Детектор проникающих излучений

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах. Техническим результатом является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей детектора, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей. Технический результат достигается тем, что волоконный модуль выполнен в виде комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя, сцинтиллирующие волокна которого составлены из последовательно соединенных отрезков различных типов сцинтиллирующих материалов, волокна покрыты слоем люминофора и выполнены в виде усеченного конуса или усеченной прямой пирамиды. Содержит не менее двух оптических каналов, выполненных в виде последовательно расположенных входного проекционного объектива со светофильтром, усилителя изображения, масштабирующего объектива и ПЗС-матрицы.

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах и т.д.

Известна портативная система обнаружения контрабанды CDS-2001, содержащая источник -излучения, детектор рассеянного -излучения, усилитель сигналов детектора, селектор амплитуд импульсов рассеянного -излучения, микропроцессорный контроллер и дисплей.

Портативная система обнаружения контрабанды CDS-2001. Инструкция по эксплуатации, 1998 г.

Источник -излучения имеет большую мощность, что создает опасность для персонала. Система не может быть использована при рабочих температурах ниже 0°С.

Известно устройство для анализа многокомпонентных материалов, которое содержит источник -излучения, детектор -излучения, усилитель, дискриминатор, контроллер и дисплей. Исследуемый образец помещается между источником и детектором.

Патент Великобритании № 2088050, G 01 N 23/08, 1998г.

Недостатком изобретения является низкая стабильность измерений.

Известно устройство для обнаружения контрабанды, содержащее полиэнергетический источник -излучения, спектрометрический детектор -излучения, усилитель сигналов детектора, амплитудно-цифровой преобразователь, контроллер и компаратор интенсивности импульсов в избранных энергетических областях (селектор импульсов отраженного -излучения) и дисплей. Патент Российской Федерации №2161299, МПК: G 01 N 23/08, 2000 г.

Детектор, реагируя на наличие за экраном присоединенной массы (контрабанды), не позволяет судить о характере скрытого материала.

Интенсивность регистрируемого при этом отраженного -излучения зависит не только от плотности материала закладки, но и от геометрических размеров скрытой закладки.

Известен детектор нейтронов, содержащий волоконный модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и электронно-оптическую систему регистрации оптического излучения, выходящего из торцов этих волокон, электронно-оптическая система содержит фотоприсмники.

Патент США №4942302, МПК: G 01 Т 3/06,1990 г. Указанное устройство имеет низкую эффективность, т.к. сцинтиллирующие оптические волокна выполнены с квадратным сечением, окружены алюминиевыми прокладками.

Известен детектор нейтронов, содержащий волоконный модуль, собранный из слоев полимерных ецинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и электронно-оптическую систему регистрации оптического излучения, выходящего из торцов этих волокон. Торцы волокон расположены в плоскостях граней волоконного параллелепипеда, образуемого слоями волокон, а электронно-оптическая система выполнена в виде позиционно-чувствительных фотоприсмников, оптически сопряженных с соответствующими гранями волоконного параллелепипеда.

Диаметр волокон равен половине длины свободного пробега протона отдачи в материале волокна.

Электронно-оптическая система содержит локальные подсистемы, в которые введены полупрозрачные пластины для ответвления оптической мощности на быстродействующие приемники.

Патент Российской Федерации №2119178, МПК: G 01 Т 3/06, Пономарев-Степной Н.Н., Тарабрин Ю.А., Яковлев Г.В., Бюл. №26, 1998 г. Прототип.

Прототип сложен для реализации, имеет сравнительно низкую эффективность, низкое пространственное разрешение, предназначен для регистрации только быстрых нейтронов, в частности одиночных.

Техническим результатом полезной модели является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей детектора, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей.

Технический результат достигается тем, что в детекторе проникающих излучений, содержащем волоконный модуль, собранный из сцинтиллирующих оптических волокон, оптическую систему регистрации излучения, выходящего из торцов этих волокон, и фотоприемники, волоконный модуль выполнен в виде комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя, сцинтиллирующие волокна которого составлены из последовательно соединенных отрезков различных типов сцинтиллирующих материалов, а оптическая система содержит отклоняющее зеркало и не менее двух оптических каналов, выполненных в виде последовательно расположенных вдоль оси канала входного проекционного объектива со светофильтром, усилителя изображения, масштабирующего объектива и ПЗС-матрицы. Сцинтиллирующие волокна экрана-преобразователя покрыты слоем люминофора. Сцинтиллирующие волокна выполнены в виде усеченного конуса или усеченной прямой пирамиды.

Сущность полезной модели поясняется на чертеже, на котором представлена оптическая схема регистрации проникающих излучений для конусного пучка, где: 1 - ПЗС-матрица, 2 - масштабирующий объектив, 3 - усилитель изображения, 4 - проекционный объектив со светофильтром, 5 -

комбинированный люминесцентный экран-преобразователь, 6 - отклоняющее зеркало.

Детектор излучения эффективен для осуществления радиографии, как в коническом пучке быстрых нейтронов, так и в случае комбинированного излучения. При облучении комбинированного экрана-преобразователя 2 потоком быстрых нейтронов и/или рентгеновского излучения происходит преобразование нейтронного и/или рентгеновского излучения в световое излучение.

Работа устройства основана на использовании комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя 5, преобразовании разных падающих видов излучения в самостоятельные световые потоки различного спектрального состава, их разделении отклоняющим зеркалом 6. Отклоняющим зеркалом 6 разделяют и направляют световые потоки на проекционные объективы 4 с соответствующими светофильтрами по каналам каждого вида излучения. Затем световой поток попадает на усилитель изображения 3 и далее с помощью масштабирующего объектива 2 на ПЗС-матрицу 1.

Принцип работы детектора излучений основан на том, что изображения формируются в различных областях оптического спектра с помощью комбинированного композитного люминесцентного экрана -преобразователя 5.

Избирательность регистрации того или иного изображения обеспечивается соответствующими светофильтрами, установленными на проекционные объективы 4.

В отличие от известных приемников других типов, устройство с волоконно-оптическим экраном-преобразователем 5 является универсальным, так как его конструкция обеспечивает возможность использования различных типов экранов: дисперсных экранов при регистрации быстрых нейтронов, а также люминесцентных экранов для тепловых нейтронов и рентгеновского излучения.

1. Детектор проникающих излучений, содержащий волоконный модуль, собранный из сцинтиллирующих оптических волокон, оптическую систему регистрации излучения, выходящего из торцов этих волокон, и фотоприемники, отличающийся тем, что волоконный модуль выполнен в виде комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя, сцинтиллирующие волокна которого составлены из последовательно соединенных отрезков различных сцинтиллирующих материалов, а оптическая система содержит отклоняющее зеркало и не менее двух оптических каналов, выполненных в виде последовательно расположенных вдоль оси канала проекционного объектива со светофильтром, усилителя изображения, масштабирующего объектива и фотоприемника в виде ПЗС-матрицы.

2. Детектор проникающих излучений по п.1, отличающийся тем, что сцинтиллирующие волокна экрана-преобразователя покрыты слоем люминофора.

3. Детектор проникающих излучений по п.1 или 2, отличающийся тем, что сцинтиллирующие волокна экрана-преобразователя выполнены в виде усеченного конуса или усеченной прямой пирамиды.