Матричный экран-преобразователь

Полезная модель относится к радиографии, детектированию ядерных излучений, к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использована для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, в неразрушающем контроле в атомной энергетике, машиностроении, строительстве и других отраслях радиографическими и томографическими методами. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности и пространственного разрешения, регистрация различных видов проникающего излучения: тепловых и быстрых нейтронов, рентгеновских и гамма лучей. Технический результат достигается тем, что матричный экран-преобразователь ионизирующего излучения, содержащий люминесцентный материал в матричных каналах, выполнен в виде микроканальной пластины, с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных сцинтиллятором, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом, а каналы заполнены порошковым люминофором состава Gd₂O₂S:Tb(Eu), или жидким сцинтиллятором, или полимерным сцинтиллятором. 1 с.п.ф 2 илл

Полезная модель относится к радиографии, а именно к получению изображений с помощью нейтронного, рентгеновского и гамма излучений, детектированию ядерных излучений, к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, в неразрушающем контроле в атомной энергетике, машиностроении, строительстве и других отраслях радиографическими и томографическими методами.

Известен регистратор ионизирующего излучения, содержащий блок из полимерных сцинтиллирующих оптических волокон и позиционно-чувствительный фотоприемник, отличающийся тем, что блок из полимерных сцинтиллирующих оптических волокон выполнен в виде волоконно-оптического экранного преобразователя из жгута протяженных сцинтиллирующих волокон, на одной из торцевых поверхностей которого расположена маска для регистрации тепловых нейтронов, блок снабжен системой азимутальных перемещений. Патент Российской Федерации на полезную модель 51425, МПК: G01T 3/06, 2006 г.

Известен 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. Патент Российской Федерации на полезную модель 54438, МПК: G01T 3/06, 2006 г.

Недостатками аналогов является попадание света от сцинтилляционной вспышки, возникшей в одном из элементов в соседние, большие габариты и

сравнительно низкое пространственное разрешение, определяемое поперечным сечением волокон и лент.

Известны микроканальные пластины, в частности пластина, выполненная из стеклянных волокон, содержащих активную оболочку, выполненную из стекла и растворимую сердцевину, выполненную из стекла, включающего SiO₂, В₂О₃, Патент Российской Федерации 2291124, МПК: С03С 3/102, С03С 3/089 С03В 37/025, 2007 г.

Микроканальная пластина - элемент оптических и электромеханических устройств различного функционального назначения, представляет собой регулярную систему микроканалов, а поперечные размеры каналов лежат в диапазоне единиц и десятков микрометров. Отношение длины канала к его диаметру у стандартных МКП около 40-80, отношение площади каналов к полной площади составляет 0,6-0,9.

Известен матричный экран - преобразователь детектора нейтронов заполненный люминесцентной газовой средой в виде идентичных цилиндрических трубок с нанесенными на боковую трубок поверхность слоев делящегося материала толщиной не более одной длины пробега собственных осколков деления ядер длиной не менее 30 мм с диаметром менее 0,5 мм, установленных в матричном порядке. Патент Российской Федерации 2329523, МПК: G01T 3/06, 2008 г.Прототип.

Недостатками прототипа являются большие габариты, сложность изготовления и обслуживания, использование делящегося материала, сравнительно низкое пространственное разрешение, возможность регистрации лишь быстрых нейтронов.

Данная полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности и пространственного разрешения, регистрация различных видов проникающего излучения: тепловых и быстрых нейтронов, рентгеновских и гамма лучей.

Технический результат достигается тем, что матричный экран-преобразователь ионизирующего излучения, содержащий люминесцентный материал в матричных каналах, выполнен в виде микроканальной пластины, с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных сцинтиллятором, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом, а каналы заполнены порошковым люминофором, состава Gd₂O₂S:Tb(Eu), или ZnS:Ag, или жидким сцинтиллятором, или полимерным сцинтиллятором.

Порошковый люминофор наносят на матричную подложку, содержащую каналы с непрозрачными для света стенками, и затем втирают в нее кисточкой. Зерна достаточно малого размера по сравнению с размером канала проникают в канал. Крупные зерна ссыпают в сторону.

Повторяя такую процедуру несколько раз, обеспечивают толщину слоя люминофора в каналах подложки практически на всю толщину подложки.

Рабочей поверхностью экрана является поверхность, с которой люминофор вводится в микрокристаллическую пластину.

В зависимости от типа порошкового сцинтиллятора экран-преобразователь может быть использован для регистрации тепловых или быстрых нейтронов, рентгеновского и гамма излучения. Состав Gd₂O₂S:Tb(Eu) используют для регистрации всех трех видов излучений. Состав ZnS:Ag используют для регистрации рентгеновского излучения и гамма излучения. Жидкий или полимерный сцинтиллятор используют для регистрации быстрых нейтронов.

Существо полезной модели поясняется на фиг.1, где представлен фрагмент матричной структуры микроканальной пластины и на фиг.2. На фиг.2 представлен поперечный разрез микроканальной пластины, где: 1 - покрытие из светоотражающего материала, 2 - люминофор, 3 - стенка канала.

Устройство работает следующим образом:

Излучение в виде нейтрона, рентгеновского или гамма кванта направляют на микроканальную пластину со стороны покрытия 1 из светоотражающего материала. Излучение вызывает в люминофоре 2 сцинтилляционную вспышку в видимой части оптического спектра. Свет от вспышки распространяется вдоль оси канала. Попав на отражающее покрытие 1 со стороны источника, свет частично отражается, усиливая ту часть света, которая выходит в сторону противоположную источнику излучения.

Возникшее на этой стороне изображение переносят на позиционно-чувствительный фотоприемник оптического излучения с помощью оптического объектива или путем приведения в непосредственный контакт экрана-преобразователя и фотоприемника. При использовании в качестве фотоприемника ПЗС-матрицы с входным окном в виде оптоволоконной шайбы пространственное разрешение определяется размером канала микроканальной пластины и диаметром волокна шайбы, которой обычно составляет менее 10 мкм.

Эффективность матричного экрана-преобразователя определяется относительной площадью каналов, а также толщиной люминофора.

В отличие от обычных экранов в виде сплошного слоя, где пространственное разрешение падает с увеличением толщины экрана, при использовании микроканальной пластины пространственное разрешение экрана-преобразователя обеспечено двумя факторами: размером канала, а также отсутствием взаимопроникновения света в смежных каналах из-за непрозрачности их стенок 3. Для увеличения эффективности экрана он может быть составлен из набора одинаковых микроканальных пластин, совмещенных так, чтобы оси каналов во всех микроканальных пластинах совпадали. В этом случае отражающий слой наносят лишь на первую из пластин. Общая толщина сборки определяется прозрачностью лимонофора к собственному излучению и может достигать величин от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Матричный экран-преобразователь ионизирующего излучения, содержащий люминесцентный материал в матричных каналах, отличающийся тем, что он выполнен в виде микроканальной пластины, с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных сцинтиллятором, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом, каналы заполнены порошковым люминофором состава Gd ₂O₂S:Tb(Eu), или порошковым люминофором состава ZnS:Ag, или жидким сцинтиллятором, или полимерным сцинтиллятором.