только в точке расположения вспомогательных детекторов. Таким образом, можно говорить о низкой оперативности данного способа контроля. Кроме того, для получения координатной зависимости световыхода данные обрабатывают с применением сложного математического аппарата, что может влиять на точность измерения. Природа космических лучей ограничивает область их применения в качестве источника излучения: ливни падают практически ортогонально к поверхности Земли, что делает невозможной проверку детекторов, расположенных на осях, отличных от вертикальной. Кроме того, разброс траекторий космических частиц уменьшает точность измерения параметров многоканальныхHowever, the prototype involves the use of a single-channel scintillator flash detection system. This in turn makes it impossible to simultaneously monitor multi-channel systems. Checking the points of the sensitive area is carried out step by step. The process of a particle passing through a given area of the detector is probabilistic in nature (on average, one particle falls per square centimeter of the earth’s surface per minute). In this case, the event is registered only at the location of the auxiliary detectors. Thus, we can talk about the low efficiency of this control method. In addition, to obtain the coordinate dependence of the light output, the data is processed using a complex mathematical apparatus, which can affect the measurement accuracy. The nature of cosmic rays limits their range of application as a radiation source: showers fall almost orthogonally to the Earth's surface, which makes it impossible to test detectors located on axes other than vertical. In addition, the spread of cosmic particle trajectories reduces the accuracy of measuring the parameters of multichannel

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение оперативности контроля одновременно всех каналов собранного многоканального сцинтилляционного детектора с обеспечением точности измерения.The technical result to which the claimed invention is aimed is to increase the efficiency of simultaneously monitoring all channels of the assembled multichannel scintillation detector while ensuring measurement accuracy.

Технический результат достигается тем, что способ контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора заключается в том, что измеряют амплитуды сигналов, формируемых при прохождении высокоэнергичных заряженных частиц импульсного излучения через сцинтилляционный детектор, с учетом координат места прохождения частиц, и проводят контроль световыхода при данном воздействии излучения путем сравнения амплитудно-координатной зависимости с аналогичной зависимостью для известных значений световыхода, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора, согласно изобретения импульсное воздействие осуществляют равномерным полем излучения на всю торцевую поверхность многоканального детектора, а контроль проводят с учетом интенсивности излучения для каждого импульса и с использованием калибровочно-нормировочных каналов, размещенных на оси излучения.The technical result is achieved by the fact that the method of monitoring the state of a multichannel scintillation detector consists in measuring the amplitudes of the signals generated during the passage of high-energy charged particles of pulsed radiation through the scintillation detector, taking into account the coordinates of the place where the particles pass, and monitoring the light output for a given exposure to radiation by comparison amplitude-coordinate dependence with a similar dependence for known values of the light output that determine the light collection of the scintillation detector, according to the invention, pulsed exposure is carried out with a uniform radiation field on the entire end surface of the multichannel detector, and control is carried out taking into account the radiation intensity for each pulse and using calibration and normalization channels, located on the radiation axis.

Осуществление импульсного воздействия равномерным полем излучения на всю торцевую поверхность многоканального детектора дает возможность получить при помощи единичного воздействия амплитудно-координатную зависимость параметров всех измерительных каналов многоканального сцинтилляционного детектора, повышая таким образом оперативность контроля одновременно всех каналов многоканального сцинтилляционного детектора. При этом равномерный характер пространственного распределения поля излучения на всю торцевую поверхность многоканального детектора позволяет считать одинаковыми условия измерений во всех каналах детектора, что обеспечивает точность измерения.Implementing a pulsed effect of a uniform radiation field on the entire end surface of a multichannel detector makes it possible to obtain, using a single impact, the amplitude-coordinate dependence of the parameters of all measuring channels of a multichannel scintillation detector, thus increasing the efficiency of simultaneously monitoring all channels of a multichannel scintillation detector. In this case, the uniform nature of the spatial distribution of the radiation field over the entire end surface of a multichannel detector makes it possible to consider the measurement conditions in all detector channels to be the same, which ensures measurement accuracy.

Проведение контроля с учетом интенсивности излучения для каждого импульса и с использованием калибровочно-нормировочных каналов, размещенных на оси излучения, дает возможность обеспечить точность проводимых измерений и сокращение числа требуемых измерений для достижения этой точности.Carrying out control taking into account the radiation intensity for each pulse and using calibration and normalization channels located on the radiation axis makes it possible to ensure the accuracy of the measurements and reduce the number of required measurements to achieve this accuracy.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия повышения оперативности контроля одновременно всех каналов собранного многоканального сцинтилляционного детектора с обеспечением точности измерения.Thus, the combination of all the above characteristics creates conditions for increasing the efficiency of simultaneously monitoring all channels of the assembled multichannel scintillation detector while ensuring measurement accuracy.

Кроме того, для повышения точности измерения в качестве калибровочно-нормировочных каналов используют каналы, выполненные из материала с низкой плотностью, например из пластика, что дает возможность не оказывать значительного влияния на энергию квантов излучения, исходящих из импульсного источника. Данные, полученные с каналов, помогают учесть разброс параметров импульсов излучения, вызванный особенностями конструкции источника излучения.In addition, to increase the measurement accuracy, channels made of low-density material, such as plastic, are used as calibration and normalization channels, which makes it possible not to have a significant effect on the energy of radiation quanta emanating from a pulsed source. Data obtained from the channels help to take into account the scatter in the parameters of radiation pulses caused by the design features of the radiation source.

Кроме того, для возможности определения корректного расположения каналов в многоканальном детекторе за счет выявления погрешностей подключения каналов и ошибок их сборки в детекторе воздействие осуществляют через сменные свинцовые тестовые объекты.In addition, to be able to determine the correct arrangement of channels in a multichannel detector by identifying channel connection errors and errors in their assembly in the detector, exposure is carried out through replaceable lead test objects.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention of features that distinguish it from the prototype allows us to consider it to meet the “novelty” condition.

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features contained in the distinctive part of the claims have not been identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention complies with the “inventive step” condition.

Изобретение иллюстрируется следующими изображениями:The invention is illustrated by the following images:

На фиг. 1 схематично представлено устройство, реализующее заявляемый способ контроля;In fig. 1 schematically shows a device that implements the proposed control method;

На фиг. 2 схематично представлено устройство, реализующее заявляемый способ контроля с использованием свинцового тестового объекта, например треугольника;In fig. 2 schematically shows a device that implements the inventive testing method using a lead test object, for example a triangle;

На фиг. 3 представлено графическое отображение отклика исправных каналов модулей, демонстрирующее качественную сборку модуля при установке тестового объекта в виде прямоугольника,In fig. Figure 3 shows a graphical display of the response of serviceable module channels, demonstrating the high-quality assembly of the module when installing a test object in the form of a rectangle,

На фиг. 4 представлено графическое отображение отклика исправных каналов модулей, демонстрирующее качественную сборку модуля при установки тестового объекта в виде треугольника;In fig. Figure 4 shows a graphical display of the response of serviceable module channels, demonstrating the high-quality assembly of the module when installing a test object in the form of a triangle;

На фиг. 5 представлено графическое отображение отклика каналов модулей при установке тестового объекта в виде прямоугольника, содержащее видимое смещение части полосы относительно вертикальной оси симметрии, что демонстрирует некорректную сборку оптического тракта;In fig. Figure 5 shows a graphical display of the response of the module channels when installing a test object in the form of a rectangle, containing a visible displacement of part of the strip relative to the vertical axis of symmetry, which demonstrates incorrect assembly of the optical path;

На фиг. 6 представлено графическое отображение отклика каналов модулей при установке тестового объекта в виде треугольника, содержащее видимое смещение частей фигуры от ожидаемых границ, что демонстрирует некорректную сборку оптического тракта, где диагональные линии боковых сторон треугольника приобрели явные пилообразные изломы;In fig. Figure 6 shows a graphical display of the response of the module channels when installing a test object in the form of a triangle, containing a visible displacement of parts of the figure from the expected boundaries, which demonstrates the incorrect assembly of the optical path, where the diagonal lines of the sides of the triangle have acquired obvious sawtooth kinks;

На фиг. 7 представлено графическое отображение отклика каналов модулей при установке тестового объекта в виде треугольника, содержащее видимое смещение частей фигуры от ожидаемых границ, что демонстрирует некорректную сборку оптического тракта, где верхняя часть треугольника имеет разрыв.In fig. Figure 7 shows a graphical display of the response of the module channels when installing a test object in the form of a triangle, containing a visible displacement of parts of the figure from the expected boundaries, which demonstrates incorrect assembly of the optical path, where the upper part of the triangle has a gap.

На фиг. 1-2 приняты следующие обозначения:In fig. 1-2 the following notations are adopted:

1 - источник тормозного излучения;1 - source of bremsstrahlung radiation;

2 - нормировочный датчик;2 - normalizing sensor;

3 - многоканальный сцинтилляционный детектор;3 - multichannel scintillation detector;

4 - блок регистрации;4 - registration block;

5 - компьютер;5 - computer;

6 - поток квантов тормозного излучения;6 - flux of bremsstrahlung radiation quanta;

7 - сменные свинцовые тестовые объекты;7 - replaceable lead test objects;

8 - защитный свинцовый кожух.8 - protective lead casing.

Стрелками обозначены линии связи функциональных узлов, где от управляющего компьютера 5 к источнику излучения 1 передается импульс запуска; от нормировочного датчика 2 к фотоприемникам блока регистрации 4 поступает свет, возникающий в сцинтилляционных волокнах во время импульса источника; от исследуемого оптического тракта детектора 3 к фотоприемникам блока регистрации 4 поступает свет, возникающий в сцинтилляционных кристаллах во время импульса источника; а между компьютером 5 и блоком регистрации 4 происходит обмен данными при помощи сетевого протокола Ethernet.The arrows indicate the communication lines of the functional units, where the trigger pulse is transmitted from the control computer 5 to the radiation source 1; from the normalizing sensor 2, the light generated in the scintillation fibers during the source pulse is supplied to the photodetectors of the recording unit 4; from the studied optical path of the detector 3 to the photodetectors of the recording unit 4, the light that appears in the scintillation crystals during the source pulse is supplied; and between the computer 5 and the recording unit 4, data exchange occurs using the Ethernet network protocol.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Первоначально на этапе сборки многоканального сцинтилляционного детектора (или его части) производят визуальный контроль поверхностей оптических соединителей каждого оптического тракта. Собранный оптический тракт многоканального сцинтилляционного детектора 3 (в виде матрицы) помещают в защитный кожух 7 из свинцового листа для ослабления воздействия рассеянного излучения на боковые поверхности кристаллов. Оптический тракт детектора 3 располагают на оси излучения источника тормозного излучения 1, в качестве которого используют импульсный рентгеновский генератор. Тормозное излучение является частным случаем ионизирующего излучения и характеризуется процессом торможения ускоренных частиц (электронов) в электрическом поле. Для однозначной калибровки каналов детектора 3 и отслеживания состояния источника излучения между детектором 3 и источником излучения 1 на оси излучения размещают нормировочный датчик 2, представляющий собой сборку калибровочно-нормировочных каналов в виде набора сцинтилляционных оптических волокон, размещаемых на выходном окне вакуумной камеры рентгеновской трубки. При помощи датчика 2 проводят контроль световыхода с учетом интенсивности излучения для каждого импульса (фиг. 1-2). Для повышения точности измерения в качестве чувствительной области датчика 2 (калибровочно-нормировочных каналов) используют каналы, выполненные из материала с низкой плотностью, например из пластика. Низкая плотность материала волокон нормировочного датчика 2 минимизирует их влияние на результаты измерений, повышая точность измерения.Initially, at the stage of assembling a multichannel scintillation detector (or its part), a visual inspection of the surfaces of the optical connectors of each optical path is carried out. The assembled optical path of the multichannel scintillation detector 3 (in the form of a matrix) is placed in a protective casing 7 made of lead sheet to weaken the effect of scattered radiation on the side surfaces of the crystals. The optical path of the detector 3 is located on the radiation axis of the bremsstrahlung radiation source 1, which is used as a pulsed X-ray generator. Bremsstrahlung is a special case of ionizing radiation and is characterized by the process of deceleration of accelerated particles (electrons) in an electric field. To unambiguously calibrate the channels of detector 3 and monitor the state of the radiation source, a normalizing sensor 2 is placed between the detector 3 and the radiation source 1 on the radiation axis, which is an assembly of calibration and normalization channels in the form of a set of scintillation optical fibers placed on the output window of the vacuum chamber of the X-ray tube. Using sensor 2, the light output is monitored taking into account the radiation intensity for each pulse (Fig. 1-2). To increase the measurement accuracy, channels made of low-density material, such as plastic, are used as the sensitive area of the sensor 2 (calibration and normalization channels). The low material density of the fibers of the normalizing sensor 2 minimizes their influence on the measurement results, increasing the measurement accuracy.

Для контроля состояния собранной матрицы сцинтилляционного детектора импульсное воздействие осуществляют равномерным полем излучения на всю торцевую поверхность послойно уложенной структуры многоканального детектора 3, и по интенсивности свечения полированного торца каждого волокна с помощью фотоприемника блока регистрации 4 оценивают отклик каналов для того, чтобы отбраковать модули детектора с неисправными элементами и составить карту оптимального размещения модулей в детекторе 3 с учетом их параметров. Интенсивность свечения элементов каждого оптического канала (фиг. 3) указывает на эффективность прохождения света до блока регистрации 4. Регистрацию осуществляют в автоматизированном режиме с помощью специализированного программного обеспечения управляющего компьютера 5.To monitor the condition of the assembled matrix of the scintillation detector, a pulsed effect is carried out with a uniform radiation field on the entire end surface of the layer-by-layer structure of the multichannel detector 3, and the glow intensity of the polished end of each fiber is used to evaluate the response of the channels using the photodetector of the recording unit 4 in order to reject detector modules with faulty ones. elements and draw up a map of the optimal placement of modules in detector 3, taking into account their parameters. The glow intensity of the elements of each optical channel (Fig. 3) indicates the efficiency of light transmission to the registration unit 4. Registration is carried out in an automated mode using specialized software of the control computer 5.

Таким образом, детектор 3 трижды подвергают воздействию равномерным полем импульсного излучения. В результате при помощи блока регистрации 4 измеряют амплитуды световых сигналов, формируемые при прохождении высокоэнергичных заряженных частиц импульсного излучения 6 через сцинтилляционный детектор 3, с учетом координат места прохождения частиц (расположения измерительных каналов). При данном воздействии излучения проводят контроль световыхода путем сравнения амплитудно-координатной зависимости с аналогичной зависимостью для известных значений световыхода, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора 3. Контроль проводят с учетом интенсивности излучения для каждого импульса и с использованием калибровочно-нормировочных каналов, размещенных на оси излучения.Thus, the detector 3 is exposed to a uniform pulsed radiation field three times. As a result, using the recording unit 4, the amplitudes of light signals generated during the passage of high-energy charged particles of pulsed radiation 6 through the scintillation detector 3 are measured, taking into account the coordinates of the place of passage of the particles (location of the measuring channels). For a given exposure to radiation, the light output is monitored by comparing the amplitude-coordinate dependence with a similar dependence for known values of the light output that determine the light collection of the scintillation detector 3. The control is carried out taking into account the radiation intensity for each pulse and using calibration and normalization channels located on the radiation axis.

Результаты измерений сохраняют в памяти компьютера 5 в числовом виде. Для осуществления возможности визуально обнаруживать дефекты сборки детектора 3 интерфейс специализированного программного обеспечения позволяет представлять выбранный массив данных в виде различных графических отображений, в том числе - контрастного пиксельного изображения с цветовым градиентом интенсивности сигнала (фиг. 3).The measurement results are stored in the computer memory 5 in numerical form. To make it possible to visually detect defects in the assembly of the detector 3, the specialized software interface allows you to present the selected data array in the form of various graphic displays, including a contrast pixel image with a color gradient of signal intensity (Fig. 3).

Неравномерность цветового обозначения элементов массива показывает относительный разброс параметров измерительных каналов. Определяют величину этого разброса и причину ослабления отдельных каналов или их групп с учетом технологии сборки многоканального детектора. В результате делается несколько важных выводов. Во-первых, наличие повреждений, причиной которых может быть отдельное волокно (фиг. 4) или целая группа волокон. Во-вторых, выполнение требований о равномерности отклика измерительных каналов. И, наконец, определяется общая эффективность светосбора исследуемого детектора 3. Результаты измерений позволяют определить оптимальный порядок расположения исправных частей модульного детектора в соответсвие с их параметрами, а также отправить на доработку части детектора с поврежденными измерительными каналами.The unevenness of the color designation of array elements shows the relative spread of the parameters of the measuring channels. The magnitude of this spread and the reason for the attenuation of individual channels or their groups are determined, taking into account the technology of assembling a multichannel detector. As a result, several important conclusions are drawn. Firstly, the presence of damage, which may be caused by a single fiber (Fig. 4) or a whole group of fibers. Secondly, fulfillment of the requirements for uniform response of measuring channels. And finally, the overall light collection efficiency of the studied detector 3 is determined. The measurement results make it possible to determine the optimal order of arrangement of serviceable parts of the modular detector in accordance with their parameters, as well as to send parts of the detector with damaged measuring channels for revision.

Для возможности определения корректного расположения каналов в многоканальном детекторе 3 за счет выявления погрешностей подключения каналов и ошибок их сборки в детекторе детектор 3 однократно подвергают воздействию импульсного излучения через установленные на торцевой поверхности детектора 3 со стороны источника излучения 1 сменные свинцовые тестовые объекты 7 (фиг. 2) простой геометрической формы. Ослабление части пучка тормозного излучения приведет к уменьшению амплитуд сигналов в перекрытых измерительных каналах. Простой геометрической формы сменных свинцовых тестовых объектов (треугольник и прямоугольник) достаточно, чтобы исключить два типа некорректной стыковки соединителей.To be able to determine the correct arrangement of channels in a multichannel detector 3 by identifying errors in the connection of channels and errors in their assembly in the detector, the detector 3 is once exposed to pulsed radiation through replaceable lead test objects 7 installed on the end surface of the detector 3 on the side of the radiation source 1 (Fig. 2 ) simple geometric shape. Attenuation of part of the bremsstrahlung radiation beam will lead to a decrease in the amplitudes of the signals in the blocked measuring channels. The simple geometric shape of the interchangeable lead test objects (triangle and rectangle) is sufficient to eliminate two types of incorrect connector mating.

Например, на фиг. 3 представлено графическое отображение отклика каналов модулей при установке тестового объекта в виде прямоугольника, содержащее видимое смещение части полосы относительно вертикальной оси симметрии, что демонстрирует некорректную сборку оптического тракта. Прямоугольная полоса располагается вдоль вертикальной оси симметрии модуля со смещением относительно нее. Искажение границ прямоугольника на контрастном изображении пикселей в интерфейсе позволяет обнаружить ошибку в подключении разъемов, соседствующих в одной «линии» матрицы детектора 3.For example, in FIG. Figure 3 shows a graphical display of the response of the module channels when installing a test object in the form of a rectangle, containing a visible displacement of part of the strip relative to the vertical axis of symmetry, which demonstrates incorrect assembly of the optical path. The rectangular strip is located along the vertical axis of symmetry of the module with an offset relative to it. Distortion of the boundaries of the rectangle in the contrast image of the pixels in the interface makes it possible to detect an error in the connection of connectors adjacent in the same “line” of the detector matrix 3.

Однако полоса не позволяет вычислить нарушение очередности соединителей «в столбце матрицы» детектора 3. Для этого используют свинцовый тестовый объект в виде треугольника. В случае дефекта графическое отображение отклика каналов модулей будет содержать видимое смещение частей фигуры от ожидаемых границ, что демонстрирует некорректную сборку оптического тракта, где на фиг. 6 диагональные линии боковых сторон треугольника приобрели явные пилообразные изломы, а на фиг. 7 - верхняя часть треугольника имеет разрыв. Выявленные дефекты свидетельствуют об ошибках сборки детектора 3 или нарушения порядка подключения к платам регистрации. Измерения позволяют найти сколы, загрязнения и прочие дефекты оптического тракта. Кроме того, определяются сбои, связанные с фото диодными матрицами.However, the strip does not allow one to calculate the violation of the order of connectors “in the matrix column” of detector 3. For this, a lead test object in the form of a triangle is used. In the event of a defect, the graphical display of the response of the module channels will contain a visible displacement of parts of the figure from the expected boundaries, which demonstrates incorrect assembly of the optical path, where in Fig. 6, the diagonal lines of the lateral sides of the triangle acquired obvious sawtooth breaks, and in Fig. 7 - the upper part of the triangle has a gap. The detected defects indicate errors in the assembly of detector 3 or a violation of the order of connection to the registration boards. Measurements allow you to find chips, dirt and other defects in the optical path. In addition, failures associated with photodiode arrays are determined.

Таким образом, данный способ позволяет оценивать исправность каждого оптического канала многоканального детектора по интенсивности отклика на заданное воздействие тормозным излучением, гарантируя исправность каждого канала многоканального модуля на этапе монтажа для исключения трудоемкого и дорогостоящего процесса замены каналов.Thus, this method makes it possible to evaluate the serviceability of each optical channel of a multichannel detector by the intensity of the response to a given effect of bremsstrahlung radiation, guaranteeing the serviceability of each channel of the multichannel module at the installation stage to eliminate the labor-intensive and expensive process of replacing channels.

Рассмотренный вариант выполнения изобретения был реализован на предприятии при проведении контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора, подтвердив оперативность и точность измерения заявляемого способа.The considered embodiment of the invention was implemented at the enterprise when monitoring the condition of a multichannel scintillation detector, confirming the efficiency and measurement accuracy of the proposed method.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:Thus, the information presented indicates that the following set of conditions are met when using the claimed invention:

- средство, воплощающее заявляемый способ при его осуществлении, 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 means embodying the claimed method during its implementation relates to the field of measurement technology, namely to monitoring the parameters of a scintillation detector, and can be used to monitor the assembly quality of a scintillation detector and its condition under various operating conditions throughout its service life;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для обеспечения повышения оперативности контроля одновременно всех каналов собранного многоканального сцинтилляционного детектора с обеспечением точности измерения;- the means embodying the claimed invention during its implementation is intended to improve the efficiency of simultaneously monitoring all channels of the assembled multichannel scintillation detector while ensuring measurement accuracy;

- для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed method in the form in which it is characterized in the claims, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described in the application and known before the priority date.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Consequently, the claimed invention meets the condition of “industrial applicability”.

Claims (3)

1. Способ контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора заключается в том, что измеряют амплитуды сигналов, формируемых при прохождении высокоэнергичных заряженных частиц импульсного излучения через сцинтилляционный детектор, с учетом координат места прохождения частиц, и проводят контроль световыхода при данном воздействии излучения путем сравнения амплитудно-координатной зависимости с аналогичной зависимостью для известных значений световыхода, определяющих светосбор сцинтилляционного детектора, отличающийся тем, что импульсное воздействие осуществляют равномерным полем излучения на всю торцевую поверхность многоканального детектора, а контроль проводят с учетом интенсивности излучения для каждого импульса и с использованием калибровочно-нормировочных каналов, размещенных на оси излучения.1. The method for monitoring the state of a multichannel scintillation detector consists in measuring the amplitudes of the signals generated during the passage of high-energy charged particles of pulsed radiation through the scintillation detector, taking into account the coordinates of the place of passage of the particles, and monitoring the light output for a given exposure to radiation by comparing the amplitude-coordinate dependence with a similar dependence for known values of the light output that determine the light collection of the scintillation detector, characterized in that the pulsed effect is carried out with a uniform radiation field on the entire end surface of the multichannel detector, and control is carried out taking into account the radiation intensity for each pulse and using calibration and normalization channels located on radiation axis. 2. Способ контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора по п.1, отличающийся тем, что в качестве калибровочно-нормировочных каналов используют каналы, выполненные из материала с низкой плотностью, например, из пластика.2. A method for monitoring the condition of a multichannel scintillation detector according to claim 1, characterized in that channels made of low-density material, for example, plastic, are used as calibration and normalization channels. 3. Способ контроля состояния многоканального сцинтилляционного детектора по п.1, отличающийся тем, что воздействие осуществляют через сменные свинцовые тестовые объекты.3. A method for monitoring the condition of a multichannel scintillation detector according to claim 1, characterized in that the effect is carried out through replaceable lead test objects.