[go: up one dir, main page]

RU2038617C1 - Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element - Google Patents

Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element Download PDF

Info

Publication number
RU2038617C1
RU2038617C1 SU5017962A RU2038617C1 RU 2038617 C1 RU2038617 C1 RU 2038617C1 SU 5017962 A SU5017962 A SU 5017962A RU 2038617 C1 RU2038617 C1 RU 2038617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gamma
emitter
ray
sensor
sensing element
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Н. Барковский
Ю.П. Добренякин
Original Assignee
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены filed Critical Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены
Priority to SU5017962 priority Critical patent/RU2038617C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2038617C1 publication Critical patent/RU2038617C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear physics; detectors affording determination of ionizing radiation direction; gamma-astronomy. SUBSTANCE: gamma-ray sensing element has axisymmetric gamma-ray detector surrounded by radiation shield placed in axisymmetric manner relative to it. External surface of radiation shield of isotropic detector on gamma-ray side is formed due to rotation of curve r(φ) = -1/μ ln[E(φ)] about symmetry axis of gamma-ray sensing element, where r(φ)- is thickness of radiation shield on gamma-ray side along direction to gamma emitter; φ- is angle between symmetry axis of gamma-ray sensing element and direction to gamma emitter; μ- is linear coefficient of gamma-ray attenuation for radiation shield material on gamma emitter side; E(φ)- is sensing element directivity pattern determined, for example, from equation E(φ) = aφ+b,. EFFECT: provision for ensuring desired accuracy in taking bearings of gamma emitter in arbitrarily chosen range of bearing angles and/or improved accuracy in range of low angles. 4 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной физике, в частности к детекторам, позволяющим определить направленность ионизирующего излучения, а также к гамма-астрономии. The invention relates to nuclear physics, in particular to detectors that determine the directivity of ionizing radiation, as well as to gamma-ray astronomy.

Известно устройство детектор в коллиматоре для выделения излучения, приходящего в детектор с определенного направления, представляющее собой сцинтилляционный детектор, окруженный радиационной защитой, имеющей цилиндрическое отверстие в передней части [1]
Недостатком его является невозможность определения направления на источник излучения без механического сканирования.
A known device is a detector in the collimator for emitting radiation coming into the detector from a certain direction, which is a scintillation detector surrounded by radiation protection having a cylindrical hole in the front [1]
Its disadvantage is the inability to determine the direction to the radiation source without mechanical scanning.

Прототипом изобретения, не требующим сканирования для определения направления прихода гамма-квантов, является гамма-датчик с анизотропной чувствительностью [2]
Конструкция гамма-датчика представляет собой осесимметричный детектор гамма-излучения, окруженный соосно с ним осесимметричной радиационной защитой, наружная и внутренняя поверхности которой со стороны пеленгуемого гамма-излучателя выполнены в виде плоскостей, перпендикулярных оси симметрии датчика, а сцинтиллятор выполнен в виде диска, который окружен боковой радиационной защитой.
A prototype of the invention that does not require scanning to determine the direction of arrival of gamma rays is a gamma sensor with anisotropic sensitivity [2]
The design of the gamma sensor is an axisymmetric gamma-ray detector surrounded by an axisymmetric radiation shielding coaxially with it, the outer and inner surfaces of which from the direction-finding gamma-ray emitter are made in the form of planes perpendicular to the axis of symmetry of the sensor, and the scintillator is made in the form of a disk that is surrounded lateral radiation protection.

Однако, такая конструкция не обеспечивает заданную точность пеленгования в произвольно выбранном диапазоне углов пеленгации, например, одинаковую точность во всем диапазоне углов пеленгации и более высокую точность в области малых углов, ввиду того, что зависимость чувствительности гамма-датчика в силу приведенных конструктивных особенностей пропорциональна косинусу угла между осью симметрии гамма-датчика и направлением на гамма-излучатель. However, such a design does not provide the specified direction finding accuracy in an arbitrarily selected range of direction finding angles, for example, the same accuracy in the entire range of direction finding angles and higher accuracy in the region of small angles, due to the fact that the dependence of the sensitivity of the gamma sensor due to the above design features is proportional to the cosine the angle between the axis of symmetry of the gamma sensor and the direction to the gamma emitter.

Изобретение предназначено для определения направления на точечный гамма-излучатель с заданной точностью в произвольно выбранном диапазоне углов пеленгации, например, одинаковую точность во всем диапазоне углов пеленгации и более высокую точность в области малых углов, что не обеспечивается ни аналогом ни прототипом. The invention is intended to determine the direction to a point gamma emitter with a given accuracy in an arbitrarily selected range of direction finding angles, for example, the same accuracy in the entire range of direction finding angles and higher accuracy in the region of small angles, which is not provided by either an analog or a prototype.

Конкретный вариант постановки данной задачи проиллюстрирован на следующем примере. Несколько идентичных металлических шаров в потоке жидкости, подаваемой через патрубок 1 и вытекающий через патрубок 2, двигаются по трубке Пито 3 в жидкой среде (фиг. 1). Необходимо определить местоположение одного из них в отдельные последовательные моменты времени на траектории 4. Выбранный шар (шаровой индикатор) не может быть помечен каким-либо путем, кроме его активации, например, медленными нейтронами, так как во всех остальных случаях изменяются его физические характеристики (вес, структура поверхности, намагниченность и т.д.), влияющие на характер его поведения в жидкости или на взаимодействие его с остальными шарами. Учитывая то, что в этой задаче диаметр трубки Пито, расстояние между ее прямым и обратным коленом и собственные размеры заявляемого гамма-датчика 5 много меньше расстояния от датчика 5 до трубки Пито 3, положение шарового индикатора полностью определяется углом. При этом заявляемый гамма-датчик должен обеспечивать заданную точность пеленгования в произвольно выбранном диапазоне углов пеленгации и более высокую точность в области малых углов (φ- угол между осью симметрии 6, гамма-датчика 5 и направлением на шаровой индикатор гамма-излучатель). A specific version of the statement of this problem is illustrated by the following example. Several identical metal balls in the fluid flow supplied through the pipe 1 and flowing through the pipe 2, move along the Pitot tube 3 in a liquid medium (Fig. 1). It is necessary to determine the location of one of them at separate consecutive moments of time on trajectory 4. The selected ball (ball indicator) cannot be marked in any way, except for its activation, for example, by slow neutrons, since in all other cases its physical characteristics change ( weight, surface structure, magnetization, etc.) affecting the nature of its behavior in a liquid or its interaction with other balls. Given the fact that in this problem the diameter of the pitot tube, the distance between its direct and reverse bend, and the dimensions of the inventive gamma sensor 5 are much smaller than the distance from the sensor 5 to the pitot tube 3, the position of the ball indicator is completely determined by the angle. In this case, the inventive gamma sensor must provide a given direction finding accuracy in an arbitrarily selected range of direction finding angles and higher accuracy in the region of small angles (φ is the angle between the axis of symmetry 6, gamma sensor 5 and the direction of the gamma emitter to the ball indicator).

В предлагаемом гамма-датчике, содержащем осесимметричный детектор гамма-излучения; осесимметричную соосную с детектором радиационную защиту, которой окружен детектор, причем внутренняя поверхность защиты со стороны пеленгуемого гамма-излучателя выполнена в виде плоскости, перпендикулярной оси симметрии датчика, применен изотропный детектор, а внешняя поверхность защиты детектора со стороны гамма-излучателя образована вращением вокруг оси симметрии датчика кривой

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
где R(φ) расстояние от оси симметрии датчика до внешней поверхности радиационной защиты со стороны гамма-излучателя;
d(φ) толщина радиационной защиты со стороны гамма-излучателя, вдоль направления на гамма-излучатель;
φ- угол между осью симметрии датчика и направлением на гамма-излучатель;
μ- линейный коэффициент ослабления гамма-излучения для материала радиационной защиты со стороны гамма-излучателя;
ε(φ) диаграмма направленности датчика, определяемая, например, из зависимости
ε(φ)= аφ+ b, где a
Figure 00000005
b=1
Специально выбранная форма внешней поверхности радиационной защиты изотропного детектора со стороны гамма-излучателя позволяет получить диаграмму направленности датчика (зависимости чувствительности датчика от угла между осью симметрии и направлением на гамма-излучатель), представленную на фиг. 2 (прямая 1), т.е.In the proposed gamma sensor containing an axisymmetric gamma radiation detector; an axisymmetric radiation shielding coaxial with the detector, which surrounds the detector, the inner surface of the protection from the direction of the gamma-ray transmitter being emitted is made in the form of a plane perpendicular to the axis of symmetry of the sensor, an isotropic detector is used, and the outer surface of the detector's protection from the gamma-ray side is formed by rotation around the axis of symmetry curve sensor
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
where R (φ) is the distance from the axis of symmetry of the sensor to the outer surface of the radiation protection from the side of the gamma emitter;
d (φ) thickness of radiation protection from the side of the gamma emitter, along the direction to the gamma emitter;
φ is the angle between the axis of symmetry of the sensor and the direction to the gamma emitter;
μ is the linear attenuation coefficient of gamma radiation for radiation protection material from the side of the gamma emitter;
ε (φ) sensor radiation pattern, determined, for example, from the dependence
ε (φ) = aφ + b, where a
Figure 00000005
b = 1
A specially selected shape of the outer surface of the radiation protection of the isotropic detector from the side of the gamma emitter allows you to get the radiation pattern of the sensor (the dependence of the sensitivity of the sensor on the angle between the axis of symmetry and the direction to the gamma emitter), shown in Fig. 2 (line 1), i.e.

ε(φ)=1

Figure 00000006
. (1) При этом погрешность определения угла φ
Δφ
Figure 00000007
, (2) или с учетом формулы (1)
Δφ.=
Figure 00000008
, (3) т.е. Δφ не зависит от φ точность определения угла постоянна во всем диапазоне углов пеленгации (фиг. 3, прямая 1).ε (φ) = 1
Figure 00000006
. (1) Moreover, the error in determining the angle φ
Δφ
Figure 00000007
, (2) or taking into account the formula (1)
Δφ. =
Figure 00000008
, (3) i.e. Δφ does not depend on φ, the accuracy of determining the angle is constant over the entire range of direction-finding angles (Fig. 3, line 1).

В то же время для устройства-прототипа (фиг. 2, кривая 2)
ε (φ) cosφ, (4) или с учетом формулы (2):
Δφ

Figure 00000009
. (5) Таким образом (фиг. 3, кривая 2)
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012

Следовательно, изобретение обеспечивает более высокую точность определения направления на гамма-излучатель в области малых углов.At the same time, for the prototype device (Fig. 2, curve 2)
ε (φ) cosφ, (4) or taking into account formula (2):
Δφ
Figure 00000009
. (5) Thus (Fig. 3, curve 2)
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012

Therefore, the invention provides higher accuracy in determining the direction of the gamma emitter in the field of small angles.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая поставленную задачу; на фиг. 2 графики зависимости чувствительности гамма-датчика-прототипа (кривая 2) и предлагаемого гамма-датчика (прямая 1) от угла между осью симметрии гамма-датчика и направлением на гамма-излучатель; на фиг. 3 графики зависимости относительной погрешности

Figure 00000013
угла пеленгации φ от величины этого угла для гамма-датчика-прототипа (кривая 2) и для предлагаемого гамма-датчика (прямая 1); на фиг. 4 предлагаемый гамма-датчик.In FIG. 1 is a diagram illustrating the task; in FIG. 2 graphs of the sensitivity of the gamma sensor prototype (curve 2) and the proposed gamma sensor (line 1) on the angle between the axis of symmetry of the gamma sensor and the direction to the gamma emitter; in FIG. 3 graphs of the relative error
Figure 00000013
direction finding angle φ of the magnitude of this angle for the gamma sensor prototype (curve 2) and for the proposed gamma sensor (line 1); in FIG. 4 proposed gamma sensors.

Гамма-датчик (фиг. 4) содержит изотропный детектор гамма-излучения 7 и окружающую его осесимметричную радиационную защиту 8 и 9, соосную с осью симметрии датчика 10, при этом радиационная защита 8 со стороны гамма-излучателя 11 имеет внешнюю поверхность 12 и внутреннюю поверхность 13. При этом кратчайшее расстояние от оси симметрии 10 до данной точки А внешней поверхности 12 является радиусом R, а перпендикуляр, опущенный из точки А на внутреннюю поверхность 13 является толщиной d радиационной защиты 8. Внутренняя поверхность 13 является плоскостью, перпендикулярной оси симметрии датчика 10, а внешняя поверхность 12 образована вращением вокруг оси симметрии датчика 10 кривой

Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
где R(φ) расстояние от оси симметрии датчика до внешней поверхности радиационной защиты со стороны гамма-излучателя;
d(φ) толщина радиационной защиты со стороны гамма-излучателя вдоль направления на гамма-излучатель;
φ- угол между осью симметрии датчика и направлением на гамма-излучатель;
μ- линейный коэффициент ослабления гамма-излучения для материала радиационной защиты со стороны гамма-излучателя;
ε(φ) диаграмма направленности датчика, определяемая из зависимости ε(φ)= аφ+ b, где a
Figure 00000020
b=1
Гамма-датчик действует следующим образом.The gamma sensor (Fig. 4) contains an isotropic gamma radiation detector 7 and its axisymmetric radiation protection 8 and 9, coaxial with the axis of symmetry of the sensor 10, while the radiation protection 8 from the side of the gamma emitter 11 has an outer surface 12 and an inner surface 13. In this case, the shortest distance from the axis of symmetry 10 to a given point A of the outer surface 12 is a radius R, and the perpendicular dropped from point A to the inner surface 13 is the thickness d of the radiation protection 8. The inner surface 13 is a plane perpendicular to the axis of symmetry of the sensor 10, and the outer surface 12 is formed by rotation around the axis of symmetry of the sensor 10 of the curve
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
where R (φ) is the distance from the axis of symmetry of the sensor to the outer surface of the radiation protection from the side of the gamma emitter;
d (φ) the thickness of the radiation protection from the side of the gamma emitter along the direction to the gamma emitter;
φ is the angle between the axis of symmetry of the sensor and the direction to the gamma emitter;
μ is the linear attenuation coefficient of gamma radiation for radiation protection material from the side of the gamma emitter;
ε (φ) is the radiation pattern of the sensor, determined from the dependence ε (φ) = aφ + b, where a
Figure 00000020
b = 1
The gamma sensor operates as follows.

При перемещении гамма-излучателя 11 из положения φ= 0 в положение φ≠ 0 по графику зависимости чувствительности гамма-датчика от угла φ между осью его симметрии и направлением на гамма-излучатель (фиг. 2) определяют угол φ, задающий положение в данный момент времени гамма-излучателя 5 на траектории его движения. При этом точность определения угла φ не зависит от самого угла φ и имеет конечную величину для всех φ вплоть до φ= 0. When moving the gamma emitter 11 from the position φ = 0 to the position φ ≠ 0 according to the graph of the sensitivity of the gamma sensor on the angle φ between the axis of symmetry and the direction to the gamma emitter (Fig. 2), determine the angle φ that defines the current position time gamma emitter 5 on the trajectory of its movement. Moreover, the accuracy of determining the angle φ does not depend on the angle φ itself and has a finite value for all φ up to φ = 0.

Claims (1)

ГАММА-ДАТЧИК С АНИЗОТРОПНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ, содержащий осесимметричный детектор гамма-излучения, окруженный соосной с ним осесимметричной радиационной защитой, одна поверхность которой является внутренней, отличающийся тем, что в качестве детектора гамма-излучения использован изотропный детектор, а внешняя поверхность защиты со стороны гамма-излучателя образована вращением вокруг оси симметрии гамма-датчика кривой, описываемой уравнением
Figure 00000021

где r(φ) толщина радиационной защиты со стороны гамма-излучателя вдоль направления на гамма-излучатель;
φ угол между осью симметрии датчика и направлением на гамма-излучатель;
m линейный коэффициент ослабления гамма-излучения для материала защиты со стороны гамма-излучателя;
E(φ) диаграмма направленности датчика.
GAMMA SENSOR WITH ANISOTROPIC SENSITIVITY, containing an axisymmetric gamma radiation detector surrounded by an axisymmetric radiation shielding coaxial with it, one surface of which is internal, characterized in that an isotropic detector is used as a gamma radiation detector, and the external surface of protection is on the gamma side the emitter is formed by rotation around the axis of symmetry of the gamma sensor curve described by the equation
Figure 00000021

where r (φ) is the thickness of the radiation protection from the side of the gamma emitter along the direction to the gamma emitter;
φ is the angle between the axis of symmetry of the sensor and the direction to the gamma emitter;
m linear gamma attenuation coefficient for the protection material from the gamma emitter;
E (φ) sensor radiation pattern.
SU5017962 1991-11-29 1991-11-29 Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element RU2038617C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017962 RU2038617C1 (en) 1991-11-29 1991-11-29 Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017962 RU2038617C1 (en) 1991-11-29 1991-11-29 Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2038617C1 true RU2038617C1 (en) 1995-06-27

Family

ID=21592267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5017962 RU2038617C1 (en) 1991-11-29 1991-11-29 Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2038617C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Киселев Ю.В. и др. Энергетическое и угловое распределение плотности потока и мощности дозы гамма-излучения за водными барьерами различной толщины. Сб. Вопросы дозиметрии и защиты от излучений. М.: Атомиздат, 1979, вып.18, с.106-112. *
2. Савун О.И. и др. Сцинтилляционный гамма-спектрометр для определения направленности прихода гамма-квантов космического происхождения. ПТЭ, 1985, N 4, с.39-42. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7026627B2 (en) Neutron/gamma ray survey instrument with directional gamma ray sensitivity
US5278417A (en) High energy neutron dosimeter
CN109298442B (en) Rapid measurement method of environmental sample
US7148483B1 (en) Fast, simple radiation detector
US10371855B2 (en) Apparatus and method for non-invasive inspection of solid bodies by muon imaging
US4494001A (en) Detection of concealed materials
US5938605A (en) Measuring process and sensor for on-line in-vivo determination of the tissue-equivalent dose in radiotherapy
RU2038617C1 (en) Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element
ES2937833T3 (en) Device for measuring alpha and/or beta radiation coming from a solid surface
US5448835A (en) Compass device
US5469630A (en) Gimballed compass device
US4877959A (en) Space photon source locator
US2486845A (en) Measurement of wall thickness
US5650613A (en) Encoder for measuring, position, velocity and acceleration of a shaft
US5755036A (en) Compass device with light attenuating mask
US4675527A (en) Corrosion monitoring probe
RU174124U1 (en) SENSOR ELEMENT OF A FIBER-OPTIMIZED DOSIMETRIC SYSTEM
US4095106A (en) Radiation attenuation gauge with magnetically coupled source
JPH067163B2 (en) Measuring probe and scintillation detector
US3531638A (en) Radiation fill gauge
US3508055A (en) Security system utilizing penetrating radiation
US3164722A (en) Radioactive transducer for sensing pressure and the like having a source of primary radiation and a target for producing secondary radiation
US3431417A (en) Energy reflection apparatus for measuring a physical variable
Sharma Depth independence in quantitative radioisotope imaging
CA2516817C (en) Neutron/gamma ray survey instrument with directional gamma ray sensitivity