Радиационный монитор нейтронного излучения

Авторы патента:

G01T1/02 - дозиметры (G01T 1/15 имеет преимущество; измерение времени экспозиции при облучении рентгеновскими лучами H05G 1/28)

Владельцы патента RU 2789748:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к области регистрации радиоактивных излучений. Радиационный монитор содержит блок детектирования, при этом блок детектирования содержит пропорциональный счетчик нейтронов на основе ³Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления. Технический результат – снижение порога обнаружения радиоактивных излучений, расширение области применения радиационного монитора. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области регистрации радиоактивных излучений, а именно к регистрации нейтронного излучения, и может быть использовано для обнаружения ядерных материалов.

Известен радиационный монитор «Янтарь-2П» производства предприятия ЗАО «НИЦ «Аспект», выполненный в виде портала, предназначенный для регистрации гамма- и нейтронного излучения, содержит 8 счетчиков нейтронов по 0,3 л [1].

Известен радиационный монитор «ТСРМ85» производства ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», который содержит блоки детектирования нейтронов на основе ³Не-счетчиков, помещенных в полиэтилен [2]. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком является большой фоновый счет нейтронов, что приводит к завышению порога обнаружения и недостаточная эффективность применения из-за отсутствия измерения спектрального состава нейтронного излучения.

Основной характеристикой радиационного монитора является порог 1/2 обнаружения П, который связан с уровнем фонового счета n_ф как П ~ n_ф. Под порогом обнаружения понимают минимальную массу ядерного материала, которую способен обнаружить радиационный монитор с вероятностью 0,5 и доверительной вероятностью 0,95 [3].

Задачей изобретения является снижение фонового счета и, как следствие, снижение порога обнаружения ядерных материалов, повышение эффективности работы устройства, расширение области применения радиационного монитора.

Техническим результатом изобретения является измерение радиационным монитором с детекторами на основе ³Не-счетчиков аппаратурного спектра нейтронного излучения в диапазоне энергий от 0,01 эВ до 0,1 МэВ, что позволяет снизить порог обнаружения, расширить область применения радиационного монитора.

Технический результат достигается тем, что радиационный монитор, включающий в себя блок детектирования, содержащий пропорциональный счетчик нейтронов на основе ³Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1.

На фиг. 1 схематично представлен радиационный монитор, где: 1 - слой кадмия; 2 - полиэтилен; 3 - счетчик нейтронов на основе ³Не; 4 - зарядочувствительный усилитель; 5 - высоковольтный блок питания; 6 -дискриминатор нижнего уровня; 7 - микропроцессор; 8 - аналого-цифровой преобразователь; 9 - пиковый детектор; 10 - блок детектирования; 11 - блок питания и управления.

Пропорциональный счетчик нейтронов на основе ³Не 3 помещен в полиэтилен 2 и окружен слоем кадмия 1, соединен с зарядочувствительным усилителем 4 и высоковольтным блоком питания 5, связан с дискриминатором нижнего уровня 6, который сопряжен с пиковый детектором 9, который соединен с микропроцессором 7 и аналого-цифровым преобразователем 8. Выход блока детектирования 10 соединен с блоком питания и управления 11.

Радиационный монитор работает следующим образом.

В случае отсутствия источника нейтронного излучения на блок детектирования 10 попадают нейтроны фонового излучения с энергией до 0,45 эВ [4], которые будут поглощаться слоем кадмия 1. Оставшаяся часть нейтронов попадет в замедлитель - полиэтилен 2, а затем - в счетчик нейтронов 3, на который подают напряжение с высоковольтного блока питания 5. В случае нахождения рядом с радиационным монитором ядерных материалов на блок детектирования будут попадать нейтроны со средней энергией 2,3 МэВ, которые, проходя слой кадмия 1 без поглощения, замедляются в полиэтилене 2, а затем попадают в счетчик нейтронов 3. Нейтронное излучение вызывает в счетчике нейтронов 3 реакцию n+³Не→р+³Н; возникший заряд подают на зарядочувствительный усилитель 4. Усиленные импульсы напряжения направляют на дискриминатор нижнего уровня 6; импульсы, амплитуда которых ниже порогового значения, отбрасывают, остальные подают в пиковый детектор - последовательное соединение диода и конденсатора далее сигнал попадает на АЦП 8, который оцифровывает их, и микропроцессор 7, который содержит амплитудное распределение импульсов. Информацию об амплитудном распределении импульсов с БД 10 направляют в БПУ 11; просуммировав амплитуды импульсов в необходимом диапазоне энергий сравнивают его с пороговым значением и принимают решение о наличии источника. В памяти БПУ 11 находится калибровка АЦП 8 по энергии.

Численное моделирование с помощью Метода Монте-Карло показало, что использование слоя кадмия позволяет значительно снизить эффективность регистрации падающих нейтронов с энергией до 1 эВ и с незначительно большей. На фиг. 2 показана зависимость эффективности регистрации блока детектирования от энергии нейтронов при разной толщине кадмиевого фильтра: 1-0 мм, 2-0,1 мм, 3-0,5 мм, 4-1,5 мм.

В таблице приведены результаты измерений фона и порога обнаружения со слоем кадмия толщиной 1 мм и без него. Порог обнаружения определяют измерением фонового счета и счета от ядерного материала с фоном.

Заявленный радиационный монитор имеет сниженный фоновый счет и порог обнаружения. Использование слоя кадмия толщиной 1 мм позволяет снизить порог обнаружения ядерного материала на 17% для одного ³Не-счетчика и на 27% для двух.

Источники информации, принятые во внимание:

1. ЗАО «НПЦ «Аспект». Рекламный проспект, 2019.

2. ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Рекламный проспект, 2019.

3. ГОСТ Р51635-2000. Мониторы радиационные ядерных материалов. Общие технические условия. - М: ИПК Изд. стандартов, 2000. - С. 3.

4. Кадилин В.В., Рябева Е.В., Самосадный В.Т. Прикладная нейтронная физика: учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2011. - С. 14.

Радиационный монитор, содержащий блок детектирования, отличающийся тем, что блок детектирования содержит пропорциональный счетчик нейтронов на основе ³Не, помещенный в полиэтилен, окруженный слоем кадмия толщиной 1-1,5 мм, соединен с зарядочувствительным усилителем и высоковольтным блоком питания, зарядочувствительный усилитель соединен с дискриминатором нижнего уровня, который соединен с пиковым детектором, который соединен с микропроцессором и аналого-цифровым преобразователем, выход блока детектирования соединен с блоком питания и управления.

Изобретение относится к медицине. Мобильная конструкция для крепления узлов рентгенодиагностического и флюорографического цифрового аппарата выполнена в виде Т-образной разборной конструкции, содержащей подвижную платформу с колонной с подъёмным и поворотным механизмами траверсы, механизмом регулирования угла поворота траверсы; а также закрепленные на траверсе с двух противоположных сторон площадку крепления рентгеновского излучателя и ионизационной камеры с элементами крепления и корпус для крепления рентгеновского детектора; пульт управления.

Способ определения эффективной толщины сцинтиллятора радиационного монитора // 2775538

Изобретение относится к области регистрации радиоактивных излучений. Способ определения эффективной толщины сцинтиллятора радиационного монитора, регистрирующего γ-излучение, заключается в том, что строят зависимость коэффициента от толщины сцинтиллятора h, определяют наибольшее превышение полезного сигнала над фоном, который соответствует эффективной толщине сцинтиллятора, при этом определяют функцию отклика сцинтиллятора R(E), нормированного на один γ-квант с энергией E, рассчитывают число зарегистрированных импульсов N в энергетическом диапазоне от E1 до E2 согласно выражению для фонового излучения и источника с использованием энергии γ-линии E и квантового выхода .

Способ определения эффективной толщины сцинтиллятора радиационного монитора // 2775538

Способ регистрации доз в смешанных гамма-нейтронных полях излучений // 2742872

Изобретение относится к области пассивной твердотельной дозиметрии смешанных гамма-нейтронных полей. Способ регистрации доз в смешанных гамма-нейтронных полях излучений содержит этапы, на которых сначала детектор облучают эталонными полями гамма-излучения, после чего помещают его в приемную катушку спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР), производят измерение в режиме накопления от 1 до 50 спектров в течение 1-5 минут, усредняют эти спектры по усредненным для каждого детектора спектрам, строят градуировочную дозовую зависимость фактора формы спектра от поглощенной дозы гамма-излучения, после чего в приемную катушку спектрометра помещают детектор, облученный смешанным гамма-нейтронным полем, измерения повторяют с этим детектором, определяют фактор формы и наносят его значения на градуировочную дозовую зависимость, по отношению факторов форм, полученных при гамма-нейтронном облучении и известной дозой гамма-облучения, вычисляют их отношение, по полученному коэффициенту определяют суммарную дозу и вклад в нее нейтронной составляющей.

Способ регистрации доз в смешанных гамма-нейтронных полях излучений // 2742872

Радиационный монитор и способ обнаружения импульсного нейтронного излучения // 2736011

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к регистрации нейтронного излучения, и может быть использовано при обнаружении импульсного и непрерывного нейтронного излучения при обеспечении радиационной безопасности человека, обследовании различных объектов и территорий. Технический результат изобретения - обнаружение радиационным монитором импульсного нейтронного излучения с длительностью импульса 0,5 мкс, частотой следования импульсов от 1 Гц до 100 Гц, с возможностью разделения импульсного излучения от непрерывного.

Вакуумный рентгеновский диод для регистрации мягкого рентгеновского излучения // 2720214

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для регистрации мягкого рентгеновского излучения (МРИ) в лабораторных и полигонных экспериментах. Технический результат - повышение надежности работы вакуумного рентгеновского диода и технологичности обслуживания вакуумного рентгеновского диода в условиях проведения взрывных и лабораторных экспериментов.

Способ дистанционного обнаружения радиоактивных веществ в полевых условиях // 2710606

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений и касается способа дистанционного обнаружения радиоактивных веществ в полевых условиях на основе двухлучевого лазерно-индуцированного пробоя воздуха. Способ включает в себя облучение обследуемой местности двумя лазерами, детектирование отраженного от ионизованной области сигнала.

Контейнер дозиметра и элемент для измерения дозы // 2700378

Группа изобретений относится к контейнеру дозиметра. Контейнер дозиметра содержит вмещающий участок для размещения измерительного устройства для измерения дозы заранее заданного излучения, кроме нейтронного излучения; и экранирующий участок, окружающий вмещающий участок и включающий в себя по меньшей мере спеченное тело с LiF, причем спеченное тело с LiF пропускает заранее заданное излучение, которое необходимо измерить измерительным устройством для измерения излучения, но блокирует нейтронное излучение, причем спеченное тело с LiF является спеченным телом с 6LiF, причем спеченное тело с 6LiF включает в себя 6LiF и имеет относительную плотность от 83% или более до 90% или менее, с уменьшенным возникновением трещин и/или блистеров на внешней поверхности.

Способ измерения дозы посредством детектора излучения, в частности детектора рентгеновского излучения или гамма-излучения, используемого в спектроскопическом режиме, и система для измерения дозы с применением такого способа // 2657296

Группа изобретений относится к способу измерения дозы посредством детектора излучения, в частности детектора рентгеновского излучения или гамма-излучения. Способ измерения поглощенной дозы заключается в том, что выбирают диапазон энергий и тип дозы Н, используют детектор излучения заданного типа, устанавливают измеренные детектором спектры для различного излучения заданного типа, энергии которого находятся в выбранном диапазоне энергий и соответствующие дозы известны, и устанавливают на основе этих спектров весовую функцию, которая определяет соответствие между средним приращением дозы и средней энергией, поглощенной детектором.