RU2038617C1 - Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element - Google Patents
Anisotropic-sensitivity gamma-ray sensing element Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
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
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
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 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
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 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 . (1) При этом погрешность определения угла φ
Δφ , (2) или с учетом формулы (1)
Δφ.= , (3) т.е. Δφ не зависит от φ точность определения угла постоянна во всем диапазоне углов пеленгации (фиг. 3, прямая 1).ε (φ) = 1 . (1) Moreover, the error in determining the angle φ
Δφ , (2) or taking into account the formula (1)
Δφ. = , (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 . (5) Таким образом (фиг. 3, кривая 2)
∞
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 . (5) Thus (Fig. 3, curve 2)
∞
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 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 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
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 b=1
Гамма-датчик действует следующим образом.The gamma sensor (Fig. 4) contains an isotropic
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 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
Claims (1)
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
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.
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) |
-
1991
- 1991-11-29 RU SU5017962 patent/RU2038617C1/en active
Non-Patent Citations (2)
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 |