Детектор дозиметра фотонного излучения

 

ДЕТЕКТОР ДОЗИМЕТРА ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий цилиндрический газоразрядный счетчик с чувствительным объемом, окруженный фильтром , отличающийся тем, что, с целью уменьшения угловой зависимости чувствительности и уменьшения габаритов и массы детектора, фильтр вьтолнен в виде цилиндра, имеющего со стороны торцов счетчика основания, толщина каждого из которых пропорциональна величине 1 fo In --ттт,а толщина стенок цилиндра ступенчатого уменьшается к основаниям и на середине каждой ступени пропроциональна произведению sin х foM , к In -fV-Гпт-J где оС - угол излучения , отсчитываемый от оси симметрии счетчика, с вершиной, приходящейся на центр чувствительного объема; о(С - чувствительность счетчика при угле падения , определяемая для нижней границы энергетического диапазонаJ f - чувствительность счетчика со стороны края основания, (Л определяемая также для нижней границы энергетического диапазона; f (О) чувствительность счетчика с фильтром в перпендикулярном к его оси симметрии направления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COL+A ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3386086/18-25 (22) 28.01.82 ,,(46) 07.08.89. Бюл. Р 29 (72) А.А.Денисюк, В,Г,Коваленко, Б.В.Поленов и Г.Ф.Слученков (53) 621.387.424 (088.8) (56) Патент ГДР Р 36194, кл. 21

18/01, опублик, 1960, Патент Франции Ó 2029249, кл, Н Ol Ó 39/00, опублик, 1970.

Патент ГДР У 49547, кл, 21 g !

8/01, опублик. 1963. (54)(57) ДЕТЕКТОР ДОЗИМЕТРА ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий цилиндрический газоразрядный счетчик с чувствительным объемом, окруженный фильтром, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угловой зависимости чувствительности и уменьшения габаритов и массы детектора, фильтр выполнен в виде цилиндра, имеющего со стороны торцов счетчика

Предложенное устройство относится к измерению ионизирующих излучений-, в частности .к устройствам индинидуального дозиметрического контроля.

Для дозиметрического контроля обычно используют карманные индивидуальные дозиметры, которые должны иметь нормированные метрологические свойства при незначительных габаритах и массе. Дпя карманной дозиметрической аппаратуры к числу основных требований следует отнести жесткие ограничения габаритов и массы устройст„„SU„„10457 0 А g 4 Н 01 J 47/08; G 01 Т 1/18 основания, толщина каждого из которых пропорциональна величине

Го

1n -- -,а толщина стенок цилиндра

f 0) ступенчатого уменьшается к основаниям и на середине каждой ступени пропроциональна произведению sin j, х

, (с) к 1п — ---- где — угол излу 0) чения, отсчитываемый от оси симметрии счетчика, с вершиной, приходящейся на центр чувствительного объема; (o() — чувствительность счетчи" ка при угле падения, определяемая для нижней границы энергетического диапазона; f — чувствительность счетчика со стороны края основания, определяемая также для нижней границы энергетического диапазона; Г (О) чувствительность счетчика с фильтром в перпендикулярном к его оси симметрии направления. ва. Укаэанные параметры в основном зависят от используемого детектора.

Известен дозиметр с прямым отсчетом, названный также прямо-показывающим дозиметром. Он содержит малогабаритную ионизационную камеру конденсаторного типа, стенки которой изготовлены из электропронодящей пластмассы. Конденсатор, образованный стенками камеры и центральными электродами, заряжается до определенного напряжения, которое при наличии

1045780 излучения умен .macòñÿ пропорционально дозе.

Однако такой дозиметр имеет незначительный динамический диапазон измерений, редко превышающий десятичный порядок. Поэтому в дозиметрах чаще используют газоразрядные счетчики, которые имеют значительно больший динамический диапазон (в основном счетчике Гейгера-Мюллера цилиндрической формы), Один из вариантов счетчика Гейгера-Мюллера -.одержит цилиндрический катод и анод, состоящий из множества нитей. Для достижения наибольшего динамического диапазона чувствительный объем газоразрядного счетчика выполнен значительно меньших размеров, чем детектор в целом, Основным 20 недостатком детектора, использующего счетчик Гейгера-Мюллера, является зависимость чувствительности от направления движения потока фотонов, Наиболее близок к изобретению по технической сущности детектор дозиметра фотонного измерения, содержащий газоразрядный счетчик ГейгераМюллера с малым чувствительным объемом, окруженный частично или пол- ЗО ностью фильтром шаровой формы, В этом детекторе достигнуто уменьшение зависимости показаний от направления падения фотонов с энергией, превышающей 600 кэВ, т.е. для относительно высоких энергий.

Основным недостатком этого детектора являются зависимость чувствительности .от направления падения фотонов сравнительно небольших энергий: 40 менее 600 кзВ, а также большие габариты и масса детектора.

Цилиндрические газоразрядные счетчики с малым чувствительным объе4э мом, окруженные фильтром шаровой или подобной формы, при энергиях фотонов более 600 кэВ имеют почти изотопную чувствительйость. Однако для фотонов с меньшей энергией при изме" нении угла падения чувствительность детектора с шаровым фильтром имеет значительную зависимость от направления падения фотонов. Кроме того, цилиндрические счетчики обычно имеют длину, значительно большую диаметра счетчика, Фильтр шаровой формы должен иметь диаметр, не меньшии длины счетчика. В результате фильтр получается громоздкий, что является нежелательным особенно для миниатюрной карманной дозиметрической àïïàратуры.

Цель изобретения — уменьшение угловой зависимости чувствительности и уменьшение габаритов и массы детектора, Указанная цель достигается тем, что в детекторе дозиметра фотонного излучения, содержащем цилиндрический газоразрядный счетчик с малым чувствительным объемом, окруженный фильтром, фильтр выполнен в виде цилиндра, имеющего со стороны торцов счетчика основания, толщина каждого из которых пропорциональна величине

1п f /1(0), а толщина стенок цилиндра ступенчато уменьшается к основаниям и на середине каждой ступени пропорциональна произведению ()) . э п. . 1п — -- — где . — угол

f 0) падения излучения, отсчитываемый от оси симметрии счетчика с вершиной, приходящейся на центр чувствительного объема; f,(oC) — чувствительность счетчика при угле падения определяемая для нижней. границы энергетического диапазона; fo чувствительность счетчика со стороны края основания, определяемая также для нижней границы энергетического диапазона; Г(0) — чувствительность счетчика с фильтром в перпендикулярном его оси симметрии направления, Таким образом, уменьшением толщины стенок фильтра при уменьшении угла падения компенсируется изменение угловой зависимости чувствительности счетчика, Основания установлены для компенсации угловой зависимости чувствительности счетчика со стороны его торцов.

Одним кз вариантов выполнения устройства может быть детектор, содержащий фильтр, ступенчатая форма поверхности которого в пределе становится непрерывной, а толщина стенок фильтра плавко уменьшается к основаниям.

На фиг„1 схематично представлено предложенное устройство; на фиг.2 угловая зависимость чувствительности для фотонов с энергией 0,12 Мэй:

А — детектора фотонного излучения,, Б — базового объекта.

5 10457

Устройство содержит газоразрядный счетчик 1 с чувствительным объемом

2, фильтр 3 с основаниями 4. Угол о — угол падения фотонов на детектор.

Счетчик 1, содержащий малый чувствительный объем 2, окружен фильтром

3, а со стороны торцов счетчика установлены основания 4, Энергетическую зависимость чувствительности счетчика 1 с направлений, перпендикулярных его оси симметрии и близлежащих направлений, компенсируют выбором толщины фильтра 3 вблизи чувствительного объема 2 счетчика 1, Поэтому чувствительность счетчика 1 с фильтром 3 с направлений, перпендикулярных его оси симметрии, обозначенную f(0), можно считать не зависящей, от энергии фотонов во всем энергетическом диапазоне измерений.

Компенсация угловой зависимости чувствительности детектора с направлений, близлежащих к оси симметрии счетчика 1 осуществляется с помощью оснований 4. Нахождение толщины оснований 4 осуществляют на основе соотношения

15

cos o . >4<)

h = — — -- - In — — ----, P f(0) где h — толщина оснований 4;

)Ч вЂ” линейный коэффициент ослабления потока фотонов для нижней границы энергетического диапазона.

Поскольку для цилиндрических счетчиков наибольший угол падения при котором основание закрывает чувствительный объем 2, близок к нулю, значение косинуса угла падения примерно равно единице, а чувствительность Го(4) можно заменить на чувствительность „ счетчика 1 со стороны края основания 4. Следовательно, толщина оснований пропорциональ о на величине ln

f(0)

40

1

При уменьшении угла падения умень,шается чувствительность счетчика 1 к фотонному излучению с энергией менее 600 кэВ. Поэтому толщина стенок фильтра 3 выполнена уменьшающейся с уменьшением угла падения фотонов.

Толщина h стенок фильтра 3 вычисляется для нижней границы энергетичес.кого диапазона с помощью выражения

80 з1п(Го (о ) 1п

У f(0) Проведенные эксперименты показали, что для ступенчатой формы фильтра 3 толщина h стенок цилиндра,вычисленная по приведенному выражению,соответствует середине каждой ступени.

Выполнение детектора в соответствии с предложенным изобретением уменьшило угловую зависимость чувствительности для нижней границы энергетического диапазона измерений.Поскольку для направлений, перпендикулярных оси симметрии счетчика 1,скомпенсирована и энергетическая зависимость чувствительности, поэтому для других энергий энергетического диапазона измерений угловая зависимость чувствительности детектора будет также скомпенсирована. Увеличение количества ступеней фильтра 3 уменьшает угловую зависимость чувствительности, Фильтр 3 ступенчатой формы изготовляют, например, витым из фольги.Габариты и масса цилиндрического фильтра ступенчатой формы с основаниями значительно меньше, чем фильтра сферической формы с диаметром, равным длине сч е тчик а.

Один из вариантов предложенного устройства, использованный для компенсации угловой зависимости чувствительности, содержал счетчик Гейгера-Мюллера, фильтр ступенчатой формы и основания, выполненные из свинца.

На его основе разработан детектор, чувствительность которого с изменением угла падения фотонов меняется менее чем на L SOX для энергии фотонов 0,12 МэВ. Если количество ступеней фильтра увеличить в два раза, уменьшив соответственно в два раза длину каждой ступени, тогда чувствительность детектора в пределах телесного угла 4Я изменяется менее,чем на + 253 для фотонов с энергией

0 12 МэВ. Предлагаемое изобретение дает возможность уменьшить габариты и массу детектора по сравнению с прототипом в 10 раз и угловую зависимость в 1,5 — 2 раза.

В качестве базового объекта выбран детектор дозиметра. В дозиметре

disci/close ALARM, в котором установлен счетчик Гейгера-Мюллера,окруженный цилиндрическим Фильтром постоянной толщины, 1045780

Редактор Л.Письман

Техред N.Ходанич

Корректор Э Лончакова

Заказ 4915

Тираж 694 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Длд энергии фотонов 0,12 МэВ чувствительность детектора базового объекта меняется на + 50 7. Угловые зависимости чувствительности детектора дозиметра фотонного излучения и базового объекта приведен на фиг.2.

Отсчет углов осуществлен от оси симметрии счетчика, а в перпендикуляр. ных направлениях чувствительность детектора принята эа единицу, Фильтр базового объекта имеет постоянную толщину и отсутствуют основания со стороны торцов счетчика. Поэтому при изменении угла падения относительно перпендикуляра, приведенного к оси l симметрии счетчика, чувствительность детектора сначала становится существенно меньше единицы, а затем при падении фотонов со стороны края фильтра значительно превосходит.единицу. Детектор доэиметра фотонного излучения свободен от указанного недостатка. Таким образом, предложенный детектор по сравнению с базовым объектом имеет почти в 2- 2 ° 5 раза меньшую угловую зависимость чувствительности и благодаря ступенчатой форме фильтра имеет в 1,5 раза меньшую массу.