Детектор ионизирующего излучения
Изобретение относится к измерениям ионизирующих излучений и может быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения. Цель изобретения . - повышение точности измерения мощности дозы мононаправлеиного налу чения. Детектор содержит несколько измерительных секций. Каждая секция состоит из одного сигнального электрода , расположенного между двумя высоковольтными элек родами. В сиг-, нальньр; электродах вьтолнено одно или несколько сквозных отверстий.Во всех высоковольтных электродах, кро- ; ме последнего,выполнено одно или несколько сквозных отверстий. Приведенные диаметры всех отверстий меньше межзлектродного расстояния. Разность отношений суммарных площадей отвер стий в соседних электродах каждой секции к площадям соответствующих электродов равна коэффициенту поглощения излучения сплошным электродом. Электроды размещены в порядке убывания суммарной площади отверстий в них в направлении распространения излучения, В последнем высоковольт-- ном электроде вьтолнено п отверстий, причем п « 0,1,2,., При измерениях высоковольтные электроды соединяют с одним внешним источником питания, а сигнальные электроды - с одним регистратором . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с о л с: 4 о: 45. VI
(" Б — Ь-Х. йВ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
СВОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ ПРИ Гкнт СССР (46) 07,10,92, Бюл. Р 37 (21) 42841 50/25 (22) 15,07.87 (72) М.Я.Грудский, F..Ê.Малышев Н.Н.Ролдугпн, В.В.Смирнов и С.В.Чукляев .(53) 539.I.074.9(088.8) (56) Малышев Е.К. и др. Характеристики вторично-эмиссионных детекторов при гамма-облучении. Атомная энергия, l987, т.63, вып.3, с.l84-186. Авторское свидетельство СССР У 828902, кл. Н Ol 7 47/02, G 0l Т I/I85, !979. (54) ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерениям ионизирующих излучений и может быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения. Кель изобретения, — повышение точности измерения мощности дозы мононаправленного излучения. Детектор содержит несколько измерительных секций. Каждая секция Изобретение относится к экспериментальной физике, а точнее - к регистрации ионизирующих излучений, и может быть использовано для измерения мощности дозы жесткого рентгеновского или гамма-излучения вакуумными вторично-эмиссионными детекторами (ВЭД), работающая с внешним источником питания, ионизациоинычи газонаполненными камерамн и лр., а также для измерений потока сйтронон ваку„„SU„„1464707 Д 1 состоит из одного сигнального электрода, расположенного между двумя высоковольтными электродами. В сиг-, нальньж электродах выполнено одно или несколько сквозных отверстий.Во всех высоковольтных электродах, кро ме последнего, выполнено одно или несколько сквозных отверстий. Ириведе ные диаметры всех отв,ерстий меньше межэлектродного расстояния. Разность отношений суммарных площадей отвер" стий в соседних электродах каждой секции к площадям соответствующих электродов равна коэффициенту поглощения излучения сплошным электродом. Электроды размещены в порядке убывания суммарной площади отверстий в них в направлении распространения излучения. В последнем высоковольтном электроде выполнено и отверстий, причем и О,l,2... При измерениях высоковольтные электроды соединяют с одним внешним источником питания, а сигнальные электроды — с одним регистратором, I з.п. ф-лы, 1 ил. 2 умными камерами деления (ВКД) в присутствии гамма-фона. Цель изобретения — повышение точ.ности измерения мощности дозы мононаправленного излучения. На чертеже изображена схема .предложенного детектора ионизирунщего иэ" лучения. Детектор ионизирующего излучения состоит иа размещенных в цилиндрическом кррпусе I тогппнной стенки 0,8 мм 1464 и ннейним диаметром 50 мм электродов 2 — 6, образующих несколько расположенных одна sa другой измерительных секций. В каждой секции находится по одному сигнальному электроду: 3 — s 5 одной секции, 5 — в другой, разме:щенных между высоковольтными элек« тродами 2, 4 и б, Электроды выполнены в виде сфери- 10 ческих сегментов, полученных формовкой в сф рчческой матрице радиусом 55 мм плоских заготовок - металлических дисков, диаметром 44 и толщиной 0,35 мм с тремя выступами - "язычками", и соединены между собой тремя . металлическими стойками с отверстиями. При сборке электродной системы "язычки" вводят в отнерстия несущих стоек, загибают и приваривают к пос- 20 I ледним точечной электросваркой, От нерстия в стойках расположены так, что между-поверхностями соседних электродов обеспечивается зазор око1 ло 1,6 мм. Электрод 2 выполнен сплош-25 пью (без отверстий ), а в электродах -3 — 6.выполнено соответственно 23, 46, 71, 96 сквозных отверстий диаметром l мм. Эти отверстия размещены равномерно по поверхностям элек-,3О тродов. Стойки разноименных электродов изолированы от корпуса опорными изоляторами из высокоглинозекистой керамики. Однй из стоек каждого электрода соединена проводником с соответствующим стандартньи метал-. локерамнческим электровнодом 7,установленным на торцовом фланце корпуса детектора. Детектор накуумируют до давления остаточных газов ниже 1.» 4О в10 Па, При измерениях сигнальные электроды 3 и 5 соединяют с регист ратором, а высоковольтные 2, 3, 6с внешним источником 8 питания, Кор пус 1 эаземляют. ., 45 Работа детектора ионизирующего излучения основана йа регистрации:: медленных вторичных электронов (ВЭ), выходящих из электродов (эмиттеров) под воздействием ионизирующего излучения. Эти медленные ВЭ собираются электрическим полем, создаваемым внешним источником 8 питания, на про» тиноположные электроды (коллекторы). Прн облучении мононапранленным фотонным излучением, падающим .приблизительно перпендикулярно поверхностим элементов со стороны электрода 6 с максимальной суммарной площадью 707 4 отверстий, между соседними электродами возникают токи быстрых ВЭ в направлениях "вперед" и "назад" относительно направления распространения излучения. Токи быстрых ВЭ, переносимых в направлении "нперед с К-го (j „ ) и К+1-ro (j в„ „) электродов, связаны с плотностями потоков гамма-квантов 4 и 9„,;, падающих соответственно на эти электроды, соо тнойениями и е(Я S ) tt. у е в — — ((S Я } Ч„+ ° в 8 в Я Як +S «+t Ч к+ J ,,8 j <., - e < (8-S„„) ч„+„ - заряд электрона; - вЪ|ход быстрых ВЭ. иэ сплош-, ных электродов и направлении "вперед" относительно направления распространения излучения; 8 -площадь сплошного элек- трода1 Я „,Я „., — суммарные площади отверстий соответственно в К-ом и К+1-м электродах системь 1 ц „- плотность потока гаммаквантов, падающих на К-й электрод после прохождения сплошных участков К+1-го ° электрода. Здесь нумерация электродов системы осуществляется последовательно, начиная с крайнего, в направлении, противоположном направлению распространения излучения. В предположении,что токи быстрых ВЭ компейсируются в цепи сигнально-! ° в го электрода, запишем равенство j „ которое, следуя выражениям в для j в„и j „„справедливо при ус ловий выполнения соотношения S мt Як .Чк t t Я "SK»1 8 83С где ь — коэффициент поглощения гамма-излучения сплошным электродом. Выполнение отверстий н соседних электродах, суммарные площади которых удовлетворяют последнему соотношению, одновременно гарантирует компенсацию и цепи сигнального электрода токов быстрых ВЭ, выходящих н направлении назад tt., 1l l 464 707 Для электродной системы с электродаии одинаковой толщины последнее соотношение удобно записать в виде .5 — — * (К-1)р К2 3 4, ()) S S S-S S-S, 1 Ф ° ° ° У где S, " суммарная площадь отверстий в электроде размещенФ 10 ном последним в направлении распространения излучения. В электроде, размещенном последним в направлении распространения излучении, отверстия выполняют про- 15 иэвольйой (заданной эаранее7 суммарной площадью нли вообще не выполняют и тогда при расчете 8> в осталь . иых электродах по формуле (1) следует положить S< О. В иононаправленном потоке гаммаквантов для тонких электродов по сравнению с длиной пробега гамма-из лучения в материале электродов ра р Й, где,.Й - линейный коэффициент ос. - 25 лабления излучения и толщина электро дов соответственно. При энергии гаима-излучейия 1,25 1,25 ИэВ в описанной выше конструкции детектора с электродами из нержавеющей стали в. которой 8!2,5 см, d0,35 мм, 0,0142, в электроде 2, (фиг.l), размещенном последним в направлении распространения излучения, отверстий нет, а суммарные площади отверстий в электродах 3 " 6 равны соответственно 0,18, 0,365, 0,556 и 0,753 см е Ограничение на диаметр отверстий, который не должен превышать расстоя- 4 нил между электродами, обеспечивает: l незначительное влияние искажений электрического поля в межэлектродном промежутке на эффективность собирания медленных В3. установив диаметр отверстий D=O,l си, рассчитали их 45 число в электродах 3 — 6 системы по LS. формуле n - †- при К2 3 4 и 5 и к f.D% Э Э I получили и 23, п,46, и 71 и п< 96; соответственно. Для отверстий неправильной формы берут приведенный диаметр D равный усредненному по всем углам поворота вокруг осы отверстия расстоянию меж55 ду краями-отверстия вдоль прямой, проходящей через геометрический центр. Для достюкения эффекта компенсации быстрых ВЭ в иононапранлснном, но неоднородном по интенсивности, поле излучения отверстия размещают равномерно по площадяи соответствующих электродов. Предложенный детектор ионизирующего излучения по сравнению с известными позволяет устранить вклад быстрых ВЗ в сигнал, формируемый мед..ленными ВЭ при облучении мононаправленным фотонным излучением, и этим повысить точность измерения мощности дозы на величину от нескольких процейтов до .нескольких десятков процентов в зависимости от энергии гамма-квантов и примерно в два раза при облучении жестким рентгеновским излучением. Формула изобретения 1. Детектор ионизирующего излучения, содержащий по крайней мере одну измерительную секцию. в виде сигнального электрода, расположенного между двумя высоковольтными электродами, причем в сигнальном электроде выполнены одно или несколько сквозных отверстий, приведенный диаметр каждого из которых меньше межэлектродного расстояния, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью повышения точности измерения мощности дозы мононаправленного излучения, в высоковольтных электродах кроме последнего выполнены несколько сквозных отверстий, приведенный диаметр каждого из которых меньше межэлектродного расстояния, причем разность отношений суммарных площадей отверстий в соседних электродах каждой . секции к площадям соответствующих электродов равна коэффициенту поглощения излучения сплошным электродом и электроды размещены в порядке убывания суммарной площади отверстий в них в направлении распространения излучения, причем в последнем электро- де выполнено и отверстий, где п 0,1, 2... 2. Детектор по и.1, о т л и ч а юшийся теи, что отверстия размещены равномерно.по поверхностям элементов электродов. 1464707 Составитель С.Кондратенко Редактор Б.Федотов Техред Л.Сердюкова Корректор О,Кравцова Ъ Закаэ А566 . Тирам Подписное ЭИЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри I KHY CCgP 113035, Иасква, Е-35, Рауаская наб., д. 4/5 11 91 V Др<ю водi твенно-ичдательский комбинат Патент, г. .огород, ул. Гагарина,101
