Устройство обнаружения и локализации нейтральных частиц

 

Изобретение касается обнаружения и локализации нейтральных частиц и может быть использовано в гаммаграфии, томографии. Цель изобретения - повышение позиционного разрешения и чувствительности, достигается использованием тонкого конвертора падающего излучения, расположенного под углом 0-10° по отношению к направлению потока падающего излучения, создаваемого щелевым коллиматором. Устройство содержит систему сбора вторичных заряженных частиц, выполненную в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно пластине конвертора и проекции оси пучка частиц на конвертор. С противоположной от системы проволок стороны по отношению к конвертору может быть размещен дополнительный плоский электрод с потенциалом конвертора. Набор проволочных электродов и плоский электрод могут быть выполнены с двух сторон конвертора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

„.SU„» 1521293

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

А3 (51)4 G 01 Т 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4028576/25-25 (22) 02.12.86 (31) 85 179) 5 (32) 04. 12. 85 (33) FR (46) 07.11.89.Бюл. !! 41 (71) Энертек (FR) (72) Марио Рюсев, Ирен Дорион (FR) и Ален-Пьер Лило (ВЕ) (53) 539,074.1 (088 ° 8) (56) Заявка Японии М 48-23024, кл. G 01 Т 5/00, 1973 °

Патент CUIA М 3601612, кл, G 01 Т 5/00, 197!. (54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕЕ!ИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение касается обнаружения и локализации нейтральных частиц и может быть использовано в гаммаграфии, томографии, Цель изобретения — повышение позиционного разрешеИзобретение относится к обнаружению и локализации нейтральных частиц, в частности рентгеновских фотонов, гамма-фотонов или нейтронов.

Цель изобретения — повьппение позиционного разрешения и чувствительности, На фиг, 1 дан датчик, разрез; на фиг. 2 — схема датчика, применяемого в устройстве.

Устройство содержит датчик 1 . (фиг.l), в котором предусмотрены конвертор и система сбора вторичных заряженных частиц, состоящая из нескольких элементов 3.1 и 3.2, 4 ° 1 и 4.2. ния и чувствительности, достигается использованием тонкого конвертора падающего излучения, расположенного

С7 поп углом 0-10 по отношению к направлению потока падающего излучения, создаваемого щелевым коллиматором.

Устройство содержит систему сбора вторичных заряженных частиц, выполненную в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно пластине конвертора и проекции оси пучка частиц на конвертор. С противоположной от системы проволок стороны по отношению к конвертору может быть размещен дополнительный плоский электрод с потенциалом конвертора.

Набор проволочных электродов и плоский электрод могут быть выполнены с двух сторон конвертора. 3 э.п.ф-лы

2 ип.

Ю

Датчик 1 предназначен для обнару . жения и локализации нейтральных частиц (в частности, рентгеновских лучей, гамма-квантов, нейтронов), которые облучают его. Среднее направление СЮ распространения этих частиц (обозначено на фиг.2 волнистой линией) предполагается постоянным относительного датчика, по меньшей мере во время обнаружения. Конвертор 2 пред- Ъ ставляет собой пластину из материала Q4 с большим атомным номером, например, тантала, расположенную со скользящим падением относительно направления распространения нейтральных частиц.

Угол между пластиной и этим направl 521 293 левием может быть равен 0-10О. На фиг.1 и 2 конвертор 2 расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости этих фигур.

Удобно применять плоский конвер5

„тор. Если жесткость пластины, составляющей конвертор, недостаточна, можно наклеить ее на жесткую подложку с потерей эффективности на 20-50Х, учитывая то, что электроны собираются только в половине пространства.

Чем меньше угол падения при той же толщине конвертора, тем больше расстояние, которое должна пройти падающая частица в данном конверторе (фиг.21, При угле,.равном 1,и тол— щине пластины 70 мкм это расстояние составляет порядка 4 мм ° Со стороны конвертора 2 установлен набор про нолочных электродов 3.1 и 3,2 с отличающимся от конвертора 2 электрическим потенциалом.

Например, электроды 3,1 и 3,2 имеют потенциал земли, а конвертор 2 имеет отрицательный потенциал 2-3 кВ, Под воздействием падающей нейтральной частицы конвертор 2 может вследствие фотоэлектрического эффекта, эффекта Комп- 30 тона или образования пар высвободить. по меньшей мере один первичный электрон большой энергии, который может ионизировать газ и создать электронно-ионные пары. Созданные таким

35 образом вторичные электроны под действием электрического поля притягиваются и одной из двух сетей электродов 3,1, 3,2 и сами создают другие вторичные электроны, формируя лавинный эффект в газе.

В то время как угол между падающими частицами и конвертором 2 небольшой, угол выхода электронов отнносительно конвертора может быть большим и практически равным 90, поэтому йуть, который проходят электроны внутри конвертора до их выхода из него, очень мал по сравнению с 4 мм толщины конвертора для падающего излуч ения, Сети анодных электродов 3.2, 3.2 позволяют усилить сигнал умножением зарядов благодаря лавинному эффекту и позволяют локализовать собираемый таким образом заряд. Эти электроды расположены с обеих сторон конвертора 2 в плоскостях, параллельных последнему, т.е, в соответствующих плоскостях, перпендикулярных плоскости фиг.2 °

Кроме того, электроды 3.1 и 3.2 параллельны проекции среднего направления распространения нейтральных частиц на плоскость пластины 2.

Все электроды обеих сетей 3.1 и 3.2 имеют одинаковый электрический потенциал,но каждый провод каждой сети электрически изолирован от всех остальных проводов той же сети, Напротив, каждый провод каждой сети (фиг.2) сожет быть соединен с проводом другой сети, занимающим симметричное положение относительно плоскости преобразователя, образуя с ним пару проводов обнаружения. Каждая пара проводов обнаружения, которая может быть образована сетями 3.1 и 3,2 соединена с отдельным электронным каналом обнаружения обозначенным усилителем 5. Каждый канал усиливает электрический ток, соответствующий зарядам, собранным на паре проводов, с которой он связан, Таким образом, блок электронных каналов выдает группу электрических сигналов, которая представляет изображение распределения интенсивности нейтральных частиц по направлению, перпендикулярному плоскости фиг.2.

Кроме того, система сбора вторичных частиц имеет два дополнительных плоских электрода 4,1 и 4.2, которые расположены параллельно конвертеру 2 и электродам 3,1 и 3.2 с противоположной стороны относительно конвертора 2 потенциал, т.е. отрицательный потенциал 2-3 кВ, Эти дополнительные электроды позволяют осуществить лучшее умножение и собирание зарядов, а также устраняют электрические силы, которь|е воздействуют на анодные про ° вода 3,1 и 3.2, могли бы искривить их и изменить характеристики датчика.

Блок регистрации частиц установлен (фиг.1) на консоли 7, Консоль

7 крепится к основанию герметичной камеры 8. Камера 8 выполнена из материала, проницаемого для нейтральных частиц и обладающего механической прочностью, например из алюминия.

Пучок нейтральных частиц, 9 определен длинной щелью 10 коллиматора

11, состоящего, например, из свинцового экрана, при этом щель. имеет длину 1б см и ширину 5 мм, На фиг.!

15212

20 направление щели по длине перпендикулярно плоскости фигуры, а след на конверторе 2 средней плоскости потока частиц 9 представляет собой

; линию, перпендикулярную плоскости фиг. 1 и расположенную приблизительно на половине высоты конвертора.

Основание камеры 18 имеет герметичный соединитель с вилкой 12. Основание камеры 18 снабжено также вентилем 13, позволяющим заполнять камеру при подходящем давлении соответствующим газом.

Обычно в качестве газа берут . инертный газ, например аргон, в ко— торый добавляют небольшое количество многоатомного газа, например изобутана, этана, парообразного спирта, метила или смеси углекислого газа со спиртом ° Давление регулируется в пределах 5 10 — 10 Па, а в описанном варианте выполнения устанавливается на 10 Па. Для предотвра5 щения последствий старения газа можно также выполнить в камере два отверстйя, такие, какие образует вентиль 13 так, чтобы установить непрерывную цирку— ляцию и/или обновление газа в камере, Основание камеры 18 имеет еще один герметический ввод 14 для электрического кабеля 15. Кабель 15 с наружной изоляцией соединяет конвертор 2 и катоды 4,1 и 4.2 с отрицательным электрическим потенциалом порядка

2-3 кВ. 35

Напряжение питания зависит от расстояния между анодными проводами сетей 3.1 и 3,2 и конвертором 2, от давления газа в камере, от коэф—

40 фициента усиления, необходимого для создания лавин в газе, и от диаметра анодных проводов, Напряжение составляет предпочтительно порядка одного вольта на миллиметр и на торр (1,3 10 Па).

Предлагаемое устройство позволяет, в частности, получить изображение плотного тела, у которого пересекаемая нейтральными частицами толщина, металла составляет более сантиметра.

Устройство может быть применено для формирования изображений плотных и объемных предметов, например конвейеров, В этом случае удобно использовать рентгеновские фотоны или гам— ма-кванты. Их энергия равна по меньшей мере 50 кэВ, предпочтительно

250.кэВ-2 кэВ.

93 6

Устройство имеет очень высокую эффективность порядка 307. с излуче— кием 400 кэВ, позволяет получить очень контрастное изображение исследуемых предметов и может быть применено в гаммаграфии, рентгеновской томографии, томографии гамма-лучами, нейтронами или излучением позитронов.

Формула изобретения

1. Устройство обнаружения и лока.— . лизации нейтральных частиц, содержащее датчик в виде камеры, заполненной газом и проницаемой для нейтральных частиц, в которой установлены конвертор в виде пластины из твердого материала и параллельная ему система сбора вторичных заряженных частиц, включающая набор продолговатных электродов, параллельных друг другу и пластине конвертора, о т— личающееся тем,что,с целью повышения позиционного разрешения и чувствительности, датчик дополнительно содержит коллиматор в виде щели, параллельной пластине конвертора, причем конвертор образуо о ет угол более 0, но менее 10 к оси пучка частиц, образуемого коллиматором, а система сбора заряженных частиц, на электроды которой подан положительный относительно конвертора потенциал, выполнена с возможностью образования лавинного эффекта в газе и соединена со схемами электронных каналов, формирующих одномерное изображение.

2 ° Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что электроды системы сбора заряженных частиц выполнены в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно проекции оси пучка частиц на пластину конвертора.

3. Устройство по п,2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что система сбора частиц дополнительно снабжена плоским электродом, имеющж такой же потенциал, как и конвертор, и расположенный параллельно ему с другой относительно конвертора стороны от набора проволочных электродов.

4, Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система сбора заряженных частиц снабжена набором электродов и дополнительным плоским электродом с двух сторон конвертора.

) 521293

Составитель С, Михеенко

Редактор Л. Зайцева Техред A.Kðàâ÷óK Корректор С, Черни

Заказ 6772/58 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

333035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101