RU6246U1 - Сцинтилляционный дозиметр - Google Patents

Description

сщшиитяционный ДОЗИМЕТР

Относится к дозиметрии ионизирующих излучений, в частности, гамма- и рентгеновского излучения, и может быть использован для контроля зюгпозиционной дозы рентгеновского излучения территорий и помещений, определения объемной зффективной активности стройматериалов и контроля мощности экспозиционной дозы неиспользуемого рентгеновского излучения.

Известны сщштилляционныв радиометры, например, СРП-68, СРП-88, (Прибор сцинтилляционный геологоразведочный СРП-68-01. Паспорт Ж12.807.459 ПС, 1982г. и Прибор геологоразведочный сцинтилляционный, СРП- 88Н. Паспорт Ш1.289.386 ПС, 1990г.), состояще из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя (), импульсного усилите1я, амплитудного дискриминатора и измерителя скорости счета импульсов (интеноиметра). Они обладают высокой, по сравнению с

радиометрами на основе счетчиков Гейгера и ионизационных камер, чувствительнсютью, но для целей дозиметрии имеют ограниченное применение ввиду зависимости получаемых показаний не только от мощности экспозиционной дозы, но и от спектрального состава излучения.

Известен сщштилляционный счетчик для измерения радиационной дозы, построенный по той же схеме и дополнительно содержащий источник пилообразного напряжения, соединенный с амплитудным дискриминатором (патент Японии N 18879, 1963г., МПК G01T 1/20). Прикладываемое к дискриминатору пилообразное напряжение обеспечивает пропорциональность отсчета мощности экспозиционной дозы в щироком интервале энергий. Недостатком этого технического решения является снижение чувствительнсюти дозиметра.

МЕЖ6 GOIT 1/20

Известен также дозиметр излучения, состоящий из сцинтиллятора, фотоприемника и интегратора тока (пат.США N 3198945, 1961г., МПК HOlj). Интенсивность света, испускаемого сцинтиллятором, пропорциональна мощности экспозиционной дозы в широюэм интервале энергий, а выходной ток фотоприемника пропорционален интенсивности света.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является основанный на том же принципе сцинтилляционный дозиметр ДРГ-05М (Дозиметры ДРГ-05, ДРГ-05М. паспорт ЖШ2.805.397 ПС, 1987г.), состоящий из сцинтиллятора, ФЗУ аналого-цифрового преобразователя, обеспечивающего преобразование тока ФЭУ в последовательность импульсов, чшзтота следования которых пропорциональна току , и устройства обработки и отображения результата, обеспечивающего счет полученных импульсов за время экспозиции и отображение результатов.

При взаимодействии гамма- или рентгеновского кванта со сцинтиллятором возникает световой импульс, пропорциональн1Ш поглощенной энергии, фотоэлектронный умножитель преобразует световой импульс в пропорциональный ему импульс тока. Таким образом, средний ток через фотоэлектронный умножитель пропорционален мощности экспозиционной дозы.

Недостатком двух последних устройств является низкая чувствительность. Ограничение чувствительности обусловлено следующим. Ток фотоэлектронного умножителя, помимо полезной составляющей, пропорциональной падающему на фотокатод световому потоку, имеет и пщ)азитную составляющую - темновой ток, обусловленный прежде всего термоэлектронной эмиссией с фотокатода, и поэтому принципиально неустранимый. По ашштуде темновой ток соответсвует энергии в

единицы килоэлектронвольт для сцинтилляторов на основе NaJCTl) и десятки килоэлектронвольт для пласмассовых и жидких сцинтилляторов. Средний ток фотоэлектронного умножителя складывается из коротких (длительностью около микросекунды) относительнс редких импульсов тока от сцинтилляций, и постоянно текущего темнового тока.

Компенсация темнового тока (темновой ток измеряется при перекрытом световом потоке от сцинтиллятора, и полученное значение вычитается из измеренной величины, как это, в частности, реализовано в дозиметре ДРГ-05М) не решает проблемы повышения чувствительности С1ЩНТИЛЛЯЦИОННОГО дозиметра до уровня, необходимого при радиоэкологических исследованиях, поскольку в этом случае минимально измеряемая величина мопщости экспозиционной дозы ограничена статистическими флуктуациями темнового тока, для ДРГ-05М эта величина составляет микрорентген в час, что выше нормальных гамма-полей на радиационно благополучных территориях (15 - 20 мкр/час).

Ставится задача повышения чувствительности сцинтилляционного дозиметра до уровня, необходимого для радиоэ}«элогических исследований, в частности, для обследования селитебных территорий, жилых зданий, контроля стройматериалов на удельную эффективную активность, а также для контроля мощности экспозиционной дозы неиспользуемого рентгеновского излучения.

Задача решается за счет того, что в сцинтилляционный дозиметр, состоящий из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя, аналого-цифрового преобразователя и устройства обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования, в котором сцинтиллятор оптически связан с фотоэлектронным умножителем,

тозлектронный умножитель соединен о аналого-цифровым преобразователем, аналого-цифровой преобразователь ооединен о уотройотвом обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования, дополнительно введен амплитудный диокриминатор, ооединенный о фотоэлектронным умножителем и аналого-цифровым преобразователем, а в качеотве аналого-цифрового преобразователя применен преобразователь амплитуды импульоов в чиоло.

Влияние темнового тока фотоэлектронного умножителя существенно уменьшится, если интегрирование тока для получения его среднего значения вести не непрерывно во времени, а только в во время прихода импульсов от сцинтилляций. Поскольку форма импульсов тока от сцинтилляций постоянна и не зависит от их амплитуды, интеграл от тока этих импульсов за время Э1«зпозиции пропорционален сумме амплитуд импульсов, пришедших за это время. Амплитудный дис фиминатор сЮеспечивает запуск аналого-хрфрового преобразования амплитуда-число при приходе импульсов, амплитуда которых превьш1ает порог дискриминации. Порог дискриминации выбирается выше уровня максимума быстрых флуктуации темнового тока. Устройство обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования обеспечивает суммирование получаемых за время экспозиции чисел и отображение результата.

Таким образом, введение амплитудного дискриминатора, запускающего аналого-цифровое преобразование амплитуда-число, позволяет уотранить влияние темнового тока фотоэлектронного умножителя, повышая тем оамым чувствительность определения мощности экспозиционной дозы.

/J -yy//

- 4 На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемоего сцинтшгляционного дозиметра.

На фиг. г приведен график тока ||ютоэлеийрронного умножителя во времени.

Сцинтилляционный дозиметр содержит сцинтиллятор 1, оптически связанный с Ф 2, амплитудный дис фиминатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4 амплитуды импульсов в число и устройство 5 обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования. Выход Ф 2 соединен с входом амплитудного дис1фиминазора 3 и входом аналого-цифрового преобразователя 4. На второй вход амплитудного дискриминатора 3 подается опорное напряжение, определяющее порог дискриминации. Выход амплитудного дискриминшора 3 соединен с входом запуска преобразования аналого-цифрового преобразователя 4. Выход аналого-цифрового преобразователя 4. соединен со входом устройства 5 обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования.

Устройство р отает следуюпцш образом. Гамма-кванты при взаимодействии со сщштиллятором 1, вызывают световые вспышки (сцинтилляции), которые после преобразования фотоэлектронным умножителем 2, в электрические импульсы подаются на амплитудный дискриминатор 3, и на аналого-цифровой преобразователь амплитуды импульса в число 4. Когда амплитуда импульсов (фиг.2), превышает порог дискриминации, амплитудный дискриминатор запускает анашго-цифровое преобразование. Порог дис1фиминации выбирается выше уровня максимума быстрых флуктуации темнового тока. Устройство обработки и отс ражения результатов преобразования 5, суммирует за время экспозиции полученные в результате аналого-гщфрового преобразования числа и отображает результат, пропорциональный мощности экспозиционной дозы.

- 5

Были изготовлены два макета предлагаемого уотройотва. В этих макетах в качестве аналого-цифрового преобразователя амплитуда- чиоло иопользован преобразователь амплитуды импульоа в серию импульсов, число которых пропорционально амплитуде. В качестве устройства обработки и отображения результатов преобразования, обеспечивающего суммирование полученных чисел и отображение результата, использовано пересчетное устройство.

В первом макете, предназначенном для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, в качестве сцинтиллятора применен серийный кристалл NaJ(Tl) 40x40 мм., порог дис1фиминации составлял 15 Кэв.

Испытания макета показали, что статистическая погрещность измерения мощности экспозиционной дозы на уровне 15 микрорентген в час не превышает 1 микрорентген в час при времени измерения 10 секунд, при этом энергетическая зависимость дозы не превышает 20% в диапазоне энергий Ю Кэв - 2.5 Мэв.

Во втором макете, предназначенном для измерения мощности экспозиционной дозы неиспользуемого рентгеновского излучения, в качестве сцинтиллятора применен серийный кристалл NaJ(Tl) 5x40 мм, порог дискриминации составлял 3 Кэв.

Испытания макета показали аналогичную статистическую погрешность измерения мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения при энергетической зависимости дозы в диапазоне энергий 5 Кэв - 30 Кэв не более 10%.

g

Claims (1)

1. Сцинтилляционный радиометр, состоящий из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя, аналого-цифрового преобразователя и устройства обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования, причем сцинтиллятор оптически связан с фотоэлектронным умножителем, фотоэлектронный умножитель соединен с аналого-цифровым преобразователем, аналого-цифровой преобразователь соединен с устройством обработки и отображения результатов аналого-цифрового преобразования, отличающийся тем, что в него дополнительно введен амплитудный дискриминатор, соединенный с фотоэлектронным умножителем и аналого-цифровым преобразователем, а в качестве аналого-цифрового преобразователя применен преобразователь амплитуды импульсов в число.