Детектор заряженных частиц

 

Изобретение относится к ядерному приборостроению , в частности к приборам для регистрации заряженных частиц, и позволяет повысить точность задания энергетических порогов чувствительности за счет повышения точности ориентации относительно мононаправленного источника излучения. Сущность изобретения: детектор содержит блок детектирования. Размещенный в корпусе с апертурным окном и включающий детектирующие элементы , расположенные параллельно друг другу и чередующиеся со слоями поглотителя В детектор введены двухстепенный подвес, соединенный с двумя следящими приводами, в котором жестко закреплен корпус, система ориентации, выключающая датчик ориентации, размещенные в блоки детектирования , выходы которых соединены через усилительно-преобразующее устройство с управляющими входами двух следящих приводов, механически связанных с соответствующими осями двухстепенного подвеса Датчики ориентации выполнен в виде двух двумерных полупроводниковых координатно-чувствитепьных детекторов, расположенных в блоке детектирования параллельно слоям поглотителя . 1 зл ф-пы, 3 ип

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

Ю

Ю Л

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4949399/25 (22) 26.06.91

{46) 15.1093 Ьоп Na 37-38 (71) Военная академия имФ.ЭДзержинского (72) Радаев Н.К

{73) Радаев Николай Николаевич (54) ДЕТЕКТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к ядерному приборостроению, в частности к приборам для регистрации заряженных частиц. и позволяет повысить точность задания энергетических порогов чувствительности за счет повькиения точности ориентации относительно мононаправленного источника излучения.

Сущность изобретения: детектор содержит блок детектирования. Размещенный в корпусе с апертурным окном и включающий детектирующие эпеОю) КЦ рц 2 14117 С1 (51) менть расположееые параптепьно друг другу и чередующиеся со аюями поглотителя 8 детектор введены двухстепенный подвес, соединенный с двумя следящ еи приводами в котором жестко закреплен корпус, система ориентации. Выктхоча Ощая датчик ориентации, размещенные в блоют дегектированиа, выходы которых соединены через усилительно-преобразующее устройство с управляющими входами двух следящих приводов, механически связанных с соответствующими осями двухстепенного подвеса Датчики ориентации выполнен в виде двух двумерных попупроводниковых координатна-чувствительных детекторов, расположенных в блоке детектирования параллельно слоям поглотитела 1зл ф-пц3иа

2001417

20

Изобретение относится к ядерному приборостроению, в частности, к приборам для детектирования ионизирующих излучений, и может быть использовано для измерения плотности потока заряженных частиц.

Известен детектор заряженных частиц, содержащий блок детектирования (БД), включающий комбинацию и детектирующих элементов (ДЭ) и и поглотителей, вводимых на пути прохождения частиц через ДЭ для задания необходимых энергетических порогов чувствительности этих элементов, Недостатком детектора является низкая точность регистрации угловых распределений потоков заряженных частиц.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является детектор заряженных частиц, содержащий

БД, включающий комбинацию и и ДЭ и и слоев поглотителя, размещенный в корпусе, выполняющем функции защиты от фоновых излучений, с апертурным окном, Недостатком прототипа является низкая точность задания энергетических поро. гов чувствительности ДЭ из-за большой погрешности в ориентации БД относительНо мононаправленного источника излучения, если последняя априори неизвестна либо изменяется во времени, Цевью изобретения является повышение точности задания энергетических порогов чувствительности ДЭ за счет повышения точности ориентации БД относительно мононаправленного источника излучения путем адаптивного сканирования БД.

Укаэанная цель достигается тем, что в известном детекторе заряженных частиц, содержащем БД, размещенный в корпусе с апертурным окном, и включающий комбинацию и ДЭ и и слоев поглотителя, введены двухстепенной подвес, в котором жестко закреплен корпус, и система ориентации относительно источника излучения, включающая систему датчиков ориентации, электрически соединенную через усилительно-преобразующее устройство (УПУ) с управляющими входами первого и второго следящих приводов (СП), механически связанных с соответствующими осями двухстепенного подвеса, система датчиков ориентации включает первый и второй двумерные координатно-чувствительные детекторы ДКЧД, размещенные в блоке детектирования параллельно слоям поглотителя, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами УПУ, На фиг. 1 изображена функциональная схема детектора; на фиг. 2 — кинематическая

55 схема детектора; на фиг. 3 — схема взаимного расположения БД и источника излучения.

Детектор содержит (см. фиг, 1) корпус 1 с апертурным окном 2. БД 3, включающий и детектирующих элементов 4 и и слоев поглотителя 5, систему датчиков ориентации, включающую первый 6 и второй 7 ДКЧД, чувствительные поверхности которых размещены параллельно слоям поглотителя, УПУ 8, первый 9 и второй 10 Cll, двухстепенной подвес 11 (см. фиг. 2). В качестве СП 9 и

10 могут быть использованы следящие электропроводы с шаговыми двигателями. В качестве ДКЧД 6 и 7 могут быть использованы двумерные полупроводниковые координатно-чувствительные детекторы. Расстояние между первым 6 и вторым 7 ДКЧД выбирается из условия обеспечения заданной точности ориентации. Расчетные соотношения приведены, ниже. В качестве УПУ может быть использована аналоговая вычислительная машина.

Детектор работает следующим образом.

Перед началом работы проводится первоначальная грубая ориентация БД 3 относительно предлагаемого местоположения источника излучения, обеспечивающая точность ориентации на уровне прототипа. При правильной ориентации заряженные частицы через апертурное окно 2 попадают в БД и пересекают чувствительные поверхности обоих ДКЧД 6 и 7 (см. фиг, 3). После этого дальнейший процесс ориентации проходит в автоматическом режиме до достижения требуемой точности.

Для описания этого процесса ведем систему координат oxyz (см. фиг, 3), связанную с блоком детектирования 3 таким образом, что чувствительные поверхности детектирующих элементов, ДКЧД и слоев поглотителя параллельны плоскости хоу, оси ох и оу совпадают с осями подвеса 11. а ось oz — с продольной осью БД 3. Тогда максимальная точность достигается в том случае, когда плоскость хоу перпендикулярна направлению на источник излучения, а ось 07 совпадает с ним.

Направление на источник излучения определяется радиус вектором r, ориентация которого относительно системы координат

oxyz, связанный с блоком детектирования, определяется направляющими косинусами.

Для решаемой задачи достаточно определения двух направляющих косинусов

Х7 х1

cos а =

4 сов /3 = - — " -.

2001417 где а - азим а, б (xz— а — расстояние между ДКЧД.

8 процессе ориентации первый 6 и вто- . рой 7 ДКЧД измеряют координаты точек 5 падения заряженных частиц, информация о которых поступает нв УПУ 8. YllY 8 преобразует полученные данные и выдает в СП азимута 9 и Cfl угла места 10 сигналы, «л 10 пропорциональные углам а = — — а,и

P

P = — «P. Углы а и Р характеризуют от2 клонение продольной оси БД от радиус-вектора г направления на источник излучения 15 в проекциях на соответствующие координатные плоскости и вычисляются по очевидным соотношениям:

Л х2 — х с = — агссов

2 d 20 ф = — — arccos— у2 у1

2 d

В зависимости от величины и полярности поступающих с УПУ 8 сигналов первый

9 и второй 10 СП вырабатывают управляю- 25 щеиныЕ в блокЕ дЕТектирования. выходы которых соединены через усилительнопреобраауащее устройстЕО С уПравляющИ- . ми входами двух следящих приводов, механически связанных с соответствующими осями двустепенного мщвесв.

2. Де акт Ор но п.1, отличающийся тем, чтО датчики Ориентации выполнены в виде двух двумерных, полупроводниковых

КООРДИИВ ЯО ЧУВСТВИТЕЛЪНЫХ ДЕтЕктОРОВ, распфложенных s блоке детектирования параллельно слоям поглотителя.

Формула изобретения

1. детектор зюяженных чдстиц, содержащий блок детектирования, размещенный в корпусе с апертурным окном и включаю- ®0 щий детектирующие элементы, расположенные параллельно друг другу и черед,.лощиеся со слоями поглОтителя, Отличающийся тем, что в него Вне@3иы двухстепенной подвес, соединенный с двумя следящими приводами, в котором жестко закреплен корпус, система Ориентации, Включающая датчики Ориентации, разме щие моменты М> и Мт относительно координатных осей ах и оу, прикладываемые к соответствующим осям двухстепенного подвеса 11. Оси поворачиваются, измеряя ориентацию закрепленного в подвесе 11 корпуса 1 совместно с БД 3 относительно источникз излучения таким оь,"вэом, чтобы ф - 0 и а -+О соответственно. При нормальном падении частиц на плоскость хоу

\ а-0 иP О, а ось oz совмещается с направлением на источник излучения. Выдача управляющих сигналов на СП 9 и 10 прекращается. БД 3 иэ меряет характеристикй поля заряженных частиц с максимальной точностью.

Таким образом, точность задания энергетических порогов чувствительности благодаря использованию заявляемого технического решения повышается на 30 . (5б) Гальперин Ю.И. Горн Л.С. Хазанов

Б,и. Измерение радиации в космосе. M.;

Атомиэдат, 1972 r. c. 97, 111.

2001417

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

Редактор Н,Семенова

Заказ 3127

Составитель Т.Горчакова

Техред М.Моргентал Корректор С,Шекмар

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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