Преобразователь ионизирующего излучения

 

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.

Техническим результатом полезной модели является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей экрана, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей, повышение эффективности регистрации за счет протяженности детектора в направлении падающего излучения.

Технический результат достигается тем, преобразователь ионизирующего излучения, содержит спектросмещающие элементы в виде лент, и оптоволокно, на концах которого установлены фотоприемники, слой порошкового люминофора нанесен на поверхность, одной из лент или введен в ее состав. Светосостав порошкового люминофора и материал спектросмещающего элемента выбраны из условий перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии люминофора.

Приведены составы люминофоров для различных типов излучения.

1.с.п.ф. 13 з.п.ф. 1 илл.

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.

Преобразователь может быть использован в виде моноблока, а также в виде сборки. Такая сборка позволяет получить и изучить двухмерное распределение интенсивности ионизирующего излучения. Может использоваться в двухкоординатных детекторах, в частности, для целей радиографии.

Известен сцинтиллирующий модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Патент США №4942302, МПК: G 01 Т 3/06, 1990 г.

Данный сцинтиллирующий модуль требует сложную систему считывания информации и имеет низкую эффективность.

Известен сцинтиллирующий модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, Торцы волокон расположены в плоскостях граней волоконного параллелепипеда, образуемого слоями волокон. Диаметр волокон равен половине длины свободного пробега протона отдачи в материале волокна.

Патент Российской Федерации №2119178, МПК: G 01 Т 3/06, 1998 г.

Известный сцинтиллирующий модуль имеет сравнительно низкую эффективность, низкое пространственное разрешение, предназначен для регистрации только быстрых нейтронов, в частности одиночных.

Известен преобразователь ионизирующего излучения, выполненный и набора пластин, каждая из которых представляет собой смесь водородосодержащего вещества, запоминающего энергонакапливающего люминофора и дополнительного порошкового люминофора.

Патент Российской Федерации №2189031, G 01 N 23/04, G 01 Т 1/16, 2002 г. Прототип.

Недостатком прототипа является необходимость сложность системы считывания полученной информации, ограниченность регистрации ионизирующего излучения, большие габариты из-за наличия свинцовых экранов.

Данная полезная модель устраняет недостатки и аналогов и прототипа.

Техническим результатом полезной модели является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей преобразователя, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей, повышение эффективности регистрации за счет протяженности детектора в направлении падающего излучения.

Технический результат достигается тем, что преобразователь ионизирующего излучения, выполненный из плоских элементов, причем, по крайней мере, один из них выполнен в виде слоя порошкового люминофора, содержит спектросмещающие элементы в виде лент, и оптоволокно, на концах которого установлены фотоприемники, слой порошкового люминофора нанесен на поверхность, одной из лент или введен в ее состав. Светосостав порошкового люминофора и материал спектросмещающего элемента выбраны из условий перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии люминофора, Слой порошкового люминофора введен в состав ленты спектросмещающего элемента, при этом концентрация люминофора в ленте и ее толщина

выбраны из условий перехвата более 30% света при прохождении возбуждающим светом пути, равного толщине ленты.

Слой порошкового люминофора для регистрации тепловых нейтронов выполнен из светосостава 6LiFZnS:Ag или Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O 2S:Tb, или 10BZnS:Ag.

Слой порошкового люминофора для регистрации рентгеновского и гамма излучений выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd 2O2S:Tb.

Слой порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14%. Спектросмещающие элементы расположены с четырех сторон порошкового слоя люминофора. Спектросмещающие элементы покрыты отражающим свет материалом. Оптоволокно покрыто отражающим свет материалом.

Сущность полезной модели поясняется на чертеже, где:

1 - порошковый люминофор в виде светосоставов: 6LiFZnS:Ag, или Gd2O 2S:Tb, или 157Gd2 O2S:Tb, или 10BZnS:Ag; ZnS:Ag, или Gd2O2 S:Tb; ZnS:Ag или Gd2O2 S:Tb в смеси с водородосодержащим веществом;

2 - спектросмещающие элементы в виде лент, 3 - оптоволокна.

Эффективность экрана-преобразователя определяется протяженностью, а пространственное разрешение - поперечным сечением его чувствительного элемента.

Устройство работает следующим образом:

Быстрые нейтроны в спектросмещающей ленте 2 вызывают протоны отдачи. Возникающий протон отдачи при прохождении через порошковый люминофор 1 возбуждает сцинтилляционное свечение, которое распространяется во все стороны. Для собирания света и служат Спектросмещающие элементы в виде лент 2.

Спектросмещающие ленты 2 поглощает около 80% падающих на них фотонов первичного излучения, и излучают фотоны меньшей энергии, которые распространяются по ним к торцам. Оптоволокно 3 служит для переноса света к фотоприемному устройству.

Как уже отмечалось светосостав люминофора и материал спектросмещающего элемента выбираются из условия перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии порошкового люминофора. В последнем случае концентрация люминофора в сердечнике и толщина ленты выбраны из условий перехвата более 30% света при прохождении возбуждающим светом пути, равного толщине ленты.

Лента спектросмещающего элемента, покрыта светоотражающей оболочкой, с показателем рефракции меньшим показателя рефракции материала ленты. Транспортировка света на концы ленты осуществляется за счет полного внутреннего отражения света от отражающей оболочки.

В качестве фотоприемного устройства для отдельного элемента может использоваться фотодиод, а для экрана-преобразователя - ПЗС-матрица.

Для регистрации тепловых нейтронов между пластинами 2 расположены стандартные светосоставы: 6 LiFZnS:Ag или Gd2O2 S:Tb, или 157Gd2O 2S:Tb, или 10BZnS:Ag.

В случае использования светосостава 6LiFZnS:Ag ядро изотопа лития захватывает тепловой нейтрон и излучает тритон, и альфа частицы, которые и вызывают сцинтилляционное свечение сульфида цинка.

В случае использования светосостава Gd 2O2S:Tb или 157 Gd2O2S:Tb ядро 157Gd захватывает нейтрон и излучает конверсионный электрон, который возбуждает сцинтилляционное свечение в светосоставе.

Для регистрации рентгеновских и гамма квантов использован светосостав Gd2O2 S:Tb. В таком светосоставе под действием рентгеновских и гамма квантов возникают заряженные частицы: электроны и позитроны, которые и вызывают сцинтилляционное свечение Gd 2O2S:Tb.

Эксперименты показали, что выполнение слоя порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов из светосоставов ZnS:Ag или Gd2 O2S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14% является режимом, возможным фиксацию быстрых нейтронов. Начиная с объемного количества водородосодержащего вещества более 5% уже можно фиксировать появление быстрых нейтронов. При количестве водородосодержащего вещества более 14% регистрации практически нет.

Расположение в ряд серии преобразователей ионизирующего излучения с разными составами люминофоров дает одновременную картину излучения в окружающей среде, позволяет оперативно проводить таможенный контроль и выявлять несанкционированный провоз радиоактивных материалов.

1. Преобразователь ионизирующего излучения, выполненный из плоских элементов, причем, по крайней мере, один из элементов выполнен в виде слоя порошкового люминофора, отличающийся тем, что он содержит спектросмещающие элементы в виде лент, и оптоволокно, на концах которого установлены фотоприемники, слой порошкового люминофора нанесен на поверхность ленты или введен в ее состав.

2. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что светосостав порошкового люминофора и материал спектросмещающего элемента выбраны из условий перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии люминофора.

3. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что слой порошкового люминофора введен в состав ленты спектросмещающего элемента, при этом концентрация люминофора в ленте и ее толщина выбраны из условий перехвата более 30% света при прохождении возбуждающим светом пути, равного толщине ленты.

4. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что слой порошкового люминофора для регистрации тепловых нейтронов выполнен из светосостава 6LiFZnS:Ag, или 157 Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O2S:Tb, или 10BZnS:Ag.

5. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что слой порошкового люминофора для регистрации рентгеновского и гамма излучений выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd2O 2S:Tb.

6. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что слой порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14%.

7. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что спектросмещающие элементы расположены с четырех сторон порошкового слоя люминофора.

8. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что спектросмещающие элементы покрыты отражающим свет материалом.

9. Преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что оптоволокно покрыто отражающим свет материалом.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам защиты от воздействия ионизирующих излучений в космическом пространстве
Наверх