Винахід відноситься до галузі ядерної фізики, атомної техніки та промисловості, біофізики та медицини, фізики космічних променів, зокрема до створення високоефективних сцинтиляційних детекторів. Сутність винаходу полягає в тому, що в сцинтиляційному детекторі кожен перетворювач випромінювання оптично ізольований від сусідніх перетворювачів за допомогою пористої структури з відбивають світло стінками, світлоперевипромінювальні волокна, покриті світловідбиваючим матеріалом, проходять через ребра пористої структури в області геометричного центру. , а в корпусі детектора виконано отвір для заливки сцинтилятора та встановлений клапан для наповнення тиску. Технічний результат - підвищення ефективності реєстрації швидких нейтронів та гамма-квантів при роботі у змішаних нейтрон-гамма-радіаційних полях. 1 з.п. ф-ли, 5 іл.
Малюнки до патенту Україна 2444762
Винахід відноситься до галузі створення сегментованих детекторних модулів, реєстрації іонізуючих випромінювань, виявлення джерел радіоактивних випромінювань, визначення напрямку на них та їх ідентифікації, може застосовуватися в установках, призначених для виявлення радіоактивних джерел, речовин, що діляться, у фізичних дослідженнях.
Відомий позиційно-чутливий детектор нейтронів, що складається з кварцової труби, заповненої рідким сцинтилятором, складається з кварцового контейнера довжиною 100 см прямокутного перерізу 11,5*6 см, заповненого рідким сцинтилятором NE-213, і двох ФЕУ типу RCA 8 . Nuclear Instruments and Methods 185 (1981), p.165-174. Недоліками цього пристрою є з'єднання ФЕУ та кварцового контейнераскладом AV 138 та HV 998 (ФРН). ФЕУ приклеєні до торців кварцового контейнера. З'єднання не є розбірним і при виході з ладу одного з елементів конструкції (наприклад, ФЕУ, вартість якого висока - 2000 $), детектор не придатний до роботи і немає можливості заміни елементів конструкції.
Відомий позиційно-чутливий детектор нейтронів, що складається з кварцової труби, заповненої рідким сцинтилятором, і двох ФЕУ, розташованих по торцях пристрою, поміщених у кожух, в якому ФЕУ мають безпосередній контакт із сцинтилятором. Між кварцовою трубою і ФЕУ встановлено розбірне ущільнення, виконане з використанням двосторонніх фланців і стійкого до рідких вуглеводнів пластику, розташованого між фланцями, а розширювальна камера, розташована над кварцовою трубою, має тефлонову заглушку з клапаном, що знаходиться в ній, ущільненням розширення сцинтилятора. Патент України № 2087923, МПК: G01Т /204, 1997 р.
Відомий сцинтиляційний детектор, що містить N перетворювачів випромінювання з закріпленими на них рядами світлоперевипромінювальних волокон і фотоприймачі, в якому перетворювачі випромінювання розташовані в точках перетину тривимірної координатної сітки, кожен перетворювач випромінювання послідовно з'єднаний з сусідніми перетворювачами ня з оптичним контактом, перетворювачі випромінювання та лінійні світлоперевипромінюючі елементи покриті світловідбивним та світлозахисним матеріалами. Патент України на корисну модель № 92970, G01T 1/20, 2010. Прототип.
Недоліком прототипу є низька ефективність реєстрації швидких нейтронів через відбракування багаторазових актів розсіювання, що сталися за участювуглецю; низька ефективність реєстрації швидких нейтронів і гамма-квантів під час роботи у змішаних нейтрон-гамма-полях у зв'язку з виключенням із розгляду подій з часом між послідовними актами розсіювання менше деякого, що визначається технічним рівнем розвитку електроніки (порядку 0, 1 нс); висока вартість електронних вузлів детектора, що забезпечують вимірювання часових інтервалів між послідовними актами розсіювання частки, що реєструється.
Даний винахід усуває зазначені недоліки аналога та прототипу.
Технічним результатом винаходу є збільшення ефективності реєстрації швидких нейтронів і гамма-квантів при роботі в змішаних нейтрон-гамма-радіаційних полях, виключення складної та дорогої електроніки для поділу нейтронного сигналу та сигналу, викликаного гамма-квантами, і, отже, зменшення вартості детектора.
Технічний результат досягається тим, що в сцинтиляційному детекторі, що містить N перетворювачів випромінювання, розташованих у точках перетину тривимірної координатної сітки, із закріпленими на них рядами світлоперевипромінювальних волокон і фотоприймачі, послідовно з'єднані з сусідніми перетворювачами з допомогою схрещених світлоперевипромінювання сусідніх перетворювачів випромінювання комірчастою структурою з відбивають світло стінками і отворами для розташування світлоперевипромінюючих волокон, покритих світловідбивним матеріалом, комірки структури заповнені рідким сцинтилятором, а в корпусі детектора виконано отвір для заливки сцинтиллятора Кожен шар комірчастої структури складається з двох частин з отворами, розташованими в місці їх контакту, а світлоперевипромінювальніволокна прокладені через ребра комірчастої структури області геометричного центру перетворювачів.
Сутність винаходу пояснюється фіг.1-5.
На фіг.1 схематично представлена збірка, що складається з 3-х шарів комірчастої структури детектора, встановлених один над одним, де 1 - нижня половина одного шару комірчастої структури детектора, 2 - отвори в ребрах комірчастої структури для світлоперевипромінюючих волокон, 3 - верхня шару пористої структури детектора, 4 - світлоперевипромінювальні волокна, 5 - світловідбиваючі шари, розташовані по обидва боки кожного шару пористої структури, 6 - отвори для кріплення світлоперевипромінюючих волокон у рамці, 7 - рамка для кріплення частин 3 Шари встановлюються в герметичний для рідкого сцинтилятора та атмосферного повітря корпус (на Фіг.1 не показаний).
На фіг.2 схематично представлений шар пористої структури детектора при зовнішньому розташуванні на ньому світлоперевипромінювальних волокон, де 1 - шар пористої структури детектора, 2 - отвори в ребрах пористої структури для світлоперевипромінюючих волокон, 4 - світлоперевипромінювальні.
На фіг.2 б схематично представлений шар пористої структури детектора, де 1 - нижня половина одного шару пористої структури детектора, 2 - отвори в ребрах пористої структури для світлоперевипромінюючих волокон, 3 - верхня половина одного шару пористої структури детектора, 4 - Світловідбиваючий шар, що розділяє суміжні шари комірчастої структури.
На фіг.3 частково представлена нижня половина одного шару, де 1 - нижня половина одного шару пористої структури детектора, 2 - отвори в ребрах комірчастої структури для світлоперевипромінюючих волокон, 4 - світлоперевипромінювальні волокна, 6 - отворидля кріплення світлоперевипромінюючих волокон у рамці 7, 7 - рамка для фіксації положення верхньої 1 і нижньої 3 половин комірчастої структури і світлоперевипромінюючих волокон 4, 8 - пази в рамці 7 для фіксації положення нижньої 1 і верхньої 3 половин одного шару.
На фіг.4 схематично представлений вид зверху на рамку 7, що служить для кріплення схрещених спектрозміщувальних волокон, 6 - отвори для кріплення для кріплення частин комірчастої структури та світлоперевипромінюючих волокон, 8 - пази в корпусі для фіксації положення комірчастої структури.
Стінки комірчастої структури виконані зі світловідбиваючого матеріалу або вкриті ним. Це збільшує амплітуду сигналу, що реєструється. З метою збільшення сцинтиляційного сигналу за рахунок кращого світлозбору фотонів, що виникли в рідкому сцинтиляторі, світлоперевипромінювальні волокна 4 розташовані по діагоналях осередків в області геометричного центру. Таке розташування світлоперевипромінюючих волокон 4 призводить до збільшення амплітуди сигналу, що реєструється майже в 3 рази. У корпусі з матеріалу непроникного для світла детектор збирають пошарово.
Кожен шар складається з двох частин комірчастої структури 1 і 3, закріплених у рамці 7 зі спектрозміщувальними волокнами 4, і двох шарів світловідбиваючого шару 5, розташованих по обидва боки від зібраної комірчастої структури. Для фіксації половин шарів пористої структури 1 і 3 одного шару пористої структури та кріплення світлоперевипромінюючих волокон 4 у рамці 7 виконані отвори 6 та пази 8. Кількість шарів, кількість осередків у кожному шарі та їх розмір визначаються технічними вимогами до детектора. Шари комірчастої структуривстановлюють в корпус детектора (на фігурах не показаний), який служить направляючими для кожного шару детектора при його складанні, фіксує положення шарів і є ємністю для рідкого сцинтилятора. У корпусі виконано отвір для заливки сцинтилятора та клапан для надлишкового тиску. Корпус герметичний по відношенню до навколишньої атмосфери для запобігання окисленню сцинтилятора, що призводить до погіршення його сцинтиляційних властивостей. Залежно від в'язкості рідкого сцинтилятора його заливають у корпус пошарово після установки нижньої 1 і верхньої 3 половин одного шару до установки світловідбиваючого шару 5 або після встановлення корпус всіх шарів детектора. У разі рідкий сцинтилятор проникає в комірки детектора через отвори 2 в ребрах комірчастої структури. При виникненні сцинтиляційного спалаху в рідкому сцинтиляторі одного з осередків фотони від цього спалаху потрапляють у два схрещуються світлоперевипромінюючих волокна 4, де перевипромінюються і поширюються по світлоперевипромінювальним волокнам 4 до їх торців за рахунок повного внутрішньо. на торці світлоперевипромінюючих волокон 4, реєструють фотодетекторами (на фігурах не вказані), як яких використані двокоординатні ФЕУ або напівпровідникові фотодіоди. Положення осередку, в якому відбувся сцинтиляційний спалах, визначають за номерами світлоперевипромінюючих волокон 4 (фотодетекторів), на яких сигнал з'явився практично одночасно.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Сцинтиляційний детектор, що містить N перетворювачів випромінювання, розташованих у точках перетину тривимірної координатної сітки, із закріпленими на них рядами світлоперевипромінюючих волокон і фотоприймачі, послідовно з'єднані зсусідніми перетворювачами за допомогою схрещених світлоперевипромінювальних волокон, що відрізняється тим, що кожен перетворювач випромінювання оптично ізольований від сусідніх перетворювачів випромінювання комірчастою структурою з відбивають світло стінками і отворами для розташування світлоперевипромінювальних волокон. виконано отвір для заливки сцинтилятора та встановлений клапан для стравлювання тиску.
2. Сцинтиляційний детектор по п.1, який відрізняється тим, що кожен шар комірчастої структури складається з двох частин з отворами, розташованими в місці їх контакту, а світлоперевипромінюючі волокна прокладені через ребра комірчастої структури в області геометричного центру перетворювачів.