Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения

 

Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения. Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано для определения направления на локальные и протяженные источники ионизирующего излучения, при поиске излучателей на местности, при ликвидации последствий аварии. Целью изобретения является уменьшение шумовых сигналов и улучшение помехозащищенности выходного сигнала. Для достижения поставленной цели узел детектирования состоит из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одна из которых выполнена в виде горизонтальной щели, а другая - в виде спирали, на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная зона в виде спирали - во внешней экране. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Т 1/29

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4909501/25 (22) 11.02.91 (46) 30.11.92. Бюл. M. 44 (71) Союзный научно-исследовательский институт приборостроения (72) Н.И.Сидоров, Л.Ю.Степунин и С.А.Шумов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1584582, кл. 6 01 Т 1/29, 1988.

Авторское свидетельство СССР . М 169399, кл. G 01 Т 1/29, 1989. (54) УЗЕЛ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения..

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано для определения направления на локальные и протяженные источники ионизирующего излучения, при

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения.и может быть использовано для определения направления на локальные и протяженные источники ионизирующего излучения, при поиске излучателей на местности, при ликвидации последней аварии.

Известен узел детектирования, состоящий из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, двух вращающихся экранов и устройства согласования их вращения. В нем экраны соединены между собой и с неподвижным основанием с помощью элементов, обеспечивающих подвижное крепление их относительно друг

„„. Ж„„1778718 А1 поиске излучателей на местности, при ликвидации последствий аварии. Целью изобретения является уменьшение шумовых сигналов и улучшение помехозащищенности выходного сигнала. Для достижения поставленной цели узел детектирования состоит из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, внутреннего и.внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют . пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одна из которых выполнена в виде горизонтальной щели, а другая — в виде спирали, на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная эона в виде спирали— во внешней экране. 1 ил. друга, причем экраны установлены так, что их оси вращения совпадают. Детектор установлен внутри одного из экранов в предназначенной для него нише. Данный экран имеет зону, прозрачную для регистрации излучения. В сферической системе координат, центром которой является детектор, а вертикальной осью-ось вращения экранов, основным размером этой зоны является угол коллимации Ар, определяемый как разница ее азимутальных границ

Лр =

)778718

15

55 первого и имеет несколько зон, прозрачных для регистрируемого излучения. Угловые размеры укаэанных зон и yrnoene расстояние между ними равно углу коллимации

Л р первого их экранов. При таком расположении и конструкции экранов излучение достигает детектора лишь при условии полного или частичного совмещения прозрачной зоны внутреннего экрана с одной из прозрачных зон внешнего экрана. Устройство согласования скоростей вращения экранов, которое организует вращение экранов в противоположные стороны, но с равной угловой скоростью, обеспечивает совмещение прозрачных зон обоих экранов в строго определенных положениях, позволяющих поочередно регистрировать излучение, приходящее из областей, заданных угловыми размерами прозрачной эоны внутреннего экрана и расположенных вплотную друг к другу. В результате с помощью данного устройства получают угловую диаграмму направленности падающего на узел детектирования излучения, позволяющую решать поставленные выше задачи.

Недостатком данного устройства является значительная погрешность s определении плотности потока, исходящего из каждой выделенной области пространства, особенно при наличии точечных источников. Это обусловлено тем, что прозрачные зоны начинают и-заканчивают пересечение в центральной части выделяемой области, в результате чего наибольшее количество излучения попадает на детектор именно из центральной части каждой выделенной области. С краев же выделенной области на детектор поступает малое количество излучения. В результате, при наличии сильной анизотропии в распределении источников излучения в контролируемом пространстве, полученная с помощью данного узла детектирования информация может дать существенно искаженные данные о расположении источников в контролируемом пространстве.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является узел детектирования также состоящий иэ неподвижного основания, двух вращающихся экранов, детектора ионизирующего излучения и устройства согласования вращения экранов. Детектор расположен в-нише одного из экранов, а оба экрана имеют прозрачные для ионизирующего излучения зоны. Но, в отличие от описанного выше узла детектирования, в данном узле лишь внешний экран установлен непосредственно на неподвижном основании, а внутренний экран с помощью элементов, обеспечивающих подвижное соединение экранов относительно друг друга, закреплен непосредственно на внешнем экра- .. не, причем так, что ось вращения внутрен- . него экрана ориентирована под отличным отДуглом к оси вращения внешнего экрана, В результате ось вращения внутреннего экрана вращается вместе с внешним экраном.

Другой отличительной чертой данного узла детектирования является то, что устройство согласования вращения имеет коэффициент передачи N, равный числу выделяемых. зон контролируемого пространства, N- =2 ж/Л р, где h,ð — требуемая точность определения углового распределения излучения. Кроме того, в данном узле детектирования оба экрана имеют по одной зоне, прозрачной для регистрируемого излучения, причем прозрачная зона экрана закрепленного на неподвижном основании, имеет форму щели, разница азимутальных границ которой р1, р в сферической системе координат с началом в центре детектора и осью, совпадающей с осью вращения данного экрана, равна удвоенному значению требуемой точности определения углового распределения излучения Лр, pz — р1 =2 h,ð, а прозрачная зона другого экрана имеет спиралеобразную форму и получена путем переноса вокруг оси вращения данного экрана.в сторону, противоположную его собственному вращению, на угол N+ p сектора с углом при вершине, равны Ар, расположенного в щели первого иэ экранов и находящегося на угловом расстоянии Лр от переднего края этой щели, где Ьр — параметр, принимающий значение от Я до Лр. При такой конструкции блока детектирования в исходном состоянии совмещение прозрачных зон происходит в диапазоне углов от

+ — Л р до +, что обеспечивает требуемый угол коллимации hp (требуемую точность).

При повороте внешнего экрана на угол р границы его прозрачной зоны также переместятся на тот же угол р. Одновременно вокруг своей оси повернется и внутренний экран, но на угол N+ p, В результате место пересечения экранов окажется отстоящим от переднего края щели внешнего экрана на угловом расстоянии, равном р т.е, относи7 тельно исходной системы координат оно останется на своем месте и будет обеспечивать регистрацию излучения в диапазоне углом от 1ф — hppo pz . Область пересечения прозрачных зон экрана не изменит своих границ в течение всего времени вращения внешнего экрана на угол Л р, что существенно увеличивает достоверность

1778718 полученных в данном угловом диапазоне результатов по сравнению с описанным выше узлом детектирования. При повороте на больший угол область пересечения прозрачных эон скачком перемещается на угол Лр, что обеспечивает необходимую смену азимутальных границ контролируемой в данный момент области. В результате за это же время, что и в описанном выше устройстве, данный узел детектирования позволяет получать угловую диаграмму направленности регистрируемого излучения с большей по сравнению с ним точностью.

Основным недостатком данного узла детектирования является наличие шумовых сигналов, возникающих в элементах подсоединения детектора к измерительной аппаратуре и существенно искажающих выходные сигналы. Шумовые сигналы обусловлены тем, что в данном узле детектирования для подсоединения детектора должны быть использованы подвижные (скользящие) контакты, без которых в нем невозможно подсоединить детектор к внешним устройствам, т.к. детектор отделен от неподвижного экрана двумя вращающимися под разными углами экранами.

Кроме того, такая конструкция приводит к ухудшению помехозащищенности выходных сигналов.

Целью изобретения является уменьшение шумовых сигналов и улучшения помехозащищенности выходного сигнала, Для достижения укаэанной цели в узле детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения, состоящая из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором . детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одно из которых выполнено в виде горизонтальной щели, а другая — в виде спирали, на неподви>кном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная эона в виде спирали — во внешнем экране. Установка на неподвижном основании внутреннего экрана позволяет напрямую подключить детектор ионизирующего излучения к источникам питания и устройствам обработки информации, минуя мешающий этому внешний экран, т.е. без участия подвижных (скользящих) контактов, что повышает надежность данного подключения по сравнению с прототипом.

На чертеже представлен пример выполнения предлагаемого узла детектирования, 5 Узел детектирования состоит из неподвижного основания 1, внешнего и внутреннего 3 экранов, детектора 4 и устройства согласования вращения 5. Внутренний экран 3 установлен на неподвижном основа10 нии 1. Экран 3 и основание 1 соединены друг с другом с помощью подвижного элемента, представляющего из себя в данном случае подшипник 6. Ось вращения подшипника 6 и, следовательно, экрана 3 ориенти15 рована перпендикулярно к плоскости основания 1 и направлена вверх. Детектор

4 установлен в нише в центре экрана 3, Экран 2 соединен с экраном 3 с помощью подвижного элемента, например вала 7, ус20 тановленного на подшипника 8. Бал 7 ориентирован в сторону детектора 4 и установлен перпендикулярно оси вращения экрана 3. Устройство согласования вращения 5 представляет из себя редуктор, одна

25 из шестеренок которого закреплена на вале

7, а еще одна — катится по плоскости основания 1. Размеры шестеренок редуктора подобраны таким образом, что коэффициент передачи К вращения,от экрана 3 к экрану 2

30 равен числу выделенных секторов просматриваемого пространства. Оба экрана имеют прозрачные для регистрируемого излучения зоны. В экране 3 такая зона выполнена в виде горизонтальной щели, азимутальные

35 размеры которой в сферической системе координат, центром которой является центр чувствительной области, а вертикальной осью — ось вращения экрана 3 равны

Лрщ =pz — @F4 /N . В экране 2 прозрач40 ная для регистрируемого излучения зона выполнена в виде спиралеобразной щели, которая получена путем переноса на угол

N+p вокруг оси вращения данного экрана 2 в сторону, противоположную его собствен45 ному вращению, сектора с углом при вершине, равным 2_#_/N, расположенного в щели экрана 3 и находящегося на угловом расстоянии от переднего края этой щели, где rp— параметр, принимающий значения 0 от до

50 2 /N, Узел детектирования работает следующим образом.

Примем за начало отсчета азимутального угла прямую, проходящую через середи55 ну прозрачной зоны экрана 3. В этому случае в исходном положении область пересечения прозрачных зоны экранов (2 и 3) лежит в диапазоне азимутальных углов от Я до 2 к/N, которые принимаем за коорди1778718 10

45 наты первого сектора контролируемого пространства. По мере floBopoTB экрана 3 вместе с ним поворачивается в горизонтальной плоскости и закрепленной на нем вал 7 экрана 2. Одновременно, за счет того, что одна иэ шестеренок устройства согласования вращения 5 катится по неподвижному основанию 1, вал 7 приходит во вращение и вокруг собственной оси. Принятое передаточное отношение К=N обеспечивает поворот вокруг собственной оси закрепленного на валу

7 экрана 2 на угол N+ р при повороте его s горизонтальной плоскости на угол p . .Для значения угла поворота р (2z/N это означает, что поворот экрана 3 в горизонтальной плоскости приведет к такому повороту экрана 2 вокруг собственной оси, что область пересечения прозрачных зон ляжет в диапазонеугловот-р до 2X/N — р отмеряемых от оси вращения экрана 3. Учитывая, что ось вращения экрана 3 повернулась в горизонтальной плоскости на угол р координаты области пересечения прозрачных зон экранов будут, соответственно

Р до 2 г/М . Т.е. в исходной системе каординат при вращении, экрана 3 для значения углов р от Р до 2л/N область пересечения прозрачных зон экранов 2 и 3 остается неподвижной, что позволяет, как и в прототипе, для данного спектра пространства получить одинаковый обьем информации от находящихся в данном секторе источником независимо от их координат.

При угле p= 2 лЛЧ происходит переход к следующему сектору, просматриваемого пространства, ограниченного координатами 2 л/К и 4 л/М, узел детектирования начинает регистрировать излучение из данного сектора пространства. Смена секторов продолжается до тех riop, пока узел детектирования не просмотрит всю контролируемую область пространства и не вернется в исходное положение, после чего можно начинать новый цикл измерений.

Из приведенного выше описания работы предлагаемого узла детектирования видно, что принцип его работы аналогичен принципу работы прототипа, и что данный узел детектирования позволяет получать эа одинаковое с прототипом время аналогичный с ним обьем информации. В то же время приведенная конструкция блока детектирования обеспечивает прямой доступ к детектору ионизирующего излучения, например по прямому каналу, выполненному во внутреннем экране 3 вдоль его оси вращения, как это указано на приведенном чертеже.

Это позволяет, в отличие от прототипа, подключать детектор ионизирующего излучения к источникам питания и устройства обработки информации без применения скользящих контактов, что и обеспечивает уменьшение собственных шумов устройства.

Описываемая конструкция позволяет свести длину соединительных проводников к минимуму, что обеспечивает предлагаемому устройству сведение к минимуму наведенного на этом участке наведенного шума и тем самым также увеличивает надежность работы предлагаемого устройства. ,Формула изобретения

Узел детектирования для направленной регистрации ионизирующего излучения. состоящий из неподвижного основания, детектора ионизирующего излучения, внутреннего и внешнего вращающихся экранов с несовпадающими осями вращения и устройства согласования вращения экранов, в котором детектор установлен в нише внутреннего экрана, причем оба экрана имеют пересекающиеся друг с другом прозрачные для регистрируемого излучения зоны, одна из которых выполнена в виде горизонтальной щели, а другая — в виде спи-. рали, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения шумовых сигналов и улучшения помехозащищенности выходного сигнала, в нем на неподвижном основании установлен внутренний экран, прозрачная зона в виде горизонтальной щели выполнена во внутреннем экране, а прозрачная эона в виде спирали — во внешнем экране, 1778718

Составитель Т. Горчакова

Редактор Т, Полионова Техред М.Моргентал Корректор А, Козориз

Заказ 4192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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