Спосіб вибору світловідбиваючого покриття сцинтиляційних детекторів ядерних випромінювань

Даний винахід відноситься до області бета-, гамма-радіометрії і може бути використаний для вибору світловідбиваючих матеріалів сцинтиляційних детекторів, які забезпечують в заданій геометрії світлозбору максимальну величину світлопередачі. Відомі способи визначення коефіцієнту відбивання світла на границі розподілу повітря - світловідбиваюче покриття, які реалізуються на спектрофотометрах [1,2]. Основним недоліком цих способів є те, що виміри коефіцієнту відбивання світла проводяться на границі розподілу повітря - світловідбиваюче покриття, що у випадках покриттів, які наносяться безпосередньо на поверхню сцинтилятора не відповідає існуючим граничним умовам, а саме, відбивання світла проходить на границі розподілу сцинтилятор - світловідбиваюче покриття. Відомий спосіб визначення інтенсивності відбитого світла границею світловідбиваюче покриття - сцинтилятор [3]. Недоліком цього способу є те, що не враховується реабсорбція та вплив самопоглинання сцинтилятором сцинтиляційного спалаху при багаторазовому відбиванні світла, що може привести до неправильного вибору покриття. Відомий спосіб вибору світловідбиваючого покриття сцинтиляційного детектора, який забезпечує в заданій геометрії світлозбору максимальну величину світлопередачі [4]. Недоліком цього способу є неможливість визначення місця виникнення сцинтиляційного спалаху, що важливо при виборі розмірів сцинтиляційних бетадетекторів з розвиненою поверхнею. Найбільш близьким до винаходу за сук упністю ознак є метод виміру світлового ви ходу сцинтиляційного детектору по анодному струм у фотоелектронного помножувача (ФЕП) [5 ]. Недоліком цього способу є те, що він не враховує поглинання бета-випромінювання різними світловідбиваючими покриттями детектора і, як наслідок, не завжди збільшення струму ФЕП буде зумовлене кращим відбиваючим покриттям. В основу винаходу поставлено задачу розроблення способу вибору світловідбиваючого покриття сцинтиляційного детектора шляхом усунення впливу поглинання бета-частинок світловідбиваючим покриттям на результати вимірювань, а також врахування ефективності світлозбору сцинтиляційного спалаху при заданій геометрії сцинтиляційного детектора, що дає можливість вибору з наявної сукупності покриттів такого покриття, яке забезпечить в даній геометрії світлозбору максимальну величину світлопередачі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вибору світловідбиваючого покриття по бічній поверхні сцинтиляційного детектора товщиною не менше довжини пробігу в даному сцинтиляторі бета-частинки з максимальною енергією бета-випромінювання E b max вкритого шаром світловідбиваючого покриття і поставленого відкритою стороною на світлоприймач, переміщують малогабаритне колімоване джерело бетавипромінювання, амплітудним аналізатором реєструють спектр бета-випромінювання в залежності від положення радіоактивного джерела, на спектрі вибирають інтервал енергій бета-випромінювання E b max - E(E b max фіксується в точці розміщення радіоактивного джерела найбільш наближеній до світлоприймача), проводять підрахунок бета-частинок, зареєстрованих в цьому інтервалі енергій для кожного положення джерела, визначають відношення кількості бета-частинок, зареєстрованих в інтервалі енергій E b max - E для кожного положення джерела до кількості бета-частинок, зареєстрованих в цьому ж інтервалі енергій в точці, найбільш наближеній до світлоприймача (нормована лічба), будують криву залежності цього відношення від положення бета-джерела для кожного світловідбиваючого покриття і з сукупності покриттів вибирають покриття, для якого площа під кривою найбільша. Суть винаходу, який пропонується, полягає в тому, що такий спосіб вибору світловідбиваючого покриття грунтується на порівнянні площ під кривими залежності нормованої лічби для кожного з світловідбиваючих покриттів сцинтиляційного детектора від положення радіоактивного бета-джерела, що дає можливість вибрати таке покриття, яке є найбільш ефективним в заданій геометрії світлозбору. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображені: на фіг.1 - блок-схема установки по визначенню світлопередачі сцинтиляційного спалаху детектора; на фіг.2 - криві залежності нормованого підрахунку від положення бета-джерела на бічній поверхні сцинтиляційного детектора [6] для різних світловідбиваючих покриттів, де 1 -детектор, вкритий плівкою з фарби Ф1 [7], 2 - детектор, пофарбований емаллю ВЛ548, 3 -детектор, пофарбований емаллю Фп580, 4 - детектор, пофарбований фарбою Ф1, по осі абсцис відкладені кроки (5 мм), з якими переміщувалось джерело бетавипромінювання по висоті ребра детектора, по осі ординат - нормований підрахунок (%). Фіг.1 містить: 1 - сцинтиляційний детектор, 2 - світловідбиваюче покриття, 3 -малогабаритне колімоване джерело бета-випромінювання, 4 - світлоприймач, 5 -амплітудний аналізатор. Заявлений спосіб здійснюють таким чином: - по бічній поверхні вкритого світловідбиваючим покриттям 2 сцинтиляційного детектора 1, який має оптичний контакт із світлоприймачем 4, переміщують малогабаритне колімоване джерело бета-випромінювання 3; сцинтиляційний спалах реєструється світлоприймачем 4, електричний сигнал з якого поступає на амплітудний аналізатор імпульсів 5 і реєструють спектр бета-випромінювання в залежності від положення радіоактивного джерела. На спектрі вибирають інтервал енергій бета-випромінювання Ертах - Е (Ертах фіксують в точці розміщення радіоактивного джерела 3, найбільш наближеній до свілоприймача), проводять підрахунок бетачастинок, зареєстрованих в цьому інтервалі енергій для кожного положення джерела 3, визначають відношення кількості бета-частинок, зареєстрованих в інтервалі енергій E b max - E для кожного положення джерела 3 до кількості бета-частинок, зареєстрованих в цьому ж інтервалі енергій в точці, найбільш наближеній до світлоприймача 4 (нормований підрахунок), будують криву залежності цього відношення від положення бетаджерела для кожного світловідбиваючого покриття і з сукупності покриттів вибирають покриття, для якого площа під кривою найбільша. Приклад використання: сцинтиляційний детектор з розвиненою поверхнею [6] вкривався по черзі світловідбиваючими покриттями (фарба Ф1; емаль Фп 580; емаль ВЛ 548; плівка з фарби Ф1), в детектор засипався один і той же еталонний зразок об'ємного радіоактивного джерела 90Sr + 90 Y і вимірювався спектр бета-випромінювання цього джерела. Визначалась ефективність реєстрації детектором бета-випромінювання еталонного об'ємного джерела при різних світловідбиваючих покриттях в інтервалі енергій 1300 -2300 кеВ. Дані вимірювань наведені в таблиці. Ефективність реєстрації детектором бета-випромінювання (%). Світловідбиваюче покриття Ефективність реєстрації, % Плівка з фарби Ф1 100 Емаль ВЛ 548 80 Емаль Фп 580 52 Фарба Ф1 Таблиця. 40 З таблиці видно, що ефективність реєстрації бета-випромінювання детектора з розвиненою поверхнею для різних світловідбиваючих покриттів пропорційна площі під кривими фіг.2. Джерела інформації: 1. Л.М. Виноградова, Л.М. Хлопина, B.C. Чукин. Спектральная отражательная способность ряда веществ и диффузно-отражающих покрытий в диапазоне 210 - 2600 нм. ПТЭ,№3,1971,с. 191. 2. М.В. Танташев, Г.К. Холопов. Определение индикатрис яркости поверхностей материалов и покрытий по измерениям на их сферических образцах. Инженерно-физический журнал, 1992, июль, т. 63, № 1, с. 109. 3. А.Р. Дайч, Ю.А. Цирлин. Отражение света в сцинтилляционных монокристалах и отражателях. Монокристаллы и техника, вып. 4, 1971, с. 65. 4. А.А. Дур ум, В.И. Кочетков, В.В. Макеев, В.А. Маяцкий и др. Исследование светоотражающих покритий сцинтилляционных счетчиков со спектросмещающими волокнами. ПТЭ, 1999, № 5, с. 51. 5. ГОСТ 17038.3-79 6. Бражій О.М, Неплюєв В.М., Применко Г.І., Сєдов Ю.О., Тараканов В.К. Пристрій для вимірювання питомої (обємної) активності бета-радіонуклідів. Патент України №58079 А.; 7. Коротка О.Д., Неплюєв В.М., Применко Г.І., Сєдов Ю.О., Тараканов В.К. Спосіб одержання поверхневого покриття детектора ядерних випромінювань. Рішення про видачу патенту України №19645 від 05.06.2003р.;