Сцинтилляционный спектрометр фотонов

 

ь сшшташяциодаый ошктроШТ ФОФОНОВ содерйсащнй основной и эаощтиый блохи детектирования и пассивную защиту, прячем основной блок соп&ржкг иесфганический кристалл в евегои влагозадитнйж корпусе и фотоНредпагаемое изобрете1П№ относится к области иэиёре1&1я ядергалх излучений . и может быть использовано, в частно сти , ДЛЯ измерения характеристик фотонов в космическон прост зястве. В настолцее время для увеличения чувствитеяыюстя, точности и уменьшения в меменн иэмерешй в гаша-астрононяи я/озяхвкял необходимость создания сцнмгялптае ояяых спектрометров фотонов с криетапламИ больвсюс размеров, способ Иых тфоводить измерения при наличии достаточно больших потоков фоновьк даряасеииых частиц. I 1СЕевш ;( I .ь,;;:,-.:/ I ;,-,v5.:H0:r:-. умножитель, а защитный - защитный сцинтиллятор, выполиенньй в виде контейнера , имеющего крышку и, по крайней мере, два фотоэлектронных умножителя , отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, блоки детектирования установлены на общем основании, а внутри защитного сцинтиллятора установлен указанный неорганический кристалл таким образом, .что оптический контакт его со своим фотоэлектрониы14 умножителем происходит только через крышку контейнера, а остальная часть указанного контейнера связана оптически с фотоэлектронным умножитеяен защитного блока. 2. Спектрометр по п. I, отлиШ чающийся тем, что крышса здщитного сцинтиллятора {еханически соединена герметично с указанньм корпусом и оптически с самим кристаллом. 00 0 ц1 Известен сцинтиЛляционный спектрометр для исследоваюся вспьапек гамма-, ф излучения в космическом пространстве. Известный спектрометр конструктивно вьэтолнен из двух блоков; блока детектирования и блока электроники. Дете , ктирование фотонов на фоне заряжен ных частиц осуществляется основнь кристаллом диаметром 39 мм и толщиной 8 м, помещенньм в контейнер из защитного пластмассового сцинтиллятора, и оптически связанного с ним. Конструкция известного сцинтиллятора позволяет получить небольшие размеры

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„897016 (51)4 C ol Т l 20

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТЯЮВИЗВВ(СВИДЕТИЪСТВУ

Известен сцинтилляционный спектро" метр для исследования вспышек гамма-. излучения в космическом пространства..

Известный спектрометр конструктивно выюлнен из двух блоков; блока детектирования и блока электроники. Дете,ктирование фотонов на фоне заряженных частиц осуществляется основньнк кристаллом диаметром 39 мм и толщиной

8 ;и, помещенным в контейнер из защитного пластмассового сцинтиллятора, и оптически связанного с ним. Конструкция известного сцинтнллятора поз. воляет получить небольшие размеры

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ %НИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ 1 ННТ СССР (21) 2967724/18-25 (22) 01 .08.86 (46) 15.10.89 Бюл. У 38 (72) А. И. ВМ®ев, А, Д. Веревкин, Б. В. Поленов.н А. В. шифрин (53) 621 387.464(088.8) (56) Кудрявцев И. И., Анкин О. Б., Иелиораиский А. С. и др. Спектрометр для исследованюЖ вспышек солнечного гамма-aan eeej в диапазоне энергий

0,.03-0,3 ИэВа..- Гебмагкетизм и аэрономия, .!973, т ХИ,, В 3, с. 406.

Гурьян f0> А. и др. Гамма-телескоп искусственного; ефутннка Земли "Космос461", ПТЭ, 1978 Ф 4,.с. 35-37. (54)(57) li:СЦИНТНЮЯЦ110ННЫ 1 (ЛЖКТРОИЕТР ФМОНОВ содеужащнй основной и защитой блоки детектнрования и пассивнув защиту, причем основной блок содержит неорганический кристалл в свето- и влагозащнтщ м корпусе и фютоПредлагаемое изобретение относится к области измерения ядерных излучений . и может быть использовано, в частно сти,. для измерения характеристик фотонов в космическом пространстве.

В настоящее время для увеличения чувствитеаьиоети, точности н уменьшения времени измерений s гаюм-астрономюв возмшклй необходимость создания сцнитмллящааиИвас спектрометров фотонов с кристаллами Фолыеих размеров, способных проводить измерения при.наличии достаточно боаъаяис потоков фоновых заряженных частиц.

2 умножитель, а защитный — защитный . сцннтиллятор, выполненный в виде контейнера, имеющего крьипку и, по край» ней мере, два фотоэлектронных умножителя, о т л и-ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, блоки детектирования установлены на общем основании, а внутри защитного сцинтиллятора установлен указаннъй неорганический кристалл таким образом,,что оптический контакт его со своим фотоэлектронным умнолглтелем происходит только через крышку контейнера, а остальная часть указанного контейнера связана оптически с фотоэлектронным умножителем защитного блока. 3

2. Снектрометр по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что крьюка э,ащнтного сцинтнллятора механически соединена герметично с указанным корпусом и оптически с самим кристаллом.

Ф

897016 устройства и производить регистрацию световых вспышек с основного и защитного сцинтиллятора одним ФЗУ.

Однако применение такой конструкции для детектирования фотонов имеет и ряд недостатков: сложность создания надежного оптического контроля между поверхностя ми основного и защитного сцинтилляторов при больших размерах основного кристалла; в связи с тем, что защитный и основной сцинтилляторы имеют разные температурные коэффициенты расширения возникают температурные напряжения и деформации в сцинтилляторах, которые могут привести к их повреждению. Наличие тепловых зазоров между осиовиым и защитным сцинтиллятором.не обеспечивает стойкости конструкции к воздействию вибрационных и ударных нагрузок;

20 ослабление сцинтилляций в защитном сцинтилляторе с верхней и боковой по- 25 верхностей; уменьшение эффективности детектиt рования из-за регистрации быстрой компоненты сигнала.

Наиболее близким к изобретению является спектрометр, содержащий основной и защитный блоки детектирования и пассивную защиту, причем основной блок детектирования содержит неорганический кристалл в свето- и влагозащитном корпусе и фотоумножитель. Оп35 тический контакт кристалла с ФЗУ про исходит через окно корпуса упаковки, закрытое стеклом. Основной блок детектирования полностью размещен вну" 40 три защитного сцинтиллятора. Защитный блок детектирования содержит saщитный сцинтиллятор, выполиеннь1й в виде контейнера, имеющего крышку и, по крайней мере, два фотоэлектронных умножителя. Детектирование фотонов при таком конструктивном выполнении спектрометра осуществляется основным блоком детектирования, детектирование фоновых заряженных частиц осуществляется защитным блоком детектирования. Известный спектрометр позволяет избавиться от недостатков, присущих конструкции вышеописанного спектрометра. Однако применение известной конструкции с использованием неорганического кристалла больших размеров ведет к конструктивному усложнению спектрометра.

Так, например, при применении кристалла CsI (Tl) с габаритными размерами 160xl00 мм с ФЭУ-49 габаритные размеры защитного сцинтиллятора составляют 450х250х220 мм. Изготовление замкнутого сцинтилляционного контейнера {например, цилиндрической формы ф 250 мм, н = 450 мм) .связано с применением сложных и дорогих технологических процессов по обеспечению однородной прозрачной среды. Кроме того, механическое крепление основного блока детектирования внутри защитного сцинтиллятора с учетом обеспечения виброустойчивости и удароустойчивости конструкции представляет большую сложность и требует увеличения массы конструкции. Изготовление замкнутого сцинтилляционного контейнера из отдельных сцинтиллирующих пластин также связано с применением сложных технологических процессов по обеспечению отражающих поверхностей, механическому соединению как отдельных пластин между собой, .так и основного блока детектирования. Светосбор с защитного сцинтиллятора в данном устройстве необходимо производить с каждой пластины отдельно одним или двумя ФЭУ.

Таким образом, применение известной конструкции связано с йрименением сЛожной и дорогой технологии изготов- ления, увеличением массы спектрометра и количества охранных ФЗУ, сложностью создания вибро-ударостойкой конструк-. ции спектрометра.

Цель изобретения - упрощение конструкции спектрометра.

Цель достигается тем, что в сцинтилляционном спектрометре фотонов, содержащем основной и защитный блоки детектирования и пассивную защиту, причем основной блок содержит неорганический кристалн в свето- и влагоэа" щищенном корпусе и фотоумножитель, а защитный — защитный сцинтиллятор, выполненный в виде замкнутого контейнера, имеющего крышку, и, по крайней мере, два фотоэлектрониьцс умножителя, блоки детектирования установлены и закреплены на общем основании, а внутри защитного сцинтиллятора установлен указанный неорганический кристалл таким образом, что оптический контакт

его со своим фотоэлектронным умножителем происходит только через крышку контейнера, а остальная часть укаэанного контейнера связана оптически с

897016 фотоэлектронным умножителем защитного цев 5, 6 и шпилек 7. Верхняя часть блока. Кроме того, крышка защитного 8 защитного сциитиллятора окружает сцинтиллятора механически соединена (.защищает) основной сцинтиллятор 1 герметично с .Указанным корпусом и оп-. с остальных направлений и оптически тически с самим кристаллом. связана толико с ФЭУ 9,защитного блока. Механическое крепление верхней

Предлагаемый сцинтилляционный спек- части 8 защитного сцинтиллятора к острометр фотонов позволяет проводить нованию осущ ованию осуществлено через прокладку детектирование фотонов в телесном уг- 0 10 пассивной и 11, лу, близком к 4, прн этом ослабле-, щите механиче щите механически закреплены ФЭУ 9 зание света от основного сцинтиллятора щитного сцин щитного сцинтиллятора. К нижней части не пРоисходит из-за лУчшего оптичес- основани 4 основания крепится пассивная защита кого контакта междУ основным сцинтил- 12 g внутреин и внутренне стороны защитного лятором, нижней частью защитного сцинтиллятора 8 расположена световая сцинтиллЯтоРа и основным ФЭУ, что защита 13 лектрические соединения позволяет повысить эффективность ре- ФЭу с электронн и с электронно частью схемы 14 осугиетрации фотонного излучения. ществлены гибки ществлены ги кими кабелями.

Механическое соединение элементов На фиг. 2 основной кристалл 1 опосновного и защитного блоков детекти- 20 тически соединен с крышкой 2 эащитнорования, размещение только основного го блока и заключен в упаковку, кокристалла в. защитном сцинтнлляторе в торая содержит основание 15, фланец предлагаемом устройстве позволяет уп- 16 и дно !7. Прокладки 18 и 19 слу" ростить конструкцию, технологию изго- жат для герметизации, 20 — слой отратовления, уменьшить габариты, массу, 25 жающего вещества. стоимость изготовления и обеспечить Крепление кристалла к основанию 4 светосбор .с защитного сцинтиллятора происходит через основание 15, креплеменьшим количеством ФЭУ. ние верхней части защитного сцинтилляТак, например, при применении из- тора 8. — с помощью пассивной защити Il.. вестной конструкции спектрометра фото-З0 Использование предлагаемого устройнов, имеющего основной кристалл с ra" ства обеспечивает по сравнению с пробаритными размерами !60х!00 мм и ФЭУ- тотипом значительное упрощение его

49 светосбо с за тног р ащитного сцинтилля- конструкции, технологию изготовления, тора осуществлен восемью ФЭУ. В пред- уменьшение габаритов и массы и сокралагаемом устройстве светосбор с защит» щение количества защ тных ФЭУ

35 и по сравного сцинтиллятора осуществлен двумя нению с известными конструкциям Т и. ак, например, в изготовленном спектрометре

На фиг. схематически представлен фотонов с кристаллом CsI (Tl) 160 х предлагаемый сцинтилляционный спектро- х 100 мм и ФЭУ-49 масса уменьшается на метр. фотонов; на фиг. 2 - то же, ва- 40-50Х. а количество защитных ФЭУ - в риант вьпюлнеиия. 4 раза.

Устройство содержит основной неор- Выполнение детектора предложенным ганический кристалл 1 в стандартной образом позволяет, помимо упрощения свето" и влагоэащищенной упаковке, конструкции, улучшить светосбор и сопомещенный s замкнутый защитный сцин- 5: ответственно эффективность детектора, тнллятор. Защитный сцинтнллятор кон- поскольку отпадает необходимость заструктивно состоит из двух цнлиндри- крывать окно корпуса кристалла стекческих частей, входящих одна в другую. лом.

Нижн яя часть (крышкау 2,установлена - Кроме того, улучшаются его техномежду основкым кристаллом к фотока- 5О логические характеристики, что удешевтодом основного ФЭУ 3, и оптически ляет его изготовление, так как детексвяэана с мими. Механическое крепле- тор является самостоятельным блоком и ние к истаяла .l к ь р алл ., крьвпкн 2, защитного может быть собран просто с использовасцинтиллятора и основного ФЭУ 3 к ос- вием стандартных сцинтилл ем стандартных сцинтилляторов в упанованию 4 осуществлено с помощью флан- ковке

55,