Способ выявления фактической радиационной обстановки дистанционным методом с вертикальной трассы сканирования

Авторы патента:

G01T1/29 - измерение направленного излучения, например для определения положения или сечения луча; измерение пространственного распределения радиации (сцинтиграфия G01T 1/164; масс-спектрометры H01J 49/00)

Владельцы патента RU 2449318:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" (RU)

Изобретение относится к области обеспечения защиты войск, действующих в условиях воздействия радиационных поражающих факторов. Сущность изобретения заключается в том, что получают панорамное изображение характера радиоактивного загрязнения местности с борта летательного аппарата путем получения проекции пространственно-яркостной структуры области приземного слоя атмосферы, флуоресцирующей под действием ионизирующих излучений и наложения ее на подстилающую поверхность, при этом регистрация УФ-излучения проводится с вертикальной трассы сканирования с использованием выражения зависимости плотности энергетической яркости флуоресценции от высоты полета, уровней радиоактивного излучения и величины угла наблюдения детектора УФ-излучения, установленного на летательном аппарате. Технический результат - повышение достоверности оценки радиационной обстановки. 3 ил.

Использование: для решения задач оперативного выявления и оценки фактической радиационной обстановки (РО) при проведении воздушной радиационной разведки местности (ВРРМ).

Сущность изобретения заключается в реализации возможностей дистанционного метода измерения флуоресценции атмосферного азота над радиоактивно загрязненной местностью (РЗМ) в ультрафиолетовой (УФ) области спектра для решения задач ведения ВРРМ в интересах войсковых подразделений.

Технический результат: получение панорамного изображения РЗМ, обеспечивающего повышение достоверности выявления и оценки РО за счет учета неоднородностей радиоактивного загрязнения.

Изобретение относится к области обеспечения защиты войск, действующих в условиях воздействия радиационных поражающих факторов, возникающих в результате применении ядерного оружия (ЯО) или радиационной аварии.

Анализ состояния вопроса и актуальность изобретения

При проведении оценки РО (прогнозирование доз излучения для военнослужащих, действующих в зонах радиоактивного загрязнения) по данным инструментальных измерений с использованием датчиков, основанных на локальных методах получения информации, суммарная погрешность прогноза дозы характеризуется значительной ошибкой (>50%), связанной с отсутствием учета неоднородностей радиоактивного загрязнения, формирующегося при оседании радиоактивных веществ.

Образующиеся участки со значительно отличающимися уровнями радиации (аномальные участки) появляются за счет турбулентности атмосферы, влияния рельефа местности и сепарации изотопов (Фигура 1). Так как локальные методы регистрации уровней радиации на подстилающей поверхности основаны на принципе измерения мощности дозы (МД) гамма-излучения в точках земной поверхности под движущимся летательным аппаратом (ЛА) и последующей линейной аппроксимацией полученных значений, уровни радиации на «аномальных» участках усредняются при интерполяции функции общего поля МД. За счет этого возникает значительная погрешность в прогнозе доз излучения, выдаваемом для подразделений, находящихся на аномальных участках.

Снижение погрешностей оценки дозы возможно за счет разработки способа ведения ВРРМ, основанного на дистанционных методах получения информации. Одним из наиболее перспективных методов, по мнению авторов [1], является регистрация и измерение эффекта флуоресценции атмосферного азота над РЗМ в УФ-области спектра.

Метод дистанционной регистрации УФ-излучения уже используется для решения задач радиационной разведки (РР), в частности реализован в различных типах аппаратуры дистанционного обнаружения (АДО) источников ионизирующих излучений (ИИИ) для специальной техники войск РХБ защиты [2]. Кроме того, разработан наземный способ дистанционного обнаружения радиоактивных объектов, основанный на данном методе [3].

К сожалению, созданные образцы могут обнаруживать ИИИ только на небольших расстояниях (до 20 метров). Кроме того, данные устройства определяют угловые координаты и интегральные характеристики свечения всего объема светящейся области воздуха, попадающего в поле зрения прибора, в связи с чем измерение и привязка к местности значений уровней радиации не проводятся.

Широкое использование данных образцов для решения задач РР не получило дальнейшего развития ввиду низкой эффективности их применения на горизонтальных трассах, где влияние прямого УФ-излучения Солнца очень велико.

Однако при ведении разведки с вертикальных трасс сканирования (с ЛА) влияние прямого УФ-излучения будет значительно ниже. Зоны загрязнения в этом случае могут быть представлены в виде проекции пространственно-яркостной структуры, светящейся в УФ-области атмосферы, на подстилающую поверхность. Значения энергетической яркости для любой точки этой проекции будут зависеть от поглощенной энергии ИИ в атмосфере над подстилающей поверхностью и, следовательно, изображение РЗМ в УФ-диапазоне может быть «проградуировано» в уровнях радиации.

Научные исследования, проведенные с участием авторов в работах [4, 5], показали, что реальная картина, получаемая оператором, будет представлять собой изображение самосветящейся (в УФ-диапазоне) локальной зоны, распределенной по подстилающей поверхности (Фигура 2). Получаемое изображение может состоять из нескольких участков (пятен), характеризующихся неоднородностью свечения с постепенно возрастающей яркостью к местам с наибольшей интенсивностью излучения. При таком способе получения информации достоверность прогноза дозы возрастает, так как оценка дозы будет проводиться по выявленным фактическим значениям уровней радиации в аномальных участках.

Реализация способа предлагает разработку математической модели ведения дистанционной воздушной разведки местности, представленную фигурой 3.

Будем считать, что при малом R наблюдаемая поверхность РЗМ представляет собой плоский изотропный ИИИ. Источником флуоресценции будут являться точки пространства (элементарного объема), расположенные над ИИИ внутри конуса высотой Н и радиусом R.

Число фотонов флуоресценции, выходящих из элементарного объема dV, будет равно:

где I - квантовый выход фотонов УФ-флуоресценции, 1/(Р/ч)см²·с;

Р - мощность дозы ионизирующего излучения, Р/ч;

t - время измерения, с.

Мощность дозы в любой точке над плоским изотропным ИИИ гамма-излучения на высоте h определяется с помощью формулы:

где h - высота точки над плоским ИИИ, м;

С - коэффициент, зависящий от размерности величин, отн. ед;

Е_γ - энергия гамма-излучения, МэВ;

А - плотность поверхностной активности, Ки/м²;

µ_kb, µ_b - линейные коэффициенты поглощения и ослабления гамма-излучения в воздухе, м^-1;

E₁(x)=-E₁(-x) - интегральная показательная функция:

В точку нахождения детектора О будет приходить излучение dФ (Вт/м²) из элементарного объема dV с учетом поглощения на трассе L:

где Е_ф - энергия флуоресценции, приходящая в точку О из элементарного объема dV, равная энергии фотона флуоресценции Е_ф на число фотонов флуоресценции N, Дж;

α_f - коэффициент поглощения флуоресценции атмосферой, м^-1.

Проинтегрировав выражение (3) по объему конуса, в котором происходит флуоресценция азота воздуха, получаем зависимость плотности энергетической яркости флуоресценции от высоты полета ЛА, МД над РЗМ и угла наблюдения:

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 под обозначением а) представлена конфигурация прогностического следа осаждения радиоактивных частиц из облака ядерного взрыва, построенная по данным измерений датчиков, основанных на локальных методах регистрации ионизирующих излучений, цифрой 1 обозначены зоны радиоактивного загрязнения, получаемые расчетными методами при проведении оценки радиационной обстановки. Под обозначением б) представлена реальная конфигурация радиоактивного следа, отражающая наличие участков с неоднородным радиоактивным загрязнением, указанных цифрой 2.

На фигуре 2 представлено изображение вида проекции пространственно-яркостной структуры УФ-излучения РЗМ на подстилающей поверхности, образуемой радиоактивными выпадениями трех ЯВ,полученное в результате математического моделирования. Цифрой 1 обозначены зоны наиболее сильного радиоактивного загрязнения, имеющие оранжевый цвет. Цифрой 2 обозначены зоны умеренного загрязнения, имеющие зеленый цвет. Цифрой 3 обозначены зоны слабого загрязнения, имеющие синий цвет.

На фигуре 3 представлена схема, отражающая математическую модель реализации способа выявления фактической радиационной обстановки с вертикальной трассы сканирования на основе дистанционного метода регистрации флуоресценции атмосферного азота в УФ-области спектра, где:

ИИИ - плоский изотропный источник гамма-излучения, имеющий форму круга;

R - радиус ИИИ, м;

Н - высота ведения радиационной разведки местности (полета ЛА), м;

О - точка расположения детектора, находящегося в ЛА (вершина конуса);

dV - элементарный объем воздуха, являющийся источником УФ-излучения;

L - расстояние от точки О до излучающего объема dV, м;

θ - угол между линией, обозначающей высоту конуса, и линией отражающей длину трассы L, град;

α - угол поля зрения детектора регистрирующего УФ-излучение, град.

Список использованных источников

1. Соловых С.Н. Совершенствование возможностей метода дистанционного обнаружения радиоактивных объектов в подсистеме технических средств радиационной разведки и контроля войск РХБ защиты. // Научно-технический сборник. / ВА РХБЗ МО РФ. - Кострома, 2009. - №1(51). - С.257-261. - Инв. №17879.

2. Пояснительная записка к техническому проекту на ОКР, шифр «Антидетонатор»: БУТИ 201219.703ПЗ. - СПб.: ГУДП СКБ ТНВ, 2001. - 139 с.

3. Пат. 2219566 РФ, МПК 7 G01Т 1/169. Способ дистанционного обнаружения радиоактивных объектов. / С.Н.Соловых, А.И.Манец [и др.]; Заявитель и патентообладатель в/ч 61469. - №2001113992; Заявлено 22.05.01; Опубликовано 20.12.03, Бюл. №35. - 8 с.

4. Садовников Р.Н. Математическая модель выявления радиационной обстановки с летательных аппаратов дистанционным прибором обнаружения зон радиоактивного загрязнения местности панорамного типа в УФ-диапазоне. / Р.Н.Садовников, С.Н.Соловых [и др.] // Научно-технический сборник «Необратимые процессы в природе и технике». МГТУ им. Н.Э.Баумана. - М., 2005. - 415 с.

5. Разработка технических требований к элементам комплекса средств выявления радиационной, химической и биологической обстановки: Отчет о НИР №6154 (промежуточный, этап 5); Руководитель Н.И.Алимов; исполнители: С.Н.Соловых [и др.]. - Вольск-18: в/ч 61469, 2004. - 220 с. - Инв. 23670.

Способ выявления фактической радиационной обстановки, заключающийся в получении панорамного изображения характера радиоактивного загрязнения местности с борта летательного аппарата путем получения проекции пространственно-яркостной структуры области приземного слоя атмосферы, флуоресцирующей под действием ионизирующих излучений и наложения ее на подстилающую поверхность, отличающийся тем, что регистрация УФ-излучения проводится с вертикальной трассы сканирования с использованием выражения зависимости плотности энергетической яркости флуоресценции от высоты полета, уровней радиоактивного излучения и величины угла наблюдения детектора УФ-излучения, установленного на летательном аппарате.

Изобретение относится к области измерений параметров пучков заряженных частиц в ускорительной технике. .

Детектор излучения с несколькими электродами на чувствительном слое // 2445647

Изобретение относится к детектору излучения (200), в частности детектору рентгеновского излучения, который содержит, по меньшей мере, один чувствительный слой (212) для конверсии падающих фотонов (X) в электрические сигналы.

Система визуализации для визуализации объекта // 2444764

Изобретение относится к системе визуализации, способу визуализации и компьютерной программе для визуализации объекта. .

Времяпролетные измерения в позитронной эмиссионной томографии // 2442189

Изобретение относится к позитронной эмиссионной томографии (PET), в частности к обнаружению совпадающих событий в процессе времяпролетной (TOF) PHT. .

Прецизионный детектирующий узел ионизирующего излучения // 2439618

Изобретение относится к средствам для детектирования ионизирующего излучения, а именно к конструкции детектирующего узла для получения распределения интенсивности принимаемого ионизирующего излучения по пространственной или угловой координате.

Способ и система для усовершенствованной реконструкции tof pet // 2437120

Изобретение относится к позитронной визуализации и, в частности, к времяпролетной (TOF) позитронно-эмиссионной томографии (PET). .

Компенсация движения в функциональном формировании изображений // 2431443

Интегрированный многоканальный преобразователь временных интервалов в код для времяпролетной позитронно-эмиссионной томографии // 2431157

Изобретение относится к дискретизации данных, назначению временных меток и связанным областям техники. .

Датчик и система для измерения электронного луча // 2420764

Способ и устройство для спектральной компьютерной томографии // 2414724

Изобретение относится к области спектральной компьютерной томографии (СТ). .

Компенсационный способ направленной регистрации радиоактивного излучения и устройство для его реализации // 2451304

Изобретение относится к области регистрации радиоактивного излучения в присутствии интенсивного мешающего излучения

Устройство получения рентгеновских изображений и способ получения рентгеновских изображений // 2467355

Изобретение относится к устройству получения рентгеновских изображений и способу получения рентгеновских изображений

Уменьшение эффектов захвата в сцинтилляторе за счет применения вторичного излучения // 2472180

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор

Детектор излучений и способ изготовления детектора излучений // 2493573

Изобретение относится к детектору излучений и способу изготовления детектора излучений. Детектор излучений (10), содержащий массив пикселей (1), в котором каждый пиксель (1) содержит конверсионный слой из полупроводникового материала (4) для преобразования падающего излучения в электрические сигналы и в котором каждый пиксель (1) окружен канавкой (3), которая, по меньшей мере, частично заполнена барьерным материалом, который поглощает, по меньшей мере, часть фотонов, генерируемых падающим излучением, причем коэффициент заполнения канавки (3) барьерным материалом программируемо изменяется поперек детектора (10). Технический результат - снижение перекрестных наводок между детекторами излучений и пикселями каждого детектора излучений. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Средства диагностики нейродегенеративных заболеваний // 2494669

Изобретение относится к средствам диагностики нейродегенеративных заболеваний. Установка содержит модуль получения изображений, получающий визуальные данные о состоянии головного мозга пациента, и анализатор изображений, выполненный с возможностью определения на основании визуальных данных с использованием вероятностной маски для определения исследуемых областей на изображении, заданном визуальными данными, количественного показателя, указывающего на степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента. Способ клинической оценки включает этапы получения визуальных данных и их анализа для определения количественного показателя, который позволяет оценить степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента с использованием вероятностной маски. Носитель компьютерного программного продукта содержит компьютерную программу, настройки устройства обработки данных для выполнения им по меньшей мере одного из этапов способа. Изобретение облегчает раннюю диагностику и контроль нейродегенеративных заболеваний, например болезни Альцгеймера. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ обнаружения объектов ядерных технологий радиозондированием // 2502087

Использование: в способе обнаружения объектов ядерных технологий радиозондированием. Сущность: в способе обнаружения объектов ядерных технологий радиозондированием, включающем регистрацию излучения, измерение превышения регистрируемого излучения над фоном и выдачу сигнала о наличии объекта, производят радиочастотное сканирование окрестности наблюдаемого объекта, фиксируют техническими средствами наличие отраженного сигнала на частоте сканирования, измеряют его величину, определяют максимальное значение от частоты и при его превышении над фоном принимают решение о принадлежности наблюдаемого объекта к объектам ядерных технологий. Технический результат: повышение дальности обнаружения ОЯТ, повышение скрытности и независимость применения средств обнаружения, сокращение времени поиска.

Комбинация asg, катода и держателя для детектора фотонов // 2506609

Изобретение относится к комбинации отсеивающего растра, катода и держателя для детектора фотонов, используемого при получении изображений в спектральной компьютерной томографии. Детектор фотонов содержит катод, имеющий, по меньшей мере, одну проходящую наружу пластину и, по меньшей мере, одну пластину основания, подложку, имеющую, по меньшей мере, один анод, и материал преобразователя, например теллурид кадмия-цинка (CZT) или теллурид кадмия. По меньшей мере, одна проходящая наружу пластина катода может проходить выше других элементов детектора, чтобы служить в качестве отсеивающего растра для детектора. Кроме того, по меньшей мере, одна проходящая наружу пластина катода может проходить ниже других элементов детектора и быть прикрепленной к упомянутой, по меньшей мере, одной пластине основания детектора. Материал преобразователя может быть прикреплен, по меньшей мере, к одной стороне упомянутой, по меньшей мере, одной проходящей наружу пластины катода. Технический результат - повышение устойчивости конструкции системы. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство формирования рентгеновского изображения и способ формирования рентгеновского изображения // 2510048

Использование: для формирования рентгеновского изображения. Сущность заключается в том, что устройство формирования рентгеновского изображения содержит разделяющий элемент, выполненный с возможностью пространственного разделения рентгеновского излучения, излучаемого из источника рентгеновского излучения, сцинтиллятор, выполненный с возможностью излучения света, когда разделенный пучок рентгеновского излучения, разделенный на разделяющем элементе, падает на сцинтиллятор, блок ограничения светопропускания, выполненный с возможностью ограничения степени пропускания света, излучаемого сцинтиллятором, и множество световых детекторов, каждый из которых выполнен с возможностью детектирования количества света, прошедшего через блок ограничения светопропускания, причем блок ограничения светопропускания выполнен так, что интенсивность света, детектируемая на каждом из световых детекторов, изменяется в соответствии с изменением позиции падения пучка рентгеновского излучения. Технический результат: обеспечение возможности получения дифференциального фазоконтрастного изображения объекта без использования экранирующей маски для рентгеновского излучения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ определения энергетической зависимости чувствительности измерителя мощности дозы (дозы) гамма-излучения // 2511210

Изобретение относится к области проведения испытаний дозиметрических приборов по определению энергетической зависимости чувствительности при измерениях мощности дозы (дозы) гамма-излучения. Для получения гамма-излучения с энергиями в актуальном диапазоне величин предложено использовать комптоновское рассеяние на металлическом экране узкого пучка моноэнергетических гамма-квантов одного радионуклидного источника. Наибольший выход рассеянных гамма-квантов в области низких энергий достигается за счет использования экрана из легких металлов. Получение пучка, содержащего гамма-кванты практически одинаковой энергии, отличной от энергии первичного излучения, осуществляется за счет применения коллиматора. Изменение энергии гамма-квантов в пучке достигается за счет изменения положения коллиматора относительно рассеивающего экрана. При проведении измерений осуществляется аттестация контрольных точек как по энергиям гамма-излучения с использованием спектрометра, так и по мощности дозы с использованием образцового измерителя мощности дозы гамма-излучения. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения энергетической зависимости чувствительности и снизить стоимость необходимого для проведения испытаний оборудования и материалов. Следствием этого является повышение достоверности результатов контроля радиационной обстановки и обоснованности принимаемых решений по обеспечению радиационной безопасности. 3 ил.

Устройство для мониторинга параметров пучка ионов // 2520940

Изобретение относится к способам и устройствам определения положения и интенсивности пучка заряженных частиц. Устройство для мониторинга параметров пучка ионов содержит сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, фотоприемники, расположенные равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, при этом сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены светофильтрами, прозрачными для инфракрасного излучения, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа. Технический результат - повышение точности определения координат пучка и быстродействие системы мониторинга. 1 ил.