Устройство для формирования светоотражающей оболочки в сцинтилляционном детекторе

 

Изобретение относится к сцинтилляционной технике и может быть использовано при производстве сцинтилляционных детекторов ионизирующего излучения. Цель изобретения - повышение устойчивости детектора к воздействию механических нагрузок путем создания равномерно уплотненной порошкообразной оболочки. Это достигается выполнением постоянно нагруженного элемента в виде симметричных лепестков, расположенных под углом 15 - 20° к образующей уплотняющего цилиндра с возможностью подачи при вращении нагруженного элемента порошка от бункера к рабочей части лепестка, состоящей из заборной и уплотняющей частей и разгрузочной канавки. Устройство позволяет повысить равномерность плотности светоотражающей оболочки до 2·10³ кг/м³ по всей высоте и тем самым повысить устойчивость детектора к воздействию механических нагрузок. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике и может быть использовано при разработке новых технологий и производства сцинтилляционных детекторов ионизирующих излучений. Известно устройство для формирования светоотражающей оболочки в сцинтилляционном детекторе, состоящей из уплотняющего цилиндрического элемента, который вручную вводят в пространство между боковой поверхностью сцинтиллятора и внутренней поверхностью детектора. При этом порошок досыпают на каждый слой и производят последовательное уплотнение. Устройство имеет следующие недостатки. Трамбование происходит послойно, слои приблизительно 5 мм отличаются один от другого плотностью, так как вручную добиться равномерного усилия невозможно. Кроме того, при движении элемента вниз отражающий порошок между уплотняющим цилиндром и сцинтиллятором, а при движении вверх элемент захватывает сцинтиллятор и сдвигает его, тем самым нарушая плотность светоотражающей оболочки. В процессе эксплуатации (влияние вибрации и температур) происходит дальнейшее разрушение (доуплотнение либо расслаивание) оболочки и, как следствие, попадание частичек порошка между сцинтиллятором и выходным окном детектора, либо нарушение элемента оптической связи (в зависимости от конструкции изделия), так как при механических воздействиях возможно перемещение сцинтиллятора. Известно также устройство для формирования светоотражающей оболочки в сцинтилляционном детекторе, содержащее бункер с порошком, соединенный с контейнером, блок одноосных нагрузок, воздействующих на уплотняющий цилиндрический элемент. Однако такое устройство позволяет формировать равномерно плотные светоотражающие порошкообразные оболочки только опpеделенной высоты. В этом техническом решении формирование светоотражающих оболочек осуществляется путем воздействия на всю массу порошка уплотняющего цилиндрического элемента, на который действует одноосная нагрузка. Это воздействие осуществляется однократно. Порошки типа MgO (жесткие сыпучие среды) можно равномерно уплотнить по высоте в узких зазорах ≈ 3 мм под действием одноосных нагрузок на высоте ≈ 20 мм. При большей высоте зазора получается неуплотненный слой в части зазора, противоположной вхождению цилиндрического элемента. Кроме того, такое устройство практически не позволяет изготавливать детекторы с равномерной повышенной плотностью оболочки, так как на границе между порошком, засыпанным в контейнер, и порошком, поступающим из дополнительного бункера, возникает запирающий слой, начиная с которого под действием уплотняющего элемента происходит максимальное уплотнение оболочки, т.е. плотность светоотражающей оболочки не равномерна по высоте. Цель изобретения - повышение устойчивости детектора к воздействию механических нагрузок путем создания равномерно уплотненной светоотражающей порошкообразной оболочки. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формирования светоотражающей оболочки в сцинтилляционном детекторе, содержащем бункер с порошком, соединенный с контейнером, блок одноосной нагрузки, воздействующий на уплотняющий цилиндрический элемент, согласно изобретению, постоянно нагруженный элемент выполнен в виде симметричных лепестков, расположенных под углом 15-20^о к образующей цилиндра, с возможностью подачи при вращении элемента порошка от бункера к рабочей части лепестка, состоящей из заборной и уплотняющей частей и разгрузочной канавки. В основу устройства положено непрерывное механическое формирование светоотражающей оболочки. При вращении уплотняющего цилиндрического элемента вокруг оси порошок из бункера захватывается боковой поверхностью лепестка и стекает к заборной части элемента, проходя которую попадает под уплотняющую часть. Благодаря поддержанию постоянной частоты вращения и одноосной нагрузки, происходит равномерное уплотнение порошка по всему зазору и в радиальном направлении. Уплотняющий цилиндр все время перемещается по винтовой линии, и так как усилие постоянно, происходит равномерное уплотнение материала по высоте. Угол между лепестками и образующей цилиндрического элемента составляет 15-20^о, так как при меньших углах (в зависимости от частоты) порошок из бункера свободно просыпается вниз и возникают большие силы трения при вращении. Если порошок не поступает, то при больших углах затруднено попадание необходимого количества уплотняемого материала в зону трамбования. В этом случае возникают также неопределимые трудности с конструкцией рабочей части. Для забора порошка из бункера и подачи его к рабочей части кромка лепестка, направленная в сторону вращения цилиндра, выполнена в виде среза под углом ≈15^о, так как при меньших углах порошок преимущественно попадает под внутреннюю поверхность лепестка и увеличивает силу трения, а не опускается на рабочую часть, а при больших углах не осуществляется забор порошка из бункера. Заборная часть лепестка выполнена под углом ≈ 30^о к выходному окну детектора (либо входному окну, в зависимости от способа сборки), причем подъем начинается с середины лепестка (начала уплотняющей части. Всякое изменение угла как в меньшую, так и в большую сторону приводит к увеличению сил трения и уменьшению скорости трамбования. Разгрузочная канавка, глубина которой на 0,5-1 мм меньше длины уплотняющей части, способствует уменьшению сил трения и создает пружинящий элемент, улучшающий трамбование. Частота вращения уплотняющего элемента при указанных соотношениях размеров - порядка 1 об./с^-1. Величина нагрузки поддерживается постоянной путем относительного перемещения цилиндра и контейнера. На чертеже приведено изображение уплотняющего элемента устройства, цилиндрическая поверхность 1 которого выполнена в виде лепестка 2, рабочая часть которых состоит из заборной части 3, уплотняющей части 4, разгрузочной канавки 5. Уплотняющий цилиндр входит в пространство между сцинтиллятором 6 и контейнером 7, сопряженным с бункером 8, в котором находится порошок. Часть поверхности лепестка 9, направляемая в сторону вращения цилиндра, выполнена с возможностью захвата порошка из бункера и передача его на рабочую часть. Формирование светоотражающей оболочки осуществляется следующим образом. Порошок засыпают в бункер 8. При вращении цилиндра 1 порошок захватывается поверхностью 9 лепестков 2 и подается на рабочую часть, попав через заборную часть 3 на пружинящую (благодаря разгрузочной канавке 5), уплотняющую часть 4. Так как усилие между блоком нагрузок и контейнером постоянно, то при достижении необходимой плотности порошка автоматически происходит перемещение цилиндрического элемента из-за непрерывного попадания порошка в заборную часть. Процесс трамбования автоматически завершается выходом лепестка из зазора. Была проведена сборка детектора Д 56-02 размером диаметром 30х40 мм. По прототипу плотность набивки составляет 1,2х10³ кг ˙ м^-3, при этом после извлечения сцинтиллятора из контейнера оказалось, что плотность оболочки неравномерна по высоте. Оболочка в слое примерно 4 мм имеет плотность ≈0,8 ˙10³ кг˙ м^-3 возле выходного окна детектора и плотность 1,8х10³ кг˙ м^-3 возле входного окна. По предлагаемому устройству плотность оболочки равномерна по высоте и составляет 2 ˙10³ кг˙ м^-3. В таблице приведены данные по сравнительному испытанию на воздействие одиночных ударов (с ускорением 200g количество ударов 6 в двух взаимно перпендикулярных направлениях шести экспериментальных образцов Д56-03, три из которых изготовлены по прототипу (NN 1-3) и три по заявленному техническому решению (NN 4-6). Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить равномерность плотности светоотражающей оболочки, формируемой непрерывно механическим способом, и тем самым улучшить механические свойства сцинтилляционных детекторов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1074061, кл. G 01 T 1/202,1982. Авторское свидетельство СССР N 1526401, кл. G 01 T 1/202, 1987.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СВЕТООТРАЖАЮЩЕЙ ОБОЛОЧКИ В СЦИНТИЛЛЯЦИОННОМ ДЕТЕКТОРЕ, содержащее бункер с порошком, соединенный с контейнером блок одноосной нагрузки, воздействующий на уплотняющий цилиндрический элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости детектора к воздействию механических нагрузок путем создания равномерно уплотненной порошкообразной оболочки, блок одноосной нагрузки выполнен в виде постоянно нагруженного элемента, состоящего из симметричных лепестков, расположенных под углом 15 - 20^o к образующей уплотняющего цилиндрического элемента, с возможностью подачи при вращении уплотняющего цилиндрического элемента порошка от бункера к рабочей части лепестка, состоящей из заборной и уплотняющей частей, и разгрузочной канавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---