Детектор

Полезная модель относится к области детектирования ядерных излучений, в частности, быстрых нейтронов и предназначена для анализа спектра быстрых нейтронов по амплитудному распределению сигнала от протонов отдачи в условиях высокого уровня рентгеновского и гамма фоновых излучений. Может применяться для мониторирования потока 14 МэВ нейтронов на фоне нейтронов спектра деления, рентгеновского и гамма излучений. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности и надежности регистрации нейтронов различных энергий, удешевление и упрощение конструкции детектора. Технический результат достигается тем, что на торцах пластин детектора расположены фотоприемники, толщина приемной пластины органического сцинтиллятора равна половине пробега протона отдачи, а толщина второй пластины равна длине пробега протона отдачи, между пластинами расположен, по крайней мере, один разделяющий слой из алюминиевой фольги, снаружи обе пластины покрыты светоотражающим материалом, а затем светонепроницаемым материалом. 1 с.п.ф. 3 илл.

Полезная модель относится к области детектирования ядерных излучений, в частности, быстрых нейтронов, предназначена для анализа спектра быстрых нейтронов по амплитудному распределению сигнала от протонов отдачи в условиях высокого уровня рентгеновского и гамма фоновых излучений. Может применяться для мониторирования потока 14 МэВ нейтронов на фоне нейтронов спектра деления, рентгеновского и гамма излучений.

Известно сцинтилляционное детектирующее устройство, включающее сцинтилляционный детектор, состоящий из одинаковых верхнего и нижнего полуцилиндров неорганического сцинтиллятора, прилегающих к ним одинаковых соответственно верхней и нижней пластин органического сцинтиллятора, фотоэлектронный умножитель, соединенный своим оптическим окном со сцинтилляционным детектором, а также узел фильтрации. Внешние поверхности пластин органического сцинтиллятора покрыты слоями защитного материала, свободно пропускающими , , Y и нейтронное излучения. Патент Российской Федерации 2296352, МПК: G01T 1/20, 2007 г.

Недостатками устройства являются большие габариты. Известно устройство для измерения корреляций в распаде нейтрона, в котором детекторы протонов и электронов выполнены из трех независимых частей, причем первая и вторая части детекторов выполнены в виде двух плоских мозаичных наборов сцинтилляторов, расположенных выше и ниже пучка нейтронов вблизи точки его максимального приближения к вертикальной оси системы. Третья часть детекторов выполнена в виде сэндвича из двух совмещенных идентичных пластин сцинтилляторов с промежуточным отражающим экраном. Патент Российской Федерации 2323454, MПK:G01T 3/00, 2008 г.Прототип.

И аналог, и прототип имеют сложное конструктивное выполнение и сравнительно большие размеры.

Данная полезная модель устраняет указанные недостатки.

Техническим результатом полезной модели, является повышение эффективности и надежности регистрации нейтронов различных энергий в присутствии фоновых излучений, удешевление и упрощение конструкции детектора.

Технический результат достигается тем, что в детекторе, содержащем пластины органического сцинтиллятора, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, на торцах пластин расположены фотоприемники, толщина приемной пластины органического сцинтиллятора равна половине пробега протона отдачи, а толщина второй пластины равна длине пробега протона отдачи, между пластинами расположен, по крайней мере, один разделяющий слой из алюминиевой фольги, снаружи обе пластины покрыты светоотражающим материалом, а затем светонепроницаемым материалом.

Сущность полезной модели поясняется на фигурах 1, 2, 3.

На фиг.1 схематично представлена структура детектора, где: 1 - приемная пластина, 2 - разделяющий слой, 3 - вторая сцинтиллирующая пластина, 4 - направление падения быстрых нейтронов, 5 и 5 ¹ - фотоприемники, нанесенные на торцы пластин 1 и 3.

На Фиг.2 показана зависимость эффективности регистрации быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ и нейтронов спектра деления от порога дискриминации для различных толщин разделяющего слоя 2, выполненного из алюминиевой фольги, при толщинах пластин 1 мм и 2 мм для приемной и второй пластины 3, соответственно, при толщинах пластин 1 мм и 2 мм для приемной 1 и второй пластины 3, соответственно.

При толщине алюминиевой фольги 50 мкм и пороге 4 МэВ отношение эффективностей достигает 800 раз.

Для уменьшения времени проведения измерений и повышения точности восстановления спектра быстрых нейтронов, измерения проводят с набором детекторов, отличающихся толщиной разделяющего слоя 2 из алюминия.

Эффективность регистрации 14 МэВ нейтронов, в отличие от нейтронов спектра деления, слабо зависит от порога дискриминации и толщины фольги.

На Фиг.3 приведена зависимость отношения эффективности регистрации 14 МэВ нейтронов к эффективности регистрации нейтронов спектра деления от порога дискриминации и толщины алюминиевой фольги.

Устройство работает следующим образом.

Нейтроны образуют в сцинтиллирующих пластинах 1 и 3 протоны отдачи. Разделительный слой 2 служит для предотвращения попадания сцинтилляционной вспышки, возникшей в одной из пластин, в другую, а также для поглощения части энергии проходящих через этот разделительный слой 2 протонов отдачи. Выполнение разделительного слоя 2 из алюминиевой фольги решает несколько задач: алюминиевая фольга является светоотражающим материалом и предотвращает попадание возникшего света в одной сцинтиллирующей пластине 1 или 3 в другую; частично поглощает энергию падающего потока частиц и является дополнительным дискриминатором, ограничивая загрузку электронной схемы устройства, подключенной ко второй пластине 3.

Снаружи сцинтиллирующие пластины 1 и 3 дополнительно покрыты светоотражающим материалом (на чертеже не показан), а затем светонепроницаемым материалом. Светоотражающий материал служит для уменьшения потерь света, падающего на поверхность сцинтиллирующих пластин 1 и 3; светонепроницаемый материал служит для предотвращения попадания в сцинтиллирующие пластины 1 и 3 наружного света.

Протоны отдачи производят на свом пути сцинтилляционные вспышки, которые регистрируют фотоприемники 5 и 5¹, расположенные на торцах пластин 1 и 3. Время высвечивания составляет несколько наносекунд.

При регистрации сигнала от сцинтилляционной вспышки, возникшей в одной из пластин 1 или 3, фотоприемник 5 или 5¹, зарегистрировавший сигнал, открывает временные ворота, в течение которых возможна регистрация сигнала, пришедшего с другой пластины.

Толщина приемной пластины 1 (верхней) со стороны направления падения быстрых нейтронов 4 составляет половину пробега наиболее энергичного протона отдачи; толщина второй (нижней) сцинтиллирующей пластины 3 составляет длину пробега наиболее энергичного протона отдачи. Для нейтронов с энергией 14 МэВ эти толщины составляют 1 мм и 2 мм, соответственно. Потери энергии протоном отдачи в приемной пластине 1 для моноэнергетических нейтронов не превышают половины максимальной потери энергии в обеих пластинах 1 и 3. Ограничение толщины приемной пластины 1 обеспечивает уменьшение загрузки электронной схемы устройства, подключенной к этой пластине.

В случае возникновения в течение временных ворот сигнала в другой пластине 3 сигналы, пришедшие с обеих пластин 1 и 3, складывают в сумматоре (на чертеже не показан). Затем сигналы поступают в амплитудный анализатор, в котором накапливают амплитудный спектр. Амплитудный спектр по окончании регистрации анализируют и восстанавливают спектр излучения именно быстрых нейтронов.

Детектор, содержащий пластины органического сцинтиллятора, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, отличающийся тем, что на торцах пластин расположены фотоприемники, толщина приемной пластины органического сцинтиллятора равна половине пробега протона отдачи, а толщина второй пластины равна длине пробега протона отдачи, между пластинами расположен, по крайней мере, один разделяющий слой из алюминиевой фольги, снаружи обе пластины покрыты светоотражающим материалом, а затем светонепроницаемым материалом.