Сцинтилляционный детектор

 

1. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий фотоэлектронный умножитель с фотокатодом на прозрачной подложке и металлический экран, ко-торЬш подключен к фотокатоду, и окру-, жает колбу фотоэлектронного умножителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения шумов фотоэлектронного умножителя, он снабжен металлическим кольцом, соединенным с экраном и установленным на подложке фотокатода, причем отношение внутреннего диаметра кольца к диаметру колбы составляет не более 9,9.2. Детектор по п.1, о т л и - чающийся' тем, что экран и кольцо выполнены из металла, обладающего упругими свойствами, например КЗ латуни.Предлагаемое изобретение отнооится к области сцинтилляционной техники и-предназначено для уменьшения шумов фотоэлектронного умножителя, особенно, находящегося в оптическом контакте со сцинтйллятором, диаметр которого больше диаметра колбы фотоэлектронного умножителя.Для обеспечения высокой эффективности регистрации ионизирующего излучения сцинтйллятором необходимо увеличивать размеры сцинтиллятора, диаметр которого может превысить диаметр колбы фотоэлектронного умножителя, что приводит к уменьшению количества света, попадающего на его фотокатод от сцинтиллятора. Дпя увеличения сбора света используется световоды или отражатель, окружающий всю поверхность сщ»нтиллятора, за исключением площади, соприкасающейся с подложкой фотокатода.Однако в малогабаритной аппаратуре вблизи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 011 (51)5 С 01 Т 1 20 (* ( а.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A STOPCHOhAV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2861667/18-25 (22) 29,1, ° 79 (46) 15 ° 04 ° 90. Бюл. И 14 (72) .О,С.Иорозов.и .А,Ф,Никитин (53) 621 ° 387 ° 464(088,8) (56) Патент США М 3068359, кл, 250 715, опублик, 1962, Патент США 11 3345537, кл, 315-85, опублик, 1967, Rev Scient. Instr, 1972, 43, 9 3, 566, (54)(57) 1. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕК

ТОР, содержащий фотоэлектронный умножитель с фотокатодом на прозрачной подложке и металлический экран; коПредлагаемое изобретение относится к области сцинтилляционной техники и-предназначено для уменьшения шумов фотоэлектронного умножителя, особенно, находящегося в оптическом контакте со сцинтиллятором, диаметр которого больше диаметра колбы фотоэлектронного умножителя, Для обеспечения высокой эффективности регистрации ионизирующего излучения сцинтиллятором необходимо увеличивать размеры сцинтиллятора, диаметр которого может превысить диаметр колбы фотоэлектронного умножи- . теля, что приводит к уменьшению количества света, попадающего на его фотокатод от сцинтиллятора, Для увелнчения сбора света используется световоды или отражатель, окружающий всю поверхность сцинтиллятора, за исключением площади, соприкасающейся с подложкой фотокатода, 2 торбы подключен к фотокатоду, и окру-. жает колбу фотоэлектронного уиножи теля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения myMos фотоэлектронного умножителя, он снабжен металлическим кольцом, соединенным с экраном и установленным на подложке фотокатода, причем отношение внут» реннего диаметра кольца к диаметру колбы составляет не более 9,9 °

В

2, Детектор по п,1, о т л и ч а ю шийся теи, что экран и кольцо выполнены иэ металла, обла« дающего упругими свойствами, напри мер из латуни.

Однако в малогабаритной аппаратуре вблизи (1-2 мм) фотокатода и кол бы фотоэлектронного умножителя располагается корпус, который зазеилен и находится нод потенциалои анода, что приводит к увеличению шумов фотоэлектронного умножителя, При наличии близколежащих экранов, находя щихся под потенциалом анода, исполь» зуется двойной экран в виде сэндвича, который состоит из двух металлических цилиндров, между которыми нахо дится диэлектрический слой, Экран окружает цилиндрическую часть (колбу) фотоэлектронного умножителя и. подключен к потенциалу фотокатода, Недостаткои этого устройства является низкая механическая стойкость, так как фотоумножитель крепится кон сольно за выводы в ножке к ламповой панели, а также наличие выходных импульсов разрядного характера особен

830889

Цель изобретения - уменьшение уровня шумов особенно при работе фо- 30 тоэлектронного умножителя со сцинтиллятором большего диаметра и облегчение замены фотоэлектронного умножителя, Указанная цель достигается тем, 35 что в известном сцинтилляционном детекторе, содержащем фотоэлектронный умножитель с фотокатадом на прозрачной подложке и металлический экран, который подключен к фотокатоду и 40 окружает колбу фотоэлектронного умножителя, сцинтилляционный детектор снабжен металлическим кольцом, соединенным с экраном и установленном на подложке фотокатода, причем отно- 45 шение внутреннего диаметра кольца к диаметру колбы составляет не более

0,9, а также тем, что экран и кольцо выполнены из металла, обладающего упругими свойствами например из ла туни, На фиг,1 изображен общий вид предлагаемого устройства с частичным вырезом; на фиг,2 показана зависимость шумов и сигнала фотоэлектронного умножителя от отношения внутреннего . диаметра кольца к диаметру колбы, Сцинтилляционный детектор имеет светозащитный кожух 1, который вы" но при применении сцинтиллятора, диаметр которого больше диаметра колбы фотоэлектронного умножителя, Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее фотоэлектронный умножитель с фотокатодом на прозрачной подложке и металлический экран, который подключен к фотокатоду и окружает колбу фотоэлектронного умножителя,1 Крепление фотоэлектронного умножителя осуществляется с помощью компаунда, который заливается сверху экрана, что обеспечивает достаточную механическую прочность, Однако применение компаунда делает устройство неремонтопригодным в эксплуатации в случае выхода из строя фотоэлектронного уиножителя, Кроме того, при повышенной температуре (свыше 50-60 С) появляются шумовые импульсы значительной амплитуды (эквивалентных 10 -104 фотоэлектронов)

2 вследствие воздействия электростатического поля на стекло колбы, проникающего через край экрана на фотокатод, 10

25 полнен, как правило из металла и заземпен (находится под потенциалом анода). Внутри кожуха расположен сцинтиллятор 2, который окружен со всех сторон отражателем 3, например, из краски ВЛ-548; кроме части торца, обращенного к фотокатоду 4 фотоэлектронного умножителя 5, который свет от сцинтиллятора 2 преобразует в электрический сигнал, Фотокатод 4 нанесен на стеклянную подложку 6 и подключен к источнику высокого напряжения через манжету 7, нанесенную на внутреннюю поверхность колбы 8 во входной камере электронного умножителя 5, На внешней стороне колбы 8 расположен экран 9, который соединен с кольцом 10 и через резистор 11 подключен к источнику высокого напряжения, т,е, экран 9 и кольцо 10 находятся под тем же потенциалом, что и фотокатод 4 ° Между экраном 9 и кожухом 1 находится гильза 12 из изоляционного материала, например, из прессматериала АГ-4 толщиной (0,5-1) мм.

При подаче напряжения питания между манжетой 7 и корпусом 1 появляется электростатическое поле, которое в отсутствие экрана 9 воздействует на стекло колбы 8 фотоэлектронного умно жителя 5, что приводит к микроразряду, в результате которого образуется световой импульс, который, попадая на фотокатод 4 создает шумовой импульс на выходе фотоэлектронного умножителя, При введении экрана 9 действие электростатического поля на колбу 8 значительно ослабляется, что снижает уровень шумов фотоэлектронного умножителя, Протяженность на колбе экрана 9 не превышает размера манжеты 7, Однако после установки на подложку 6 сцинтиллятора 2 с большим диаметром, чем диаметр колбы, световые импульсы, которые выходили через торец стенок колбы 8, будут возвращаться на фотокатод 4 из сцинтиллятора 2, отразившись от отражателя .3 °

Кроме того, сцинтиллятор 2 становится дополнительным источником электростатического поля вследствие образования зарядов на его поверхности при монтаже, а также при воздействии больших доз ионизирующего излучения, Для того, чтобы снизить влияние этого источника шумов, на внеш8308 йюю сторону подложки 6 установлено металлическое кольцо 10, которое соединено по внешнему диаметру с экра ; ном 9 и следовательно находится под потенциалом фотокатода, что обеспечи вает как снятие электростатических зарядов с поверхности сцинтиллятора

2, так и перекрытие распространения света с торцев колбы 8, а также спо- 1ð собствует дальнейшему уменьшению электростатического поля вблизи фотокатода 4 и подложки 6, действие которого усиливается неравномерностью (перегибом) поверхности фотоэлектронного умножителя, а также тем фактом, что в этом месте, как правило, проходит спай подложки 6 с колбой 8, что создает внутренние напряжения в стекле и способствует появлению мик- 20 роразрядов, в результате которых создаются световые вспышки, которые эффективно регистрируются благодаря близкому расположению фотокатода 4, Толщина кольца составляет (0,05- 25

0,3 мм).

Эффект дополнительного кольца показан на фиг,2, иллюстрирующей зависимость числа импульсов при t =

60 С на выходе фотоэлектронного ум- 30 о ножителя с амплитудой (приведенной к фотокатоду) свыше 1000 фотоэлектронов от внутреннего диаметра кольца

10 по отношению к внешнему диаметру

D> равному диаметру колбы 8. Как видно из фиг,2 при отношении d/D (0,9, шумы фотоэлектронного умножителя

89 6 практически не уменьшаются (кривая

15), однако при d/D c 0,7 уменьшается сигнал от сцинтиллятора (кривая

16). Поэтому оптимальное отношение внутреннего диаметра кольца к внешнему составляет 0,7-0,9.

Резистор 11 служит для защиты источника питания фотоэлектронного умножителя в случае пробоя изоляции гильзы 12. Величина сопротивления от

10 кОм до 1 мОм не влияет на уровень шумов, Для увеличения сигнала между сцинтиллятором 2 и подложкой 6 может быть установлен световод 13 (толщина

0 05-0,4 мм).

Закрепление фотокатодной части фотоэлектронного умножителя достигается с помощью экрана 9, который сделан из металла с пружинистыми свойствамн, например из латуни, и имеет отводы 14, которые упираются в гильзу 12. Разрез вдоль образующей экра на 9 компенсирует допуски на диаметр колбы 8 °

Использование предлагаемого устройства позволит эффективно снизить уровень шумов малогабаритного сцинтилляционного детектора, особенно. при воздействии повышенной температуры (50-90 С), что расширит возо можности детектора при-регистрации низкоэнергетических излучений, а также позволит в лабораторных усло-. виях проводить замену фотоэлектрон ного умножителя, 830889

Риг,t

Техред М.Моргеитал

Корректор И,Муска

Производственно-издательский комбинат,"Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор М. Ленина

Ме

Заказ !692

ВЯИИПИ Государственного

113035, Тираж 357 Подписиое комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5