Способ и устройство для измерения профиля нейтронного пучка (пучков)



Способ и устройство для измерения профиля нейтронного пучка (пучков)
Способ и устройство для измерения профиля нейтронного пучка (пучков)
Способ и устройство для измерения профиля нейтронного пучка (пучков)

Владельцы патента RU 2593433:

Объединенный Институт Ядерных Исследований (RU)

Изобретение относится к области радиационных технологий, а также к исследованиям, созданию и эксплуатации ядерных установок и ускорителей. Способ измерения профиля нейтронного пучка (пучков) в плоскости, перпендикулярной выделенному его (их) направлению, заключается в том, что пучок (пучки) быстрых нейтронов направляют на детектирующую плоскость профилометра, перпендикулярно расположенную к его (их) направлению (направлениям), поверхность которой представляет собой совокупность параллельно расположенных изолированных стрипов, сигналы с каждого из стрипов, появившиеся в результате взаимодействия нейтрона с веществом стрипа, поступают на блок регистрирующей электроники, производящей прием и анализ зарегистрированных событий с использованием программного обеспечения для определения профиля нейтронного пучка (пучков), при этом в качестве детектирующей плоскости профилометра используют двусторонний стриповый кремниевый детектор, одна сторона которого представляет набор X-стрипов, а вторая - набор Y-стрипов, перпендикулярных к Х-стрипам, при этом регистрируют заряженные частицы, образующиеся в каждом конкретном стрипе в результате протекания реакций с эмиссией протонов и альфа-частиц при захвате нейтронов на ядрах кремния 28Si(n,p)28Al, 28Si(n,α)25Mg, при этом путем снятия электрических сигналов с соответствующих X- и Y-стрипов определяют координаты X и Y точек взаимодействия нейтронов с веществом данного стрипа профилометра, при этом на основании однозначной связи номеров одновременно сработавших X- и Y-стрипов, включенных на совпадения, при этом после набора событий по каждому из X- и Y-стрипов профилометра автоматически производится временной и амплитудный анализ зарегистрированных событий. Технический результат - повышение точности определения направления осей меченых пучков, упрощение процедуры измерения характеристик пучков, а также сокращение времени измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиационных технологий, а также к исследованиям, созданию и эксплуатации ядерных установок и ускорителей и может быть использовано для измерения пространственного распределения потоков нейтронов, а также для измерений профиля пучка (пучков) меченых нейтронов.

Известен способ определения координаты X и Y точек пересечения осей каждого из меченых пучков нейтронов на определенных расстояниях от источника нейтронов с плоскостью, перпендикулярной направлению меченых пучков нейтронов (прототип) с помощью устройства [1, 2] для измерения распределения меченых нейтронов в плоскости, перпендикулярной направлению распространения нейтронного потока, содержащего: сцинтилляционный стриповый профилометр; регистрирующую электронику сбора и предварительного анализа сигналов со стрипов сцинтилляционного профилометра и с пикселей альфа-детектора, установленного вблизи нейтронного источника; блоков питания профилометра и регистрирующей электроники, при этом в качестве источника меченых нейтронов используется портативный нейтронный генератор НГ (мечение нейтронов осуществляется с помощью многопиксельного кремниевого альфа-детектора, регистрирующего альфа-частицы, образующиеся в реакции dt-альфа+n (14.1 МэВ), вылетающие из тритиевой мишени в направлении, противоположном направлению вылета нейтрона и расположенного внутри НГ). При этом угловое распределение нейтронов практически изотропно в телесном угле 4π, поэтому число меченых пучков нейтронов определяется числом пикселей альфа-детектора, расположенного внутри НГ. Используя совпадение сигналов с определенного пикселя альфа-детектора НГ и с одного из стрипов сцинтилляционного профилометра (если стрипы профилометра расположены вдоль осей X и Y плоскости, перпендикулярной к направлению нейтронного пучка, то в дальнейшем они будут называться X- и Y-стрипами, соответственно), мы получаем информацию о профиле каждого из меченых пучков нейтронов вдоль осей X и Y (информация о распределении пучков меченых нейтронов вдоль осей X и Y извлекается из анализа данных, полученных в измерениях с профилометром в двух его взаимно-перпендикулярных положениях сцинтилляционных стрипов относительно направления меченого пучка нейтронов). Проводя измерения на двух различных расстояниях от источника нейтронов, измеряются координаты X и Y точек пересечения осей каждого из меченых пучков нейтронов на данных расстояниях с плоскостью, перпендикулярной направлению меченых пучков нейтронов.

Способ измерения профиля нейтронного пучка можно описать, ссылаясь на принцип работы профилометра-прототипа, который состоит из многоанодного фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), стрипов прямоугольной формы из пластического сцинтиллятора, светоизолированых друг от друга световодов (файберов), с помощью которых световая вспышка, возникающая в каком-либо стрипе профилометра в результате упругого рассеяния нейтрона на ядрах водорода, входящего в состав пластического сцинтиллятора (С14Н12), передается на соответствующий анод многоанодного ФЭУ.

Сигналы с выхода ФЭУ с определенной амплитудой, соответствующей определенному номеру сработавшего стрипа, в котором произошло взаимодействие нейтрона с веществом сцинтиллятора, подаются на блок регистрирующей электроники для анализа с целью установления номеров сработавших X- и отдельно Y-стрипов, а следовательно, и X и Y координат точек пересечения осей каждого из меченых нейтронных пучков с X-Y плоскостью профилометра.

Недостатками способа-прототипа являются следующие:

1. Для измерения распределения пучков нейтронов вдоль осей X и Y в плоскости, перпендикулярной направлению пучков меченых нейтронов, падающих на данную плоскость, необходимо выполнить два последовательных измерения с горизонтальным и вертикальным расположением сцинтилляционных стрипов профилометра, при этом требуется устройство, с помощью которого производится поворот плоскости сцинтилляционных стрипов профилометра на 90° относительно друг друга.

2. Получение регистрируемого электрического сигнала с каждого стрипа при взаимодействии нейтрона происходит в два этапа: энергия преобразуется в свет (сцинтиллятор), затем свет преобразуется в электрический сигнал (ФЭУ), при этом на каждом этапе преобразования возникает своя неточность.

3. Использование многоанодных ФЭУ приводит к наличию «crosstalk» (эффект перекрестных наводок в двух соседних Х- (или Y-) стрипах), что в свою очередь приводит к появлению дополнительной неопределенности в измерении координат нейтронов.

4. Достаточно сложная технология светоизоляции стрипов друг от друга, а также передачи световой вспышки от каждого стрипа к аноду многоканального фотоэлектронного умножителя.

5. Требуется сложная процедура амплитудной калибровки сцинтилляционного спектрометра с использованием стандартных гамма-источников Cs-137, Со-60 и космического излучения для определения коэффициентов, с помощью которых производится пересчет к равновеликой эффективности регистрации по каждому из 16 стрипов.

6. Ограничение координатой точности профилометра, обусловленное большой шириной сцинтилляционных стрипов (7.5 мм).

7. Применение сцинтилляционных стрипов толщиной 5 мм приводит к большому уровню фона, обусловленного случайной их загрузкой за счет космического излучения и перерассеяния нейтронов в веществе стрипов с последующей их регистрацией рядом расположенными стрипами.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения следующих технических задач:

- определение пространственного распределения плотности нейтронного потока в пределах размеров X-Y плоскости профилометра;

- повышение координатной точности измерения пространственного распределения плотности нейтронного потока в пределах размеров X-Y плоскости профилометра;

- определение профиля и направления осей меченых пучков нейтронов;

- сокращение времени измерений.

Поставленные задачи решаются следующим образом:

Пучок (пучки) быстрых нейтронов падает на детектирующую плоскость профилометра, перпендикулярно расположенную к его (их) направлению (направлениям), а в качестве детектирующей плоскости профилометра используют двусторонний стриповый кремниевый детектор, одна сторона которого представляет набор X-стрипов, а вторая - набор Y-стрипов, перпендикулярных к Х-стрипам, и регистрируют заряженные частицы, образующиеся в объеме детектора в результате протекания реакций с эмиссией протонов и альфа-частиц при захвате нейтрона на ядрах кремния 28Si(n,p)28Al, 28Si(n,α)25Mg, при этом путем снятия электрических сигналов с соответствующих X- и Y-стрипов определяют координаты X и Y точек взаимодействия нейтронов с кремнием детектора, на основании однозначной связи номеров одновременно сработавших X- и Y-стрипов, включенных на совпадения, затем, после набора событий по каждому из Х- и Y-стрипов профилометра, измеряется пространственное распределение нейтронов, падающих в плоскости профилометра.

В случае использования меченых нейтронов способ заключается в том, что на детектирующую плоскость двухстороннего стрипового кремниевого детектора направляют перпендикулярно к ней пучки меченых нейтронов, формируемые в нейтронном генераторе с расположенным внутри него многоэлементным (многопиксельным) альфа-детектором (мечение нейтронов осуществляется путем регистрации альфа-частицы одним из элементов (пикселем) альфа-детектора, образующейся в бинарной ядерной дейтерий-тритиевой реакции), производят анализ событий, одновременно зарегистрированных соответствующими X- и Y-стрипами двустороннего кремниевого профилометра, в совпадениях с сигналом от соответствующего пикселя альфа-детектора.

Устройство для измерения профиля нейтронного пучка (пучков) содержит детектирующую плоскость, которая может состоять из одного или нескольких детектирующих элементов, блока высоковольтного питания для детектирующей плоскости, блока питания для регистрирующей аппаратуры, блока регистрирующей электроники сбора и анализа данных, где в качестве детектирующего элемента используется двухсторонний стриповый кремниевый детектор, представляющий собой кремниевый кристалл с р+ и n+ стрипами, расположенными на противоположных сторонах, при этом Х-стрипы на одной стороне кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны к направлению Y-стрипов на другой стороне кристалла.

Детектирующая плоскость профилометра также может состоять из группы отдельных одинаковых детектирующих плоскостей (детектирующих элементов), каждая из которых представляет собой двусторонний стриповый кремниевый детектор, при этом количество детектирующих элементов, составляющих детектирующую плоскость, определяется из условия ΣS(эл)≥S(пучка), где ΣS(эл) - суммарная площадь всех детектирующих элементов, составляющих детектирующую плоскость, S(пучка) - площадь поверхности, ограниченной размерами измеренного нейтронного потока (потоков) в плоскости расположения профилометра, находящегося на определенном расстоянии от источника нейтронов.

В случае измерения профиля меченых пучков нейтронов, создаваемых нейтронным генератором с альфа-детектором, устройство, реализующее предложенный способ, содержит профилометр на основе двухстороннего стрипового кремниевого детектора с регистрирующей электроникой приема и анализа сигналов, поступающих с X- и Y-стрипов, организующей совпадение данных сигналов с сигналами от соответствующих пикселей альфа-детектора НГ, а также систему питания профилометра.

Отличительными признаками предлагаемого способа от известного, принятого за прототип, являются:

Нейтронный пучок направляют перпендикулярно детектирующей плоскости, в качестве детектирующей плоскости профилометра используют двусторонний стриповый кремниевый детектор, одна сторона которого представляет набор X-стрипов, а вторая - набор Y-стрипов, перпендикулярных к Х-стрипам, при этом регистрируют заряженные частицы, образующиеся в результате протекания реакций с эмиссией протонов и альфа-частиц при захвате нейтронов на ядрах кремния 28Si(n,p)28Al, 28Si(n,α)25Mg, при этом путем снятия электрических сигналов с соответствующих X- и Y-стрипов определяют координаты X и Y точек взаимодействия нейтронов с веществом данного стрипа профилометра, при этом на основании однозначной связи номеров одновременно сработавших X- и Y-стрипов, включенных на совпадения, при этом после набора событий по каждому из X- и Y-стрипов профилометра автоматически производится временной и амплитудный анализ зарегистрированных событий.

На детектирующую плоскость профилометра из кремния направляют перпендикулярно к ней пучки меченых быстрых нейтронов, формируемые с помощью нейтронного генератора с расположенным внутри него многоэлементным (многопиксельным) альфа-детектором (мечение нейтронов осуществляется путем регистрации альфа-частицы одним из элементов (пикселем) альфа-детектора, образующейся в бинарной ядерной дейтерий-тритиевой реакции, вылет которой из мишени практически противоположен направлению вылета нейтрона), производят анализ событий, одновременно зарегистрированных соответствующими X- и Y-стрипами двустороннего кремниевого профилометра, в совпадениях с сигналом от соответствующего пикселя альфа-детектора, при этом измеряется пространственное распределение нейтронов в детектирующей плоскости X-Y, соответствующих каждому из меченых пучков нейтронов.

Поясним, что в устройстве, реализующем заявленный способ, в качестве детектирующей плоскости используется двусторонний стриповый кремниевый детектор, представляющий собой две одинаковые по форме и содержанию детектирующие X и Y плоскости, размещенные на обеих сторонах полупроводникового кремниевого кристалла с р-n переходами, при этом Х-стрипы на одной стороне кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны к направлению Y-стрипов на другой стороне детектора, каждый X- и Y-стрипы непосредственно электрически связаны через усилители сигналов с блоком регистрирующей электроники сбора и анализа событий, при этом обратное смещение на детектор подается от блока высоковольтного питания для детектирующей плоскости.

Использование предлагаемого изобретения дает возможность:

- уменьшить время измерений пространственного распределения нейтронов в плоскости Х- и Y-координат за счет применения двухстороннего стрипового кремниевого детектора, позволяющего сразу определять две координаты точки взаимодействия нейтрона в объеме детектора;

- повысить точность пространственного распределения потока нейтронов в плоскости Х- и Y-координат за счет уменьшения шага стрипов кремниевого детектора и за счет прямого преобразования энергии ионизации в электрический сигнал в кремниевом детекторе;

- существенно понизить уровень фона, определяемый малой толщиной кремниевого детектора (300-500 мкм), за счет уменьшения перерассеяния нейтронов в веществе детектора, что снижает вероятность появления сигналов от одного рассеянного нейтрона сразу на двух соседних стрипах.

Благодаря наличию данных отличительных признаков по сравнению с прототипом достигаются следующие технические результаты:

- Предлагаемый способ предназначен для получения информации о пространственном распределении пучков меченых нейтронов в плоскости X-Y профилометра и определения размера области взаимодействия пучков меченых нейтронов с кремниевой детектирующей плоскостью профилометра. Это достигается применением двухстороннего стрипового кремниевого детектора, состоящего из Х- и Y-стрипов, расположенных ортогонально на разных сторонах детектора. При взаимодействии быстрых нейтронов с веществом кристалла кремниевого детектора в результате протекания реакций с эмиссией протонов и альфа-частиц при захвате нейтрона на ядрах кремния 28Si(n,p)28Al, 28Si(n,α)25Mg происходит ионизация кремния образовавшимися заряженными частицами (р и α). В результате сбора (дрейфа) заряда ионизации в электрическом поле, созданном в объеме детектора, на соответствующих X- и Y-стрипах одновременно индуцируются электрические сигналы, которые поступают на входы электроники считывания.

- Возможность одновременного получения Х- и Y-координат нейтронов, которые в результате ядерной реакции с кремнием дают электрический сигнал одновременно в Х- и Y-стрипах детектора.

- Более простой и надежный съем электрических сигналов с X- и Y-стрипов кремниевого профилометра по сравнению с оптическим съемом сцинтилляционного профилометра.

- Отсутствие практически эффекта перекрестных наводок ("crosstalk") в двух соседних Х- (или Y-) стрипах повышает точность определения координат нейтронов.

Перечень чертежей:

1. На фиг. 1 (приложение 1) изображен вариант общей схемы устройства.

2. На фиг. 2 (приложение 1) изображен один из вариантов схемы профилометра быстрых нейтронов на основе двухсторонних стриповых кремниевых детекторов.

3. На фиг. 3 (приложение 2) приведен спектр потерь энергии заряженных частиц, образовавшихся в результате реакций взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами кремния, измеренный с помощью прототипа профилометра на основе кремниевого детектора.

На фиг. 1 изображена общая схема устройства, которое реализует предложенный способ.

Устройство содержит детектирующую плоскость 1, предназначенную для измерения пространственного распределения пучков меченых нейтронов и состоящую из 4-х одинаковых двухсторонних стриповых кремниевых детекторов 2; блока регистрирующей электроники 3; блока питания 4 детектирующей плоскости 1 и регистрирующей электроники 3. На этом же чертеже изображены: нейтронный генератор 5 с многопиксельным альфа-детектором 6, расположенным внутри него, формирующем меченые пучки нейтронов; тритиевая мишень 7; блок управления нейтронного генератора 8.

На фиг. 2 в качестве примера приведена схема включения двухстороннего стрипового кремниевого детектора с усилителями считывания сигналов со стрипов. Шаг Х- и Y-стрипов профилометра составляет - 2 мм, длина стрипов - 60 мм, толщина детектора - 0.3 мм.

На фиг. 3 приведен спектр потерь энергии заряженных частиц, образовавшихся в результате реакций взаимодействия нейтронов (En=14.1 МэВ) с ядрами кремния в объеме кремниевого детектора. Данный спектр получен при прохождении нейтронов через кремниевый детектор с чувствительной площадью 0.64 см2 и толщиной чувствительной области 300 мкм. Число нейтронов, прошедших через детектор, равняется 2.62×107, число зарегистрированных сигналов (нейтронов) кремниевым детектором с площадью 0.64 см2 и толщиной 300 мкм равняется 5.2×103 при пороге регистрации 1 МэВ. Из полученных экспериментальных результатов определена эффективность регистрации быстрых нейтронов (En=14.1 МэВ) кремниевым детектором, которая составляет 3.1×10-4 см-2/300 мкм/1 МэВ. Полученная величина эффективности регистрации нейтронов имеет следующий физический смысл: кремниевый детектор с активной площадью 1 см2 и толщиной 300 мкм при прохождении через него 104 быстрых нейтронов (En=14.1 МэВ) зарегистрирует 3.1 нейтронных сигнала при энергетическом пороге электроники в 1 МэВ.

Предлагаемый способ может эффективно применяться для решения задач нейтронографии при исследовании внутренней структуры объекта, находящегося между источником нейтронов и профилометром. Вещества, входящие в состав исследуемого объекта, обладают разной степенью ослабления потока нейтронов при проходе через них (разной степенью поглощения нейтронов), что, в свою очередь, приводит к уменьшению числа нейтронов, зарегистрированных стрипами X и Y, которые «затенены» областью в объекте, занимаемой веществами с большим сечением поглощения нейтронов, по сравнению со всеми другими областями объекта, заполненными другими веществами, входящими в состав облучаемого объекта.

Литература

1. В.М. Быстрицкий, Н.И. Замятин и др., Сборник докладов Международной научно-технической конференции "Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе", с. 547, ВНИИА, Москва, 2013.

2. В.М. Быстрицкий, Н.И. Замятин и др., Сборник докладов Международной научно-технической конференции "Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе", с. 572, ВНИИА, Москва, 2013.

1. Способ измерения профиля нейтронного пучка (пучков) в плоскости, перпендикулярной выделенному его (их) направлению, заключающийся в том, что пучок (пучки) быстрых нейтронов направляют на детектирующую плоскость профилометра, перпендикулярно расположенную к его (их) направлению (направлениям), поверхность которой представляет собой совокупность параллельно расположенных изолированных стрипов, сигналы с каждого из стрипов, появившиеся в результате взаимодействия нейтрона с веществом стрипа, поступают на блок регистрирующей электроники, производящей прием и анализ зарегистрированных событий с использованием программного обеспечения для определения профиля нейтронного пучка (пучков), отличающийся тем, что в качестве детектирующей плоскости профилометра используют двусторонний стриповый кремниевый детектор, одна сторона которого представляет набор X-стрипов, а вторая - набор Y-стрипов, перпендикулярных к Х-стрипам, при этом регистрируют заряженные частицы, образующиеся в каждом конкретном стрипе в результате протекания реакций с эмиссией протонов и альфа-частиц при захвате нейтронов на ядрах кремния 28Si(n,p)28Al, 28Si(n,α)25Mg, при этом путем снятия электрических сигналов с соответствующих X- и Y-стрипов определяют координаты X и Y точек взаимодействия нейтронов с веществом данного стрипа профилометра, при этом на основании однозначной связи номеров одновременно сработавших X- и Y-стрипов, включенных на совпадения, при этом после набора событий по каждому из X- и Y-стрипов профилометра автоматически производится временной и амплитудный анализ зарегистрированных событий.

2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что на детектирующую плоскость профилометра из кремния направляют перпендикулярно к ней пучки меченых быстрых нейтронов, формируемые с помощью нейтронного генератора с расположенным внутри него многоэлементным (многопиксельным) альфа-детектором (мечение нейтронов осуществляется путем регистрации альфа-частицы одним из элементов (пикселем) альфа-детектора, образующейся в бинарной ядерной дейтерий-тритиевой реакции, вылет которой из мишени практически противоположен направлению вылета нейтрона), производят анализ событий, одновременно зарегистрированных соответствующими X- и Y-стрипами двустороннего кремниевого профилометра, в совпадениях с сигналом от соответствующего пикселя альфа-детектора, при этом измеряется пространственное распределение нейтронов в детектирующей плоскости X-Y, соответствующих каждому из меченых пучков нейтронов.



 

Похожие патенты:

Автоматизированная система контроля нейтронно-физических параметров исследовательской ядерной установки (ИЯУ) может быть использована для создания систем контроля, управления и измерения в составе систем управления и защиты СУЗ ИЯУ, для обеспечения безопасности работы ИЯУ в импульсном, квазиимпульсном и статическом режимах.

Изобретение относится к области измерения излучений. Устройство для измерения потока нейтронов содержит первичный преобразователь в виде ионизационной двухсекционной трехэлектродной камеры, к общесекционному электроду которой подключен однополярный источник питания, а к разнополярным электродам, к положительному, входящему в состав нейтронной секции, и к отрицательному, входящему в состав компенсационной секции, - блоки измерения тока, которые связаны с блоком обработки выходных сигналов, при этом блоки измерения тока состоят из преобразователя ток-напряжение, выполненного на основе линейного усилителя с переключающимися пределами измерения или на основе логарифмического усилителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, управляемого микроконтроллером, выход которого через интерфейс связи подключен к интерфейсу связи блока обработки выходных сигналов, который имеет возможность подключения к вычислительному устройству более высокого уровня и включает в себя свой микроконтроллер, позволяющий автоматически корректировать с учетом сигнала, полученного от блока измерения тока по гамма-излучению, сигнал, полученный от блока измерения тока по нейтронной составляющей, и производить вычисление потока нейтронов, а однополярный источник питания включает в себя высоковольтный преобразователь напряжения, подключенный к своему микроконтроллеру, позволяющему осуществлять автоматический контроль и коррекцию выходного напряжения и подключенному через интерфейс связи к интерфейсу связи блока обработки выходных сигналов.

Изобретение относится к области технической физики. Устройство для спектрометрии нейтронов состоит из водородсодержащих замедлителей быстрых нейтронов цилиндрической формы, регистраторов тепловых и медленных нейтронов, расположенных вдоль центральной оси устройства, борного фильтра и цилиндрических углублений на торцевой поверхности замедлителя, обращенной к источнику излучений, при этом в качестве регистраторов нейтронов используют активационные детекторы в кадмиевом чехле и без чехла, которые размещены в контейнере попарно на расстояниях не более длины диффузии тепловых нейтронов в замедлителе, а цилиндрические углубления заполнены вставками, при этом контейнер и вставки выполнены из материала замедлителя.
Изобретение относится к области ядерной техники. Эмиссионный нейтронный детектор содержит коллектор и эмиттер, отделенные друг от друга изоляционным материалом, при этом эмиттер выполнен из порошка двуокиси гафния, заключенного в металлическую оболочку, при этом оболочка эмиттера выполнена толщиной от 0,14 мм до 0,20 мм, а масса двуокиси гафния на 1 м чувствительной части детектора выбрана в диапазоне от 6,4 г до 7,1 г.

Изобретение относится к полупроводниковым детекторам для регистрации корпускулярных излучений, в частности к алмазным детекторам тепловых нейтронов. Алмазный детектор тепловых нейтронов состоит из алмазной пластины, двух контактных электродов, конвертора тепловых нейтронов и внешних выводов для подачи напряжения смещения и съема выходного сигнала, при этом один из контактных электродов выполнен в виде набора графитовых столбиков, расположенных в объеме алмазной пластины так, чтобы расстояние от торцов графитовых столбиков до второго контактного электрода не превышало 5-10 мкм, при этом основания графитовых столбиков параллельно подсоединены к выводу для подачи напряжения смещения, а конвертор тепловых нейтронов установлен над поверхностью другого контактного электрода.

Изобретение относится к области измерении плотности потока нейтронов с помощью различных типов детекторов, в частности пропорциональных и коронных счетчиков медленных нейтронов, импульсных камер деления.

Устройство может быть использовано для изготовления цилиндрических трубок из пластика или металлопластика для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к метрологии нейтронного излучения, и может быть использовано при калибровке каналов измерения расхода теплоносителя в первом контуре корпусных ядерных реакторов.

Изобретение относится к области ядерной физики. Способ измерения асимметрии распада поляризованных пучков включает в себя пропускание поляризованного пучка частиц через контролируемую зону, регистрацию заряженных частиц, испускаемых асимметрично относительно спина распадающихся частиц, контрольные измерения при изменении направления поляризации пучка на 180°, при этом исходный поляризованный пучок частиц пропускают через зону контроля с близким к нулю магнитным полем, поток частиц исходного поляризованного пучка ступенчато варьируют с помощью прецизионной управляемой диафрагмы, на каждой ступени потока проводят многократные измерения скорости счета и энергетического спектра испускаемых в зоне контроля заряженных частиц с помощью охватывающего пучок секционированного по углу детектора; по совокупности скоростей счета и их погрешностей строят функционал ошибок для оценок чисел частиц в зоне видимости детектора путем приближений этих чисел шкалой (последовательностью) с шагом 1/μ, значение μ подбирают до наилучшего совмещения минимумов функционалов ошибки для времен жизни τ+ и τ- двух спиновых мод распада и их среднего арифметического значения, причем обработка проводится независимо для двух наборов данных, отличающихся значениями потока, а решение по μ и τ определяется пересечением функционалов этих наборов вблизи минимумов, близких к 1, причем коэффициент спиновой корреляции (асимметрия распада) определяется по формуле где - есть средняя спиральность частиц, испускаемых при распаде, определяемая из измеренного спектра частиц или из табличных данных.

Изобретение относится к полупроводниковым детекторам излучений. Детектор быстрых нейтронов содержит конвертор быстрых нейтронов и поверхностно-барьерный GaAs сенсор, регистрирующий протоны отдачи, при этом сенсор выполнен на подложке арсенида галлия n-типа проводимости, на рабочей поверхности которого выращен эпитаксиальный слой GaAs высокой чистоты толщиной от 10 до 80 мкм, причем и где d - толщина эпитаксиального слоя GaAs высокой чистоты, εп - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, ε0 - электрическая постоянная, φк - контактная разность потенциалов, q - заряд электрона, ND - уровень легирования полупроводника, µе - подвижность электронов, τе - время жизни электронов, со сформированным на нем платиновым барьером Шоттки толщиной 500 Å, на обратной стороне подложки сформирован омический контакт.

Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов. Малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов состоит из пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, электромагнитов, расположенных по трем взаимно ортогональным осям, приемника ионов, солнечной батареи, при этом на каждой оси расположен один электромагнит, соединенный с блоком управления электромагнитами, который соединен с блоком управления системой, дополнительно введен блок регистрации, который соединен с пленочной структурой металл-диэлектрик-металл зонтичной конструкции и блоком управления системой, введен блок формирования питания, соединенный с солнечной батареей и блоком управления системой, добавлен приемо-передающий модуль, соединенный с командной антенной, телеметрической антенной и блоком управления системой, введен блок развертки пленочного датчика, который соединен с блоком управления системой, к которой подключены шесть солнечных датчиков, расположенных на каждой из граней малого космического аппарата. Технический результат - уменьшение габаритов мишени в нераскрытом состоянии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к борным покрытиям для детектирования нейтронов и особенно относится к нанесению борных покрытий для детектирования нейтронов с помощью электростатического напыления. Детектор нейтронов содержит внешнюю оболочку, ограничивающую внутренний объем, по меньшей мере участок стенки, служащий катодом, центральную конструкцию, расположенную во внутреннем объеме и служащую анодом, борное покрытие на участке стенки, причем борное покрытие нанесено способом электростатического напыления, и электрический соединитель, функционально соединенный с центральной конструкцией для передачи сигнала, собранного центральной конструкцией; при этом борное покрытие включает растворимый остаток, смешанный с бором, в количестве менее 7,00×10-4 г растворимого остатка на 1 г бора. Технический результат – повышение эффективности детектора нейтронов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано при измерении интенсивных потоков нейтронов. Радиохимический детектор плотности потока быстрых нейтронов включает ампулу с порошкообразным активным веществом, помещаемую в поток быстрых нейтронов, газовую систему, заполненную газом-носителем, и проточный счетчик, подключенный к системе регистрации и обработки информации. Газовая система включает резервуар с газом-носителем, клапаны и систему контроля газового расхода. Ампула с активным веществом подключена к газовой системе, причем вход ампулы подключен к резервуару с газом-носителем, а выход - к входу проточного счетчика. В качестве активного вещества используют микрокристаллический порошок обезвоженного оксалата (соль щавелевой кислоты Н2С2О4⋅2Н2O) щелочного металла или щелочноземельного металла, в результате ядерных реакций нейтронов с ядрами которого образуется радиоактивный инертный газ - радиоактивные изотопы гелия, неона, аргона, криптона или ксенона. При этом ампула выполнена в виде колонки, заполненной порошкообразным активным веществом, разбитым на равные домены длиной Н, разделенные равными промежутками длиной h, в которых размещены пористые вставки одинаковой длины h из инертного материала, при этом длина H домена выбирается из условия ,где S - площадь сечения колонки;N - число атомов активного вещества в единице объема;σ - сечение ядерной реакции нейтронов с ядрами щелочного или щелочноземельного металла Me активного вещества;Fn - плотность потока нейтронов;l - длина колонки;k - число доменов в колонке,а длина h пористой вставки выбирается из условия ,где L - расстояние от колонки до проточного счетчика;D - коэффициент диффузии радиоактивного газа в газе-носителе;G - расход газа-носителя в газовой системе.Технический результат – расширение возможностей и обеспечение повышения эффективности детектора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к материалам, используемым в сцинтилляционной технике. Сущность группы изобретений заключается в том, что сцинтилляционный материал для регистрации ионизирующего излучения представляет собой кристаллический твердый раствор с общей эмпирической формулой Li(Y1-x Lux)F4 при х=0,01-0,8, образующийся в бинарной системе LiYF4 - LiLuF4. Также сцинтилляционный материал для регистрации ионизирующего излучения представляет собой кристаллический твердый раствор с общей эмпирической формулой Ba(Y1-x Ybx)2F8 при х=0,01-0,9, образующийся в бинарной системе BaY2F8 - BaYb2F8. Технический результат – получение сцинтилляционных материалов, в том числе крупногабаритных, с возможностью направленного управления чувствительностью данных материалов к ионизирующим излучениям с максимальной чувствительностью к излучению γ-квантов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 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 нейтронному детектору, включающему: корпус, ограничивающий внутренний объем; металлическую часть, служащую в качестве катода; центральную конструкцию, расположенную во внутреннем объеме и служащую в качестве анода; покрытие из бора на катодной части и электрический соединитель, функционально соединенный с центральной конструкцией для передачи сигнала, накапливаемого центральной конструкцией. Детектор характеризуется тем, что по меньшей мере часть покрытия из бора включает атомы бора, внедренные термодиффузией из борсодержащего порошка в катодную часть, причем некоторые атомы бора - в металлическую часть, с образованием покрытия из бора, чувствительного к нейтронам. Также изобретение относится к способу термодиффузии бора. Предлагаемый детектор имеет относительно тонкие однородные покрытия из бора по всей длине с минимальными следовыми количествами других элементов и соединений. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 ил.

Группа изобретений относится к области обнаружения медленных нейтронов. Конвертер медленных нейтронов содержит подложку, содержащую множество каналов, простирающихся вдоль первого направления, и изолирующие стенки между упомянутым множеством каналов; и слой бора, покрывающий по меньшей мере подвергаемую воздействию поверхность упомянутого множества каналов; причем упомянутое множество каналов представляют собой сквозные каналы, причем слой бора содержит natB, причем слой бора имеет массовую толщину в диапазоне от 0,232 до 0,694 мг/см2. Технический результат – повышение эффективности обнаружения медленных нейтронов. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-08-10 2016-08-10T11:10:15
Наверх