Спектрометрическая ионизационная камера

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может найти применение в измерении энергий альфа-частиц. Спектрометрическая ионизационная камера содержит катод, выполненный из одинаковых, симметрично расположенных относительно оси камеры плоских прямоугольных секций, на которые помещаются источники альфа-частиц, причем секции катода электрически изолированы друг от друга, а электрическое поле каждой секции катода полностью перекрывает область ионизации, создаваемую расположенным на ней источником альфа-частиц. Предложенная конструкция ионизационной камеры повышает точность и производительность измерений, позволяя провести измерение спектров альфа-частиц нескольких источников, в том числе градуировочного источника в одинаковых условиях, без промежуточных операций загрузки источников в камеру и подготовки ее к работе. 1 ил.

 

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может найти применение для измерения энергий альфа-частиц.

Известна спектрометрическая ионизационная камера [1], состоящая из корпуса, цилиндрических катода с размещенным на нем источником альфа-излучения, анода и одного электрода, называемого сеткой, основным назначением которой является экранирование анода от влияния положительных ионов. С катода снимают электрические сигналы, дающие информацию об энергии альфа-частиц.

Известна также ионизационная камера [2], состоящая из корпуса, катода с размещенным на нем источником альфа-излучения, анода и одного электрода, называемого сеткой, причем катод имеет плоскую форму, а другие электроды - цилиндрическую или специальную форму.

Недостатками таких ионизационных камер является то, что ионизационные камеры с катодом цилиндрической формы дают стеночный эффект, являющийся причиной ухудшения энергетического разрешения и появления дополнительного «фона» в регистрируемом энергетическом спектре. Кроме того, как у цилиндрических камер, так и у камер с плоским катодом возникает погрешность в определении энергии альфа-частиц при измерении анализируемого источника ввиду различия условий измерений градуировочного и анализируемого источника из-за перезаполнения камеры рабочей газовой смесью или из-за различия в геометрических размерах градуировочного и анализируемого источника.

Известны также ионизационные камеры [3], содержащие помимо указанных электродов кассету с источниками, расположенную вне чувствительного объема ионизационной камеры, и устройство подведения источника к катоду. Недостатками таких камер являются большие габаритные размеры, сложность конструкции и дезактивации.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению, принятому за прототип, является спектрометрическая ионизационная камера [4], состоящая из корпуса, заполненного рабочим газом, цилиндрических коаксиального катода, анода и вспомогательного электрода, экранирующий анод. На катод помещается источник альфа-частиц.

Такая камера обладает невысокой производительностью, т.к. для замены источника необходимо вскрыть ионизационную камеру, заменить источник альфа-частиц и вновь заполнить камеру рабочим газом, после чего произвести регистрацию альфа-частиц. При операциях по замене источника также нарушаются условия измерений источников и, как следствие, ухудшается точность градуировки камеры по энергиям альфа-частиц.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и производительности измерений спектрометрической ионизационной камерой.

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометрической ионизационной камере, содержащей корпус, заполненный рабочим газом, катод, на который помещается источник альфа-частиц, цилиндрические коаксиальные анод и вспомогательный электрод, катод разделен на одинаковые, симметрично расположенные относительно оси ионизационной камеры, плоские, электрически изолированные прямоугольные секции.

На чертеже схематично изображена конструкция предлагаемой камеры. Камера состоит из корпуса 1, заполненного рабочим газом, цилиндрических коаксиальных анода 2 и вспомогательного электрода 3, катода, выполненного из плоских прямоугольных электрически изолированных секций 4.1-4.5 и источников 7 альфа-частиц. На чертеже показан вариант ионизационной камеры, катод которой разделен на пять секций.

Симметричное расположение секций катода камеры, при равных значениях рабочего напряжения на них, обеспечивает одинаковое распределение линий напряженности электрического поля, показанных линиями 5. При прямоугольной форме секций катода напряженность электрического поля остается постоянной вдоль направления, параллельного оси ионизационной камеры.

Размер и конфигурация секций катода и источников выбраны так, что электрическое поле, создаваемое какой-либо секцией катода, полностью перекрывало область ионизации, создаваемую расположенным на ней источником альфа-частиц. Границы области ионизации показаны штрихпунктирной линией 6. При этом испускаемые источником альфа-частицы не вызывают индукции электрического заряда на других секциях катода, и электрические сигналы возникают только на аноде и секции катода, с которой испущена альфа-частица.

Если на каждую секцию катода камеры одновременно поместить по одному источнику альфа-частиц, размеры которых удовлетворяют описанному выше условию, то на аноде 2 появятся импульсы от альфа-частиц всех источников, а на каждой секции катода - импульсы, соответствующие альфа-частицам расположенного на ней источника. Если регистрировать импульсы с анода, совпадающие по времени с импульсами с одной из секций катода, то результирующий энергетический спектр будет представлять только альфа-частицы, вылетевшие из источника, размещенного на этой секции катода. Производя последовательно регистрацию сигналов с анода, поочередно совпадающих по времени с сигналами с каждой секции катода, можно последовательно провести измерение спектров альфа-частиц источников, расположенных на каждой секции катода, без промежуточных операций загрузки источников в камеру и подготовки ее к работе. В частности, одним из источников альфа-частиц может быть градуировочный источник, и условия измерения градуировочного и анализируемого источников являются одинаковыми. Можно также регистрировать сигналы с анода в режиме антисовпадений по времени с сигналами с секции катода, на которую помещен градуировочный источник, при этом будет регистрироваться суммарный энергетический спектр альфа-частиц, испускаемых всеми помещенными в камеру анализируемыми источниками.

На макете описанной ионизационной камеры, которая содержала катод, разделенный на пять секций, была проведена последовательная регистрация альфа-частиц пяти источников. Линейные размеры секций катода были равны 11,5×13,0 см. Источники альфа-частиц приготавливались с диаметром активной области, равной 4,0 см. На первую секцию катода был помещен градуировочный источник, на остальные - исследуемые источники, приготовленные из радионуклидов, выделенных из проб урана. Время регистрации градуировочного образца было выбрано равным 5 минутам, исследуемых источников - по 60 минут. Суммарное время измерения всех источников, включая время на одновременное помещение всех источников в ионизационную камеру, и промежуточный вывод зарегистрированных спектров составило 280 минут. Аналогичные измерения спектров альфа-частиц этих источников на существующем ионизационном блоке детектирования составили 400 минут, т.е. на два часа больше.

Таким образом, предложенная конструкция ионизационной камеры позволяет повысить производительность и точность измерений и градуировки за счет разделения катода на электрически изолированные секции, благодаря чему становится возможным провести измерение спектров альфа-частиц нескольких источников, в том числе градуировочного источника в одинаковых условиях, без промежуточных операций загрузки источников в камеру и подготовки ее к работе. Кроме того, т.к. градуировочный и анализируемый источник измеряется в одинаковых условиях, не возникает дополнительной погрешности в определении энергий альфа-частиц.

Источники информации

1. Прикладная ядерная спектроскопия. Сборник статей. Выпуск 5. Москва. Атомиздат. 1975 г., стр.117.

2. Авторское свидетельство СССР №284815.

3. Nucl. Instr. and Meth. V.29, №1 (1964) р.149.

4. Якунин М.И. Атомная энергия т.50, вып.5, 1981 г., стр.334-337 - прототип.

Спектрометрическая ионизационная камера, состоящая из корпуса, заполненного рабочим газом, катода, на который помещается источник альфа-частиц, цилиндрических коаксиальных анода и вспомогательного электрода, экранирующего анод, отличающаяся тем, что катод выполнен из одинаковых, симметрично расположенных относительно оси камеры плоских, прямоугольных, электрически изолированных друг от друга секций, при этом электрическое поле каждой секции катода полностью перекрывает область ионизации, создаваемую расположенным на ней источником альфа-частиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к детектирующим элементам, а именно к устройствам, в которых происходит регистрация гамма-квантов с высоким энергетическим разрешением и потоков нейтронов одновременно, за счет взаимодействия гамма-излучения и нейтронов с рабочим веществом детектора, и может быть использовано для оперативного обнаружения и идентификации гамма-нейтронного излучения от различных объектов, применяемых в ядерно-физических исследованиях и атомной энергетике, для технологического контроля при переработке ядерного топлива, для реакторной диагностики, для исследования нефте-газовых скважин, а также для контроля за перемещением гамма-нейтронных источников на таможне и т.д.

Изобретение относится к области регистрации рентгеновского излучения и может быть использовано как в медицинской рентгенографии, так и для досмотра людей в целях безопасности для обнаружения спрятанных на/в теле, в одежде опасных и скрываемых предметов и веществ.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и, в частности, к ультрафиолетовым (УФ) лампам, и фотоионизационным газоанализаторам на их основе. .

Изобретение относится к области распространения электромагнитных волн в средах. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам контроля ядерных реакторов, в которых осуществляют преобразование плотности нейтронного потока и потока гамма-квантов, на различных уровнях по высоте активной зоны, в выходные электрические сигналы на всех режимах работы реакторной установки.

Изобретение относится к регистрации нейтронов и гамма-излучений, преимущественно регистрации нейтронов в системах управления и защиты (СУЗ) ядерных реакторов

Изобретение относится к способам измерений интенсивности источников ВУФ-излучения и устройствам для их осуществления. В способе измерения интенсивности источников ВУФ-излучения через проточную ионизационную камеру, облучаемую источником ВУФ-излучения, пропускают поток ионизуемого вещества и измеряют ионизационный ток, а затем по величине ионизационного тока и квантового выхода рассчитывают поток ВУФ-излучения. Через ионизационную камеру пропускают смесь газа, прозрачного для ВУФ-излучения, с содержанием ионизуемого вещества от 1000 ppm до 10000 ppm при давлении не ниже атмосферного, причем в состав смеси добавляют компонент, поглощающий ВУФ-излучение, но не ионизуемый этим излучением, с концентрацией 0,5-20% по объему. Описано также устройство для осуществления способа, содержащее проточную ионизационную камеру с источником ВУФ-излучения, облучающим внутренний объем камеры, два электрода для измерения ионизационного тока, патрубки для подвода и отвода ионизуемого вещества. В устройство введен баллон, содержащий смесь прозрачного для ВУФ-излучения газа с ионизуемым веществом, концентрация которого составляет от 1000 ppm до 10000 ppm, находящуюся при давлении выше атмосферного, причем в потоке газа, поступающего в проточную ионизационную камеру, установлены регулятор расхода и измеритель расхода газа. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области регистрации рентгеновского излучения и может быть использовано для визуализации внутренней структуры объектов в медицинской диагностике, в системах досмотра, дефектоскопии и т.п. Многоканальная газовая ионизационная камера содержит заполненный газом корпус, прозрачный для рентгеновских лучей, по крайней мере, в месте их ввода, в котором размещен плоский конденсатор с расположенными параллельно пучку вводимого рентгеновского излучения сплошным анодом и катодом, разделенным на элементы, снабженные регистрирующей электроникой, которые образуют матрицу, имеющую не менее двух строк, столбцы матрицы ориентированы вдоль рентгеновских лучей, при этом в первой по ходу рентгеновских лучей строке матрицы регистрируются преимущественно кванты более низких энергий, а в каждой последующей - кванты все более высоких энергий. Технический результат - возможность при выполнении одной процедуры съемки одновременно получить несколько изображений объектов при разных эффективных энергиях излучения, что упрощает процесс досмотра людей и багажа. 2 ил.

Изобретение относится к устройству контроля ядерных реакторов, которые осуществляют преобразование плотности потока тепловых нейтронов (ППТН) и потока гамма-квантов в выходные электрические сигналы на всех режимах работы реакторной установки. Заявленное устройство включает источник быстрых нейтронов (ИБН), контейнер безопасного хранения ИБН, канал для перемещения ИБН между контейнером и ионизационной камерой, съемный механизм перемещения ИБН. Контроль коэффициента преобразования осуществляется в период заглушения работы реактора, при этом ИБН установлен около ионизационной камеры, путем сравнения величины сигнала от ИБН с паспортными данными, полученными при изготовлении ПИК от такого же ИБН. В период работы ядерного реактора ИБН находится в контейнере безопасного хранения ПИК. Предусмотрен вариант устройства, в котором для контроля нескольких ПИК используется один ИБН и один механизм его перемещения. Техническим результатом является возможность контролировать стабильность коэффициента преобразования ППТН в электрические сигналы при длительной (более 30 лет) эксплуатации, а также возможность контроля целостности цепей и стабильности работы системы управления и защиты ядерного реактора, что существенно повышает надежность работы реактора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области регистрации альфа-излучения и может использоваться для измерения энергий альфа-частиц в атомной, ядерной отраслям промышленности. Спектрометрическая импульсная ионизационная камера включает модуль газонаполнения, выполненный в виде системы электромагнитных пневматических клапанов, соединенных таким образом, чтобы обеспечить подключение внутреннего газового объема импульсной ионизационной камеры попеременно к источнику газовой смеси, вакуумному насосу, линии сброса избыточного давления, либо полной отсечки газового объема. Герметичный корпус, заполненный газовой смесью, с размещенными внутри корпуса анодом, окруженным охранным кольцом, электродом, называемым сеткой, неподвижно закрепленным катодом, имеющим паз, через который подаются в чувствительный объем тарелки, являющиеся держателями измеряемого образца. Поворотный диск с установленными на нем тарелками, поворотным и подъемным устройствами, выполненными таким образом, чтобы в совокупности осуществлять размещение в чувствительном объеме спектрометрической ионизационной камеры и последующее извлечение измеряемых образцов, размещенных на тарелках, без нарушения герметичности ионизационной камеры. Поворотное и подъемное устройства приводятся в действие мотор-редукторами, размещенными внутри герметичного корпуса, управление которыми производится при помощи программируемого электронного устройства, осуществляющего контроль давления внутри герметичного корпуса посредством вакуумметра и датчика давления, контроль положения поворотного устройства при помощи датчиков основного положения, а также подающего в соответствии с заложенной программой управляющие сигналы на пневматические клапаны и мотор-редукторы. Технический результат - повышение точности и надежности измерений. 4 ил.

Изобретение относится к детектору излучения, в частности электромагнитного излучения большой мощности. Детектор содержит секцию преобразования, включающую катод (3), для преобразования излучения (Р), падающего на секцию преобразования, в электроны (Е) с помощью фотоэлектрического эффекта. Детектор дополнительно включает газовый электронный умножитель (4) для создания электронной лавины из электронов (Е), которые создаются в секции преобразования и входят в газовый электронный умножитель (4), при этом газовый электронный умножитель (4) содержит первый электрод (5), диэлектрический слой (6) и второй электрод (7), при этом первый электрод (5) расположен на первой стороне диэлектрического слоя (6) вблизи секции преобразования, и второй электрод (7) расположен на второй стороне диэлектрического слоя (6), противоположной первой стороне. Газовый электронный умножитель (4) содержит несколько отверстий (9), заполненных газом, при этом указанные отверстия (9) проходят через первый электрод (5), диэлектрический слой (6) и второй электрод (7). Кроме того, детектор включает детекторный анод (8) вблизи второго электрода (7) для обнаружения лавины электронов. Детекторный анод (8) проходит у каждого отверстия (9) газового электронного умножителя (4) от второго электрода (7) над отверстием (9) так, что отверстие на одной стороне полностью закрыто детекторным анодом (8). Положение детекторного анода (8) смещено вниз относительно плоскости второго электрода (7), причем одно или более отверстий (9) проходят через детекторный анод (8). Технический результат - повышение точности измерения. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к детекторам ионов на космических аппаратах и в области ускорительной атомной масс-спектрометрии - с улучшенными характеристиками по степени идентификации ионов. Предложен детектор, работающий в условиях вакуума, состоящий из корпуса, заполненного благородным газом (Ar, Kr, Xe, Ne или He) при низком (около 0.01-0.5 атм) давлении, входного окна для пропуска ионов внутрь детектора, дрейфового объема, сформированного катодом из проводящей сетки и полеформирующими электродами, электролюминесцентного зазора (ЭЛ зазора), сформированного двумя проводящими параллельными сетками, фотоприемниками для регистрации пропорциональной электролюминесценции в ЭЛ зазоре, согласно изобретению фотоприемником является многоканальная сборка гейгеровских лавинных фотодиодов (ГЛФД) в виде матрицы, чувствительных в видимой и ближней инфракрасной (ИК) области спектра или в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ), а плоскость ЭЛ зазора расположена либо перпендикулярно плоскости входного окна, т.е. вдоль трека иона и с поперечным дрейфом электронов первичной ионизации по отношению к треку, либо параллельно плоскости входного окна, т.е. поперек трека иона и с продольным дрейфом электронов первичной ионизации по отношению к треку. Детектор способен эффективно регистрировать отдельные ионы, т.е. работать в режиме счета ионов при их полной остановке в детекторе, и идентифицировать ионы путем измерения одновременно их полной энергии, а также ионизационных потерь (dE/dx) вдоль трека путем его сегментации на сектора измерения как с достаточно высоким пространственным разрешением вдоль трека (Δx<1 см), так и с высоким энергетическим разрешением для каждого из сегментов трека (σ/Е<2%). Заявляемая совокупность признаков позволяет регистрировать и идентифицировать ионы с энергией выше порядка 1 МэВ, причем с достаточно высоким пространственным (<1 см) и энергетическим (<2%) разрешением, что позволит повысить способность к идентификации ионов по сравнению с другими детекторами ионов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля ядерных реакторов, а именно к ионизационным камерам деления (ИКД) с электродами, на поверхности которых нанесен слой материала, делящегося при взаимодействии с нейтронами. Технический результат - обеспечение возможности контроля плотности потока тепловых нейтронов в выходные электрические сигналы во всех режимах работы реакторной установки, включая режимы, при которых ионизационные камеры должны эксплуатироваться при температуре более 500°С. На поверхность делящегося покрытия электрода ИКД нанесен слой материала, например платины, с работой выхода электронов больше работы выхода электронов из материала покрытия, содержащего элементы, делящиеся при взаимодействии с нейтронами, причем толщина этого слоя недостаточна для полного препятствия выхода продуктов реакции (осколков деления) в межэлектродное пространство и достаточна для уменьшения термоэмиссии электронов при температуре выше 500°С. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиационного контроля окружающей среды. Узел радиационного обнаружения содержит ионизационную камеру для обнаружения излучения. Ионизационная камера содержит объем со сжатым газом. Наружный корпус вмещает ионизационную камеру в своем внутреннем объеме и содержит разрушаемую часть. Ограничительный узел ограничивает путь потока газа от ионизационной камеры к разрушаемой части наружного корпуса, которая сбрасывает давление внутри ионизационной камеры, когда давление сжатого газа в ионизационной камере превышает заданное давление, так что по меньшей мере часть сжатого газа протекает через ограничительный узел и через разрушаемую часть наружного корпуса. Сжатый газ затем выпускают на наружной стороне наружного корпуса. Также описан способ уменьшения давления в узле радиационного обнаружения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх