Первичный измерительный преобразователь ультрафиолетового и гамма-излучений, осуществляющий компенсацию погрешностей, вызванных влиянием темновых токов

 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, предназначенным для измерения электромагнитных излучений, работающих в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до гамма-излучений. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измеряемых величин и уменьшение погрешностей, вызванных влиянием темновых токов. Сущность: устройство содержит три одинаковых пленочных детектора, выполненных из пленки сернистого кадмия, нанесенной на керамическую подложку. Первый детектор изолирован свинцовой пластиной от воздействия гамма- и ультрафиолетового излучений и предназначен для компенсации погрешности, вызванной изменением температуры на втором детекторе. Второй детектор изолирован слоем эмали, не пропускающей видимый и ультрафиолетовый свет, и предназначен для измерения интенсивности гамма-излучения. Третий детектор закрыт фильтром видимого света и предназначен для измерения интенсивности ультрафиолетового излучения. 2 ил.

Изобретение относится к первичным измерительным преобразователям электромагнитного излучения, чувствительный элемент которых выполнен в виде тонкой пленки, нанесенной на керамическую подложку. Из соединений типа А^IIВ^VI уже давно изучался CdS благодаря использованию его в измерителях интенсивности света.

При измерении интенсивности электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного излучения широко применяют полупроводниковые фоторезисторы, а в γ -области -полупроводниковые детекторы излучения.

Для изготовления серийных фоторезисторов в настоящее время используют, главным образом, два типа материалов: сернистый кадмий и селенистый кадмий. Светочувствительный элемент фоторезистора может быть выполнен в виде тонкой пленки, нанесенной на стеклянную или керамическую подложку.

В войсковой дозиметрии используют пленочные детекторы γ - излучения на основе сернистого кадмия.

Проведенные исследования подтверждают возможность использования полупроводникового сульфида кадмия в качестве чувствительного материала для детекторов электромагнитного излучения в интервале длин волн от γ - до ультрафиолетового. Результаты проведенных исследований дали возможность для создания чувствительного элемента, способного одновременного измерять интенсивность γ - и ультрафиолетового излучений и разработки способа компенсации влияния темновых токов.

В качестве аналогов были выбраны следующие технические решения.

Фотосопротивления СФ 2-5, СФ2-1 (Н.Н. Акимов и др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. - Минск.:"Беларусь", 1994.-591с.), имеющие пленочный чувствительный элемент с металлическими пленочными контактами, помещенные в герметичный корпус.

Фотосопротивления широкого применения ФСК-2, ФСК-2а. (Н.Н. Акимов и др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. - Минск: Беларусь, 1994.-591с.),имеющие пленочный чувствительный элемент с пленочными металлическими контактами, помещенный в герметичный корпус.

Согласно данным, опубликованным в трудах (В. Кмент А. Кун. Техника измерений радиоактивных излучений.- М.: Наука,1964) на основе CdS созданы полупроводниковые твердотельные детекторы сопротивления гамма-излучения, работающие в импульсном режиме, которые выполнены в виде таблетки или пластины.

Недостатком рассматриваемых решений является узкий диапазон измеряемых величин, необходимость компенсации погрешностей, обусловленных влиянием темновых токов.

В качестве прототипа выбрано решение, в котором используется пленочный CdS в качестве чувствительного материала для детектора гамма-излучения, нанесенный на керамическую или стеклянную подложку с пленочными медными контактами, помещенный в герметичный корпус. Прибор на основе такого детектора работает в режиме непосредственного измерения электросопротивления, которое пропорционально интенсивности гамма-излучения. (Дозиметрия ионизирующих излучений ядерных взрывов /Авт. кол.: Б.А. Шестериков, В.И. Щербаков, Ю.И. Фролов и др. -М.: Воениздат, 1976.-475с.).

Недостатки этого решения - узкий диапазон измеряемых величин, необходимость компенсации погрешностей, обусловленных влиянием темновых токов.

Задачей предлагаемой разработки является уменьшение погрешности, вызванной влиянием темновых токов в первичном измерительном преобразователе ультрафиолетового и гамма-излучений.

Данная техническая задача осуществляется тем, что три одинаковых пленочных детектора из сернистого кадмия 1, 2, 3 с одинаковым номинальным сопротивлением нанесены на ситалловую подложку 4 методом вакуумного испарения (фиг. 1). Тем же методом получены медные контакты (не показаны). Экспериментально установлено, что на пленочный сульфид в комплексе воздействует ряд факторов, которые в значительной степени изменяют его электросопротивление: гамма- и ультрафиолетовое излучение, температура, видимый свет. Поэтому при совместном измерении гамма- и ультрафиолетового излучений необходимо компенсировать влияние темновых токов. Для этой цели детектор 1 закрыт свинцовой пластиной 5, которая изолирует его от γ - и ультрафиолетового излучений. Пластина располагается над пленкой чтобы не изменять термодинамического равновесия с другими детекторами. Детектор 2 изолирован от воздействия ультрафиолетового излучения посредствам нанесения на него слоя эмали, не пропускающего видимый и ультрафиолетовый свет. Детектор 3 закрыт фильтром видимого света 7. Таким образом на детектор 1 будет действовать температура, на детектор 2 - температура и γ - излучение, на детектор 3 - температура, γ - и ультрафиолетовое излучения. Последовательно подаваемый инвертируемый сигнал с детектора 1 на детектор 2 компенсирует влияние температурной погрешности на детекторе 2, измеряющим интенсивность γ -излучения. Аналогично, последовательный инвертируемый сигнал с детектора 2 подается на детектор 3, измеряющий интенсивность ультрафиолетового света, компенсируя погрешность, вызванную действием температуры и γ - излучения. В конечном итоге на детекторе 2 (R2) можно фиксировать падение сопротивления, вызванное воздействием γ - излучения, пропорциональное экспозиционной дозе, а на детекторе 3 (R3)-ультрафиолетовым, пропорциональным интенсивности ультрафиолетового излучения (фиг. 2). В качестве инвертора используются операционные усилители с единичным коэффициентом усиления. Переключение режимов измерения осуществляется переключателем SA 1.

Формула изобретения

Первичный измерительный преобразователь ультрафиолетового и гамма-излучений, содержащий пленочные детекторы излучения из сернистого кадмия, нанесенные на керамическую подложку, отличающийся тем, что включает в себя три одинаковых пленочных детектора из сернистого кадмия: детектор 1 - изолированный свинцовой пластиной от воздействия γ- и ультрафиолетового излучений, предназначенный для компенсации погрешности, вызванной действием температуры на детекторе 2, детектор 2 - изолированный слоем эмали, не пропускающей видимый и ультрафиолетовый свет, предназначенный для измерения интенсивности τ-излучения, а также для компенсации погрешности, вызванной действием температуры и γ-излучения, на детекторе 3, детектор 3 - закрытый фильтром видимого света, предназначенный для измерения интенсивности ультрафиолетового излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2