Радиометр аэрозолей

 

РАДИОМЕТР АЭРОЗОЛЕЙ, включающий фильтрующую ленту, приемную и подающую кассеты, пропорциональный детектор, блок регистрации., устройство контроля работоспособности, содержащее излучатель света, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции радиометра и улучшения метрологических характеристик , в качестве излучателя света использован импульсного типа , размещенный у приемной кассеты таким образом, что его оптическая ось направлена на чувствительную поверхность детектора, пересекает в двух точках фильтрукщую ленту и является касательной к окружности, диаметр которой равен диаметру приемной кассеты при ее заполнении фильтрующей лентой. (Л ;о 00 о ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУВЛИН, SU„, 1098405 (5D 4 С 01 Т 1/167

ГОсудАРстВенный КОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ASmiCVOvV С @ (21) 3544185/18-25 (22) 28.01.83 (46) 30.1!.86. Бюл. Ф 44 (72) С.К.Белкина, Ю.Е.Залманзон и Д.Е.Фертман (53) 539.1.07.9(088.8) (56) Радиометр сигнализатор PAA-02.

Рекламные матерйалы ВДНХ СССР, 1978.

Промежуточный отчет о НИР "Разработка рекомендаций к рядам унифицированных блоков детектирования ионизирующих излучений (шифр темы Облепиха-Н") . Инв. Е 19744 от 06. 07. 79, Атоминформ. с. 47. (54)(57) РАДИОИЕТР АЭРОЗОЛЕЙ, включающий фильтрующую ленту, приемную и подающую кассеты, пропорциональный детектор, блок регистрации,, устройство контроля работоспособности, содержащее:излучатель света, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции радиометра и улучшения метрологических характеристик, в качестве излучателя света использован источник импульсного типа, размещенный у приемной кассеты таким образом, что его оптическая ось направлена на чувствительную поверхность детектора, пересекает в двух точках фильтрующую ленту и является касательной к окружности, диаметр которой равен диаметру приемной кассеты при ее заполнении фильтрующей лентой, 1098405

Изобретение относится к области ядерного приборостроения, а именно к радиометрам и каналам радиометрических систем, предназначенным для определения объемной активности радиоактивных аэрозолей и построенным по принципу отбора дисперсной части аэрозолей на фильтрующую ленту и измерения активности аспирированного участка.

Известен радиометр аэрозолей, предназначенный для измерения объемной активности аэрозолей альфа-активных долгоживущих радионуклидов, в состав которого входит аэрозольная фильтрующая лента, полупроводниковый детектор .и блок регистрации.. В данном радиометре аэрозоль пропускается через фильтрующую ленту, которая после окончания отбора и измерения активности пробы аэрозоля перемещается с помощью электродвигателя, установленного на валу приемной кассеты. Цикл измерений повторяется.

Радиометр рассчитан на непрерывную работу в течение 700 ч, при.смене кадра 1 раз в 6 ч, после чего необходимо провести замену. фильтрующей ленты на новую.

Недостатком радиометра является низкая надежность работы из-за отсутствия устройства контроля работоспособности, Наиболее близким по своей технической сущности является радиометр аэрозолей, включающий фильтрующую

I ленту, приемную и подающую кассеты, пропорциональный детектор, блок регистрации, устройство контроля работоспособности, содержащее излучатель света.

Узел проверки радиометрического тракта включает радиоактивный источник стронция-90-иттрия-90, укрепленный на электромеханическом устройстве, с помощью которого он подается под детектор. Узел проверки целостности фильтрующей ленты включает излучатель света и светонриемник, установленные по разным сторонам диска с отверстиями, который закреплен на валу подающей кассеты. При наличии целой фильтрующей ленты в момент ее перемотки диск приводится во вращение, и светоприемник получает сигнал от излучателя света в виде импульсной последовательности (в результате перемещения отверстий

t0

20 в диске). В случае обрыва или окончания фильтрующей ленты вращение приемной кассеты, установленной на валу двигателя, не вызовет вращения подающей кассеты, и светоприемннк получит либо непрерывный сигнал от излучателя света либо не получит сигнала совсем (в зависимости от наличия или отсутствия отверстия в диске на пути луча).

Основными недостатками описанного радиометра являются: сложность радиометра за счет того, что в устройство контроля работоспособности входит много элементов: радиоактивный источник, электромеханическое устройство, излучатель света, светоприемник и диск с отверстиями, низкая достоверность результатов измерений, так как контроль за целостностью фильтрующей ленты осуществляется косвенным путем (по вращению диска) и возможна выдача ложной информации о неисправности. Так например, при неплотной намотке фильтрую" щей ленты на подающей кассете, в результате чего при перемотке кассета не будет вращаться, перемещение ленты произойдет за счет уплотнения намотки. Кроме того, при неправильном закреплении конца ленты в кассете последняя может не приходить во вращение, хотя обрыва или окончания ленты и не произойдет.

Запаздывает информация об окончании фильтрующей ленты — она поступает только после окончания ленты, в то время как очень важно получить предупредительный сигнал об окончании фильтрующей ленты, чтобы вовремя произвести ее замену и тем самым обеспечить непрерывность циклов измерения и исключить возможность потери

45 информации. В особенности это важно при автоматическом измерении средне- сменных и среднесуточных значений объемной активности аэрозолей.

Большое значение фона (до 2имп/с) нз-за наличия радиоактивного источника в узле проверки радиометрического тракта ухудшает метрологические характеристики радиометра.

Целью изобретения является упрощение конструкции радиометра при одновременном улучшении метрологических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в радиометре аэрозолей, 10984r05 включающем фильтрующую ленту, приемную и подающую кассеты, пропорциональный детектор, блок регистрации и устройство контроля работоспособности, содержащее излучатель света, 5 в качестве излучателя света использован источник импульсного типа, размещенный у приемной кассеты таким образом, что его оптическая ось направлена на чувствительную поверхность детектора, пересекает в двух точках поверхность фильтрующей ленты и является касательной к окружности, диаметр которой равен диаметру приемной кассеты при ее заполнении фильтрующей лентой.

Светоприемником в данном устройстве является .сам детектор. Указанное расположение импульсного излучателя света позволяет осуществлять как проверку радиометрического тракта (по наличию или отсутствию сигнала, получаемого детектором от излучателя света), так и проверку целостности

25 фиЛьтрующей ленты (по значению энергии регистрируемого светового излучения). Таким образом, конструкция предлагаемого радиометра по сравнению с прототипом проще за счет того, что устройство контроля работоспособности содержит только один элемент— излучатель света, тогда, как в прототипе оно содержит два узла, состоящих из пяти элементов. Отсутствие в устройстве контроля работоспособности радиоактивного источника приводит к снижению фона радиометра, т.е. к улучшению его метрологических харак. теристик.

На фиг.1 приведена схема предложенного радиометра.

Радиометр состоит из подающей кассеты 1, фильтрующей ленты 2, пропорционального детектора 3, приемной кассеты 4, излучателя света 5, блока регистрации 6. Линией 7 обозначена ось излучателя света.

Радиометр работает следующим образом.

Отбор дисперсной части аэрозолей производится на фильтрующую ленту 2 путем прокачивания через нее воздуха. При включении радиометра на подающей кассете 1 находится почти весь запас фильтрующей ленты, посту55 пающей по мере работы радиометра на приемную кассету 4. Активность аспирируемого участка иэмеряетса с помощью пропорционального детектора 3.

В блоке регистрации 6 производится амплитудная селекция сигналов, поступающих с детектора, в соответствии с установленным энергетическим диапазоном регистрации ионизирующего излучения.

При проверке работоспособности производят включение устройства контроля, в результате чего импульсы света от излучателя поступают на детектор 3. Фильтрующая лента 2, изготовленная из волокнистых материалов типа ФП является поглотителем светового излучения. При этом энергия излучения,поступающего на детектор, зависит от установленной мощности излучателя и свбйств фильтрующего материала, расположенного на пути луча, и будет ослаблена в К = 2 раза.

\Я

Здесь N — количество слоев фильтрующей ленты на пути луча от излучателя света до детектора; при целой фильтрующей ленте оно равно 2.

Критериями для выбора мощности излучателя света являются энергия светового импульсного излучения, регистрируемая пропорциональным детектором при отсутствии фильтрующей ленты Е,, и соответствующие потери энергии при наличии N слоев фильтра между. источником света и детектором.

При наличии одного слоя фильтрующей ленты между излучателем и детектором энергия светового излучения, регистрируемого пропорциональным детектором Е„,, и равная Е, /К должн=1 на превышать верхнюю границу энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения Е

При наличии двух слоев фильтрующей ленты энергия светового излучения, регистрируемого пропорциональным детектором Е„, должна находиться в границах энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения:

Е с Ей=2(Е (2) где Е z = Е /К„<, а Е„нижняя rpaN= ница энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения.

Диаметр окружности D, к которой оптическая ось излучателя света является касательной, принимается равным диаметру заполнения приемной

1098405 кассеты на 95 . При дальнейшем заполнении приемной кассеты на пути луча от излучателя света к детектору число слоев фильтрующей ленты будет увеличиваться на 2 при каждом 5 полном обороте приемной кассеты.

Возрастающие энергетические потери приведут к тому, что регистрируемая энергия Е„ светового излучения станет меньше нижнего энергетического порога регистрации ионизирующего излучения. Число слоев фильтрующей ленты при этом находится из условия:

Е = Е„/К„ Ен ° (3) 15

На фиг.2 схематически проиллюстрированы возможные варианты работы радиометра при проверке его работоспособности. Вариант а иллюстрирует обрыв фильтрующей ленты, вариант б— нормальную работу радиометра, в— окончание фильтрующей ленты, вариант

r — неисправность радиометрического тракта.

Из фиг.2 и приведенных выше объяснений видно, что проверка целостности фильтрующей ленты осуществляется по факту регистрации светового излучения в одной из трех зон энергетической шкалы радиометра (меньше E „;

EH — Е, больше EB), а проверка радиометрического тракта — по наличию или отсутствию регистрации светового излучения в пределах энергетического диапазона радиометра, обусловленного 35 измеряемым ионизирующим излучением.

Для экспериментальной проверки устройства был изготовлен макет ра" диометра и проведены его лабораторные испытания.

Макет построен на основе полупроводникового детектора типа ДКД-П-2, 5р, фильтрующей ленты ЛФС-2-25, светоизлучающего диода АЛ107А, подклю-. ченного к генератору стандартной час- "5 тоты 1000 Гц, в блок регистрации входит трехканальный амплитудный .селектор с диапазонами: 0,3-2,0 мэВ; 2,0.4,85 мэВ; 4,85 мэВ и более.

На фиг.3 приведена зависимость ко- >0 эффициента ослабления К от количества слоев фильтрующего материала N„ установленных на пути луча от излуча-. теля света, которая получена экспериментальным путем на макете радиометра. В соответствии с этой зависимо-. стью К равен 2,1, а К11 равен

8=1

2,6. Рассчитав условие (1) для описанного макета радиометра, получаем, что мощность светоизлучающего диода должна быть установлена такой, чтобы энергия светового излучения, регистрируемого детектором при отсутствии фильтрующего материала, была бы больше 10,2 мэВ. Установив Е„ равным 11 мэВ, проверяем справедливость неравенства (2): E . равно

4,24 мэВ. Таким образом условие (2) для макета радиометра также выполняется.

Из условия (3) находим значение

К, соответствующее выходу регистрируемого сигнала от светоизлучающего диода за нижнюю границу энергетического диапазона измерений, т.е. предупреждению о скором окончании фильтрующей ленты: К > Е, /Е„ = 5,5.

При шести слоях фильтрующей ленты на пути луча от излучателя света к детектору оператор получит сигнал о приближающемся окончании фильтрующей ленты. Так как на пути луча при отсутствии обрыва фильтрующей ленты постоянно находится два слоя фильтра (см, фиг.2), то ясно, что сигнал об окончании ленты поступает при двух полных поворотах после превышения диаметра намотки D, т.е. после использования 95 запаса фильтрующей ленты.

Испытания макета радиометра показали, что макет радиометра работает надежно за счет того, что контроль

sa его работоспособностью осуществляется более достоверным путем. По сравнению с прототипом улучшены его метрологические характеристики и упрощена его конструкция.

В радиометре упрощена конструкция за счет исключения малонадежных элементов из устройства контроля работоспособности и обеспечения возможности решения задачи проверки радиометрического тракта и целостности фильтрующей ленты одним устройством контроля, выполненным на основе серийного светоизлучающего диода. Расчетные средние времена работы радиометра — прототипа и разработанного макета составили 20000 и 27000 ч соответственно, т.е. показатель надежности предлагаемого радиометра выше на 40 .

Собственный фон разработанного макета радиометра аэрозолей пф при измерении бета-активных аэрозолей сосEs Ec

Ен

Ен Ес Ев

Ев

Ес 4

0 1 Х в а 7 В e m

РиеЗ

Eè Ев

Фиг. 2

Техред И.Попович

Редактор Н.Коляда

Корректор М. Самборская

Заказ 6500/4

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 !

7 1098405 8 тавляет 0,5 имп/с, в то время как у Кроме того„ в предлагаемом радиопрототипа он равен 2 имп/с. Так метре поверку радиометрического траккак начальное значение диапазона из" та можно осуществлять вне зависимосмерений-"пропорционально 1/ n, то ти от активности, накопленной на предлагаемым радиометром можно изме- 5 фильтрующей ленте (при использовании рять объемные активности бета-актив- методов временной селекции сигнала, ных аэрозолей в 2 раза более низкие, регистрируемого от излучателя света, чем прототипом. в то время как в прототипе проверку

I радиометрического тракта можно осуПо сравнению с прототипом в разра- 10 ществлять только в начале цикла измеботанном макете устранена возможность рещц . выдачи ложной информации об оконча- По сравнению с прототипом повышании или обрыве фильтрующей ленты, ется безопасность обслуживания радиот.к. проверка целостности фильтрую- метра, так как в предлагаемом радиощей ленты проводится не косвенным, а !5 метре отсутствует радиоактивный испрямым путем. точник. г