Сцинтиляційний детектор, спосіб його збирання та пристрій для здійснення збирання сцинтиляційного детектора складання та пристрій для здійснення складання

1. Сцинтилляционный детектор, содержащий монокристалл цилиндрической формы с нормальными к оси симметрии плоскими торцами, контейнер, охватывающий монокристалл с зазором, порошковую насыпную светоотражающую оболочку, расположенную в зазоре между монокристаллом и контейнером, два центрирующих кольца и окно из оптического стекла, расположенное на одном из торцов монокристалла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что контейнер выполнен двухслойным в цилиндрической части и трехслойным в торцевой, противоположной выходному окну, а внутренний слой цилиндрической части образует со средним слоем торцевой монолитный эластичный стакан, причем противоположное выходному окну центрирующее кольцо монокристалла по контуру внутренней своей части снабжено посадочным местом с переменной, увеличивающейся в радиальном от центра направлении глубиной, а близлежащее к окну центрирующее кольцо выполнено составным из двух коаксиально расположенных разнородных по материалу кольцевых частей, внутренняя из которых со стороны, обращенной к контейнеру, имеет кольцевую выемку, соответствующую второй кольцевой части, выполненной из пружинящего материала в виде сопряжения тора и конусообразного кольца с общей осью симметрии. 2. Способ сборки сцинтилляционного детектора, включающий установку монокристалла внутрь контейнера, формирование насыпной светоотражающей оболочки, установку центрирующих колец, выходного окна и герметизацию, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что внутри эластичной внутренней части контейнера с противоположной входному окну стороны монтируют пластину с закрепленным на ней центрирующим кольцом, внутри которого формируют торцевую часть насыпной порошковой светоотражающей оболочки, устанавливают внутрь посадочного места в центрирующем кольце монокристалл сцинтиллятора и, заменив отбортованные, технологические края эластичной внутренней части контейнера, прикладывают осевое усилие к свободному торцу сцинтиллятора, создают внутри этой эластичной части контейнера осевое напряженное состояние, затем формируют цилиндрическую часть светоотражающей оболочки, после установки верхнего центрирующего кольца монокристалл вместе с центрирующими кольцами, порошковой светоотражающей оболочкой путем приложения осевого усилия к монокристаллу и верхнему центрирующему кольцу, освободив защемленные технологические края внутренней эластичной части контейнера и использовав технологическую обойму, расположенную соосно с внешней частью контейнера в качестве сужающейся в направлении последней направляющей, перемещают внутрь внешней части контейнера, после чего технологические отбортованные края внутренней эластичной части контейнера удаляют и вклеивают оптическое стекло окна. С > 45 о 9914 3. Устройство для осуществления сборвнутренним диаметром, верхняя технологики сцинтилляционного детектора, содержаческая обойма выполнена составной, состощее бункер с порошком, состоящий из ящей из цилиндрической внутри части и по конусной воронки для сыпучего материала и меньшей мере трех секторообразных ниже полого трубчатого дозатора, и цилиндриче- 5 расположенных, подвижных в радиальном ский уплотняющий элемент с блоком однонаправлении, имеющих конусную внутреносной нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, нюю поверхность частей, причем указанная что оно снабжено двумя цилиндрическими обойма, конусная воронка и полый трубчавертикальными подвижными в осевом натый дозатор выполнены подвижными в осеправлении, ориентированными торцами 10 вом направлении, а составной уплотняющий друг к другу соосиыми штоками, между котоэлемент установлен в зазоре между верхним рыми соосно с ними расположены две техштоком и трубчатым дозатором с возможнонологические обоймы с переменным стью замены элемента. Изобретение относится к области сцин- 20 тилляционной технике, и может быть использовано при создании конструкций детекторов на базе сцинтилляционных кристаллов с помощью устройств для формирования светоотражающей оболочки 25 сцинтиллятора из порошкообразных материалов. . Известен сцинтилляционный детектор [1], включающий герметичный металлический контейнер, внутри которого с равно- 30 мерным зазором по всей внутренней поверхности установлен монокристалл, в зазоре размещена комбинированная светоотражающая оболочка, состоящая из упругой кремнийорганической втулки с протуберан- 35 цами и порошка. Способ изготовления сцинтилляционного детектора приведенной конструкции предусматривает предварительное выполнение амортизирующей оболочки из каучука, уста- 40 новку ее в контейнер, в который в дальнейшем вставляется предварительно полученное оптическое сочленение кристалла с выходным окном, герметизацию его со стороны выходного окна, заполнение про- 45 странства между протуберанцами светоотражающим порошком путем незначительной технологической вибрации (тряски), полную герметизацию. Устройство для осуществления извест- 50 ного способа представляет собой плоскую форму для отливки и изготовления каучуковой втулки. Известное техническое решение имеет ряд недостатков. При формировании свето- 55 отражающей оболочки с помощью тряски обеспечивается сравнительно слабое уплотнение порошка, что при эксплуатации может приводить к "протеканию" порошка и попаданию его в узел выходного окна, снижению сцинтилляционных характеристик. Сформированная по данному способу светоотражающая оболочка из-за слабого уплотнения не может обеспечить вибропрочность детектора в условиях повышенных механических нагрузок. Кроме того, указанная конструкция предусматривает оболочку повышенной толщины, т.е. существует дополнительное поглощение ионизирующего излучения, снижение эффективности регистрации, ухудшение сцинтилляционных характеристик. Указанный процесс сборки не механизируем. Наиболее близким к заявляемому детектору является сцинтилляционный детектор по способу [2], представляющий собой герметичный металлический контейнер, внутри которого с зазором по всей его внутренней поверхности установлен монокристалл. Свободное пространство между внутренней поверхностью металлического контейнера и внешней поверхности кристалла в известном устройстве используется для размещения светоотражающей оболочки, выполненной в виде отдельной сборочной единицы в представляющей собой эластичный стакан из отверждающегося кремнийорганического каучука, у которого контактирующие с кристаллом поверхности натерты светоотражающей порошкообразной массой. Недостатком известного устройства является низкая плотность порошкового светоотражающего слоя, а отсюда повышенные светопотери на границе раздела "кристаллсветоотражающая оболочка". Наиболее близким к заявляемому способу является способ контейнеризации сцинтилляционных монокристаллов [2], предусматривающий выполнение светоотражающей оболочки монокристалла из зла 9914 Поставленная задача достигается тем, что в сцинтилляционном детекторе, содержащем монокристалл цилиндрической формы с нормальными оси симметрии плоскими торцами, контейнер, охватывающий монокристалл с зазором, порошковую насыпную светоотражающую оболочку, расположенную в зазоре между монокристаллом и контейнером, и окно из оптического стекла, расположенное на одном из торцов монокристалла, согласно изобретению, детектор снабжен контейнером, выполненным многослойным, двухслойным в цилиндрической части и трехслойным в торцевой, противоположной выходному окну, а внутренний слой цилиндрической части образует со средним слоем торцевой монолитный эластичный стакан, причем противоположное выходному окну центрирующее кольцо монокристалла по контуру внутренней своей части снабжено посадочным местом, с переменной, увеличивающейся в радиальном от центра направлении глубиной, а близлежащее к окну центрирующее кольцо выполнено составным из двух коаксиально расположенных разнородных по материалу кольцевых частей, внутренняя из которых со стороны, обращенной к контейнеру, имеет кольцевую выемку, соответствующую второй кольцевой части, выполненной из пружинящего материала в виде сопряжения тора и конусообразного кольца с общей осью симметрии. Решение задачи достигается также тем, что в способе сборки сцинтилляционного детектора включающем установку монокристалла внутрь контейнера, формирование насыпной светоотражающей оболочки, установку центрирующий колец, выходного окна и герметизацию, согласно изобретению, вначале внутри эластичной внутренней части контейнера с противоположной выходному окну стороны монтируют пластину с закрепленным на ней центрирующим коль- ч цом, внутри которого формируют торцевую Использование данного устройства не 45 часть насыпной порошковой светоотражаюпозволяет полностью механизировать прощей оболочки, устанавливают внутрь посацесс сборки детектора, а механизирует тольдочного места в центрирующем кольце ко одну операцию по формированию сцинтиллятор и, защемив отбортованные светоотражающей оболочки, которая в протехнологические края эластичной внутреицессе формирования получается неоднород- 50 ней части контейнера, прикладывают осевое ной по плотности. Оболочка более плотная усилие к свободному торцу сцинтиллятора, со стороны входного окна и менее плотная создают внутри этой эластичной части конс противоположной. тейнера осевое напряженное состояние, заЗадачей изобретения является разратем формируют цилиндрическую часть ботка сцинтилляционного детектора, спосо- 55 светоотражающей оболочки, после установба его сборки и устройства для его ки верхнего центрирующего кольца моноосуществления, обеспечивающих улучшекристалл в месте с центрирующими ние оптических характеристик и повышение кольцами, порошковой светоотражающей их стабильности при повышенных механичеоболочкой путем приложения осевого усиских нагрузках. лия к монокристаллу и верхнему центрируюстичного материала в виде самостоятельной сборочной единицы, основной которой является отверждающийся кремнийорганический каучук. Светоотражающие поверхности формируются путем втирания в 5 них порошкообразного светоотражающего материала, например окиси магния или алюминия. Согласно такому способу, монокристалл сначала помещают внутрь светоотражающей оболочки, а затем вместе 10 с последней внутрь металлического, герметизируемого в дальнейшем контейнера. Недостатком известного способа является низкая получаемая плотность светоотражающего слоя эластичной оболочки 15 кристалла сцинтиллятора. Появляется такой недостаток вследствие соскабливания светоотражающего порошка из внутренних поверхностей эластичной светоотражающей оболочки кристалла кромками последнего в 20 процессе их сборки. Кроме того, указанный процесс трудно механизируем, т.к. требуется ряд разборок и последующих сборок для одной только операции по формированию оболочки. 25 Устройство для осуществления указанного способа [2] представляет собой прессформу, внутренняя рабочая полость которой в точности соответствует периферии эластичной светоотражающей оболочки и фаль- 30 шмакета монокристалла, помещаемого внутрь этой прессформы для формирования полости эластичной оболочки, в точности повторяющей форму и размеры кристалла. Недостатком известного устройства яв- 35 ляется непригодность его для использования в процессе механической сборки детектора. Наиболее близким является устройство [3], применяемое при сборке сцинтилляци- 40 онного детектора, содержащее бункер с порошком и цилиндрический уплотняющий элемент с блоком одноосной нагрузки. 9914 щему кольцу, освободив защемленные технологические края внутренней эластичной части контейнера и использовав технологическую обойму, расположенную соосно с внешней частью контейнера в качестве сужающейся в направлении последней направляющей, перемещают внутрь внешней части контейнера, после чего технологические отбортованные края внутренней эластичной части контейнера удаляют и вклеивают оптическое стекло окна. Цель достигается также тем, что устройство для осуществления сборки сцинтилляционного детектора содержащее бункер с порошком, состоящий из конусной воронки для сыпучего материала и полого трубчатого дозатора, и цилиндрический уплотняющий элемент с блоком одноосной нагрузки, согласно изобретению, снабжено двумя цилиндрическими вертикальными подвижными в осевом направлении, ориентированными торцами друг к другу соосными штоками, между которыми соосно с ними расположены две технологические обоймы с переменными внутренним диаметром, верхняя технологическая обойма выполнена составной, состоящей из цилиндрической внутри части и по меньшей мере трех секторообразных ниже расположенных, подвижных в радиальном направлении, имеющих конусную внутреннюю поверхность частей, причем указанная обойма, конусная воронка и полый трубчатый дозатор выполнены подвижными в осевом направлении, а составной уплотняющий элемент установлен в зазоре между верхним штоком и трубчатым дозатором с возможностью замены элемента. Сцинтилляционный детектор имеет не однослойный контейнер из разнородного материала, причем внутренний слой контейнера выполнен в виде эластичного стакана из не обязательно светоотражающего материала. Основными качествами эластичного стакана являются минимальная толщина его стенок, минимальная поглощающая способность по отношению к ионизирующему излучению и максимальная жесткость, с точки зрения сопротивления растяжению в осевом направлении. С противоположной от окна детектора стороны донная часть эластичного стакана контейнера отделена от насыпной светоотражающей оболочки сцинтиллятора жесткой листовой пластинкой, размеры которой в точности соответствуют размерам поперечного сечения полости эластичного стакана. На внутренней, по отношению к кристаллу, поверхности этой жесткой пластинки закреплено центрирующее кристалл кольцо, охватыва 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 ющее последний как с периферийной, так и с торцевой стороны. В свободном состоянии глубина кольцевой выемки на внутренней части центрирующего кольца кристалла, т.е. глубина посадочного места под кристалл, не постоянна и уменьшается в направлении от периферии к центру. Торцевая часть самого монокристалла с обеих сторон выполнена традиционно плоской. Со стороны окна детектор имеет второе трансформируемое по внешнему диаметру центрирующее кольцо, выполненное из двух разнородных по материалу насаженных друг на друга (концентрично) кольцевых частей. Внутренняя поверхность кольцевой части центрирующего кольца по форме в точности повторяет периферию сцинтиллятора, а наружная выполнена в виде канавки с нормальным сечением в виде дуги окружности. Наружный диаметр внутренней кольцевой части со стороны, противоположной окну детектора больше, чем со стороны окна, а минимальная величина его приходится на срединную ее часть. Другими словами, внутренняя кольцевая часть рассматриваемого (верхнего) центрирующего кольца имеет переменный по высоте наружный диаметр и максимум его приходится на противолежащую от окна сторону. Наружная кольцевая часть верхнего центрирующего кольца выполнена из пружинящего материала и в нормальном сечении имеет форму близкую к запятой, ориентированной круговой частью внутрь. Друг с другом обе кольцевые части верхнего центрирующего кольца сопряжены в области кругового утолщения наружной и периферийной канавки внутренней кольцевой части. В области сопряжения геометрические параметры обеих кольцевых частей полностью совпадают. Так достигается подвижность сопряжения с точки зрения скручивания наружной кольцевой части. В собранном виде наружная кольцевая часть верхнего центрирующего кольца находится в частично вывернутом состоянии и на периферийной поверхности имеет цилиндрический участок, по диаметру совпадающий с внутренним диаметром эластичного стакана контейнера. В свободном состоянии верхнее центрирующее кольцо имеет периферийную поверхность в форме усеченого конуса, обращенного вершиной к окну детектора и с диаметром большого основания, превышающим внутренний диаметр эластичного стакана контейнера. Донная наружная часть контейнера детектора выполнена отъемной и монтируемой в направлении изнутри наружу. По контуру сопряжения наружной отъемной донной части контейнера с его основной цилиндриче 9914 10 ской частью выполнено ряд глухих отверстве между внутренними поверхностями стий, предназначенных для размещения нижнего центрирующего кольца сцинтиллягерметизирующего материала в зазор межтора. Толщина светоотражающего порошкоду упомянутыми частями контейнера. Навого слоя выбирается при этом такой, чтобы сыпная порошковая светоотражающая 5 его верхняя поверхность располагалась оболочка удерживается в постоянно напрястрого на одном уровне с внутренней кромженном (сжатом) состоянии. кой посадочного места под сцинтиллятор, Способ сборки детектора состоит в том, выполненного внутри центрирующего кольчто вначале внешний жесткий бездонный ца. Затем внутрь центрирующего кольца на стакан контейнера помещают внутрь техно- 10 свое посадочное место устанавливают сцинлогической обоймы, диаметр полости кототиллятор и прижимают его ко дну контейнерой в точности соответствует наружному ра, сжимая материал светоотражающей диаметру упомянутого стакана. Ориентируоболочки и частично деформируя торцевую ют стакан при этом вертикально, донной чачасть центрирующего кольца. Внутри эластью вниз. Сверху стакан прикрывают 15 стичного стакана контейнера сцинтиллятор технологической шайбой, внутренний диарасполагается традиционно с зазором и метр отверстия которой фиксирован по выстрого концентрично. В дальнейшем крисоте и равен внутреннему диаметру сталл удерживают прижатым ко дну контейвнешнего стакана контейнера. Ориентирунера без каких-либо осевых и радикальных ют технологическую шайбу также соосно со 20 перемещений, а эластичный стакан контейстаканом контейнера. После этого внутрь нера подвергают осевому растяжению и в последнего помещают дно контейнера, а напряженном состоянии фиксируют. После также разрезанное пружинное технологичеэтого традиционным образом формируют ское кольцо, заполняющее собой расточку цилиндрическую часть насыпной соетоотравнутри него, использующую в дальнейшем 25 жающей оболочки с той лишь разницей, что для закрепления оптического стекла окна. - в процессе уплотнения материала оболочки Эластичный стакан контейнера устанавлиэластичный стакан контейнера, преодолевают также внутри технологической обоймы вая его упругость, изменяют до диаметра переменного диаметра, располагая дном технологической обоймы охватывающей его вниз над жестким стаканом соосно с послед- 30 с зазором. Формирование насыпной части ним. Закрепляют эластичный стакан путем светоотражающей оболочки выполняют без защемления его отбортованных технологиосевого разгружения монокристалла и с таческих краев. Поскольку высота технологиким же ограничением выполняют смену упческой обоймы эластичного стакана лотняющего инструмента. Далее, также без контейнера меньше, чем высота самого зла- 35 осевого разгружения монокристалла, устастичного стакана, то нижняя часть последненавливают верхнее трансформируемое по го располагается внутри упомянутой выше наружному диаметру центрирующее кольцо, технологической шайбы. В месте сопряжепогружая его в зазор между эластичным стания технологической шайбы и технологичеканом контейнера и монокристаллом до одской обоймы эластичного стакана их 40 ного (по высоте) уровня с последним. После внутренние диаметры совпадают и равны этого начинают перемещать кристалл вменаружному диаметру донной части эластичсте с его верхним центрирующим кольцом ного стакана контейнера. Выше этого уроввниз, внутрь жесткого внешнего стакана ня эластичный стакан контейнера контейнера. Защемленные технологические располагается внутри технологической 45 края эластичного стакана контейнера при обоймы с зазором. После этого покоящееся этом освобождают, а подпирающее снизу внутри жесткого внешнего стакана контейусилие, снижают, давая ему также возможнера его отъемное дно приподнимают, не ность перемещаться вниз. Поскольку внешизменяя горизонтальной ориентации до ний диаметр раздутого светоотражающей полного касания нижней поверхностью дон- 50 оболочкой эластичного стакана конвейера ной части эластичного стакана. В таком побольше, чем внутренний диаметр полости ложении отъемное дно внешнего стакана внешнего стакана, то перемещение вышефиксирует, а внутрь эластичного стакана поупомянутого узла вниз сопровождается рамещают жесткую листовую пластинку с задиальным сжатием эластичного стакана, а крепленным на ее верхней плоскости 55 следовательно доуплотнением материала нижним центрирующим кольцом сцинтиллянасыпной порошковой светоотражающей тора. Далее традиционным образом формиоболочки и перевод последней в постоянно руют донную часть насыпной порошковой напряженное состояние. Вместе со светосветоотражающей оболочки, располагая ее отражающим слоем сжатию подвергается и на жесткой листовой пластинке в пространверхнее центрирующее кольцо монокри 11 9914 сталла, при этом его наружный диаметр уменьшается на столько, насколько необходимо для полного погружения его вместе с остальными деталями детектора внутрь внешнего стакана контейнера. После того как монокристалл вместе со светоотражающей оболочкой, эластичным стаканом контейнера и другими деталями полностью запрессован внутрь внешнего стакана контейнера до рабочего положения, осевую нагрузку с него снимают, технологическую часть эластичного стакана контейнера удаляют, удаляют также технологическое разрезанное пружинное кольцо, заполняющее собой расточку под клеевое крепление оптического стекла окна и устанавливают последнее. Оптический контакт стекла окна с торцевой поверхностью монокристалла обеспечивается традиционным образом. Герметизируется и стык стекла с внешним стаканом контейнера. В процессе приклеивания стекла его прижимают к торцу монокристалла осевым усилием, чем обеспечивается не только надежный оптический контакт стекла с кристаллом, а требуемое сжатие донной части светоотражающей оболочки,.Осевое нагружение не снимается до полного затвердения клея. После этого вынимают детектор из технологической обоймы и выполняют герметизацию стыка отъемного дна контейнера с его внешним стаканом. 5 tO 15 20 25 30 Устройство для осуществления заявляемого способа представляет собой два вертикальных подвижных в осевом направлении 35 соосно расположенных штока, между которыми также соосно закреплены две технологические обоймы переменного внутреннего диаметра. В первой из обойм (назовем ее нижней) выполнено посадочное место под 40 внешний стакан контейнера детектора нужного типоразмера. Вторая обойма (верхняя) отделена от нижней технологической шайбой, внутренний диаметр отверстия которой совпадает с внутренним диаметром внешне- 45 го стакана контейнера детектора. Закреплена технологическая шайба также соосно с другими уже названными деталями. Верхняя обойма имеет ряд конструкторских особенностей. Во-первых, она выполнена 50 составной, состоящей по меньшей мере из двух частей - конической и цилиндрической, имеющих соответствующей формы полости. Коническая часть верхней обоймы имеет полость в виде перевернутого усеченного кону- 55 са с нижним (меньшим) основанием по диаметру, равным диаметру отверстия в технологической шайбе, отделяющей верхнюю технологическую обойму от нижней. Во-вторых, обе части верхней обоймы (цилиндрическая и коническая) сопрягаются между собой также по конической поверхности и также обращенной большим основанием вверх. В-третьих, коническая часть верхней технологической обоймы также выполнена составной, составленной из не скольких секторообразных деталей, подвижных в радиальном направлении, а цилиндрическая часть верхней технологической обоймы выполнена с диаметром полости, превышающим внутренний диаметр внешнего стакана контейнера, подвижной в осевом направлении и покоящейся на нижней своей части, сопрягаясь по уже упомянутым коническим поверхностям. Над верхней технологической обоймой располагается воронка для сыпучего материала светоотражающей оболочки и цилиндрический в виде отрезка трубы дозатор. Дозатор и воронка также подвижны с возможностью перемещения вдоль общей оси симметрии устройства. В зазор между дозатором и верхним штоком расположена уплотняющая втулка. Внутренний диаметр втулки соответствует диаметру штока и диаметру сцинтиллятора, соответствующего всему устройству типоразмера. Уплотняющая втулка выполнена составной и может быть установлена в устройстве без каких-либо изменений в положениях уже упомянутых его деталей. Наружный диаметр уплотняющей втулки меньше диаметра цилиндрической полости в соответствующей части верхней технологической обоймы. На фиг.1 изображен осевой разрез сцинтилляционного детектора. На фиг.2 - вид детектора со стороны, противоположной окну. На фиг.З - локальный осевой разрез а области глухого сверления в донной части контейнера детектора. На фиг.4 - локальный осевой разрез детектора в области верхнего центрирующего кольца монокристалла. Иа фиг.5 - два наложенных друг на друга осевых разреза устройства для сборки детектора: справа от осевой линии изображено устройство в состоянии, предшествующем осевому натяжению эластичного стакана контейнера, а слева - в состоянии, когда эластичный стакан уже напряжен и устройство готово для начала формирования насыщенной светоотражающей оболочки (цилиндрической ее части). На фиг.б - нормальный разрез нижнего центрирующего кольца сцинтиллятора в состоянии, предшествующем осевому сжатию 13 9914 ска 4. Наружный стакан 1 представляет содонной части насыпной порошковой светобой трубчатую конструкцию с перпендикуотражающей оболочки. лярным оси симметрии торцами 5 и 6. Со На фиг.7 - то же в состоянии после осестороны верхнего торца 6 стакана 1 на внутвого сжатия донной части насыпной свето5 ренней его поверхности имеется фигурная отражающей оболочки. расточка 7, а со стороны другого торца 5 На фиг.8 - локальный осевой разрез вервыступающий внутрь кольцевой буртик 8. хней части контейнера детектора в области Отъемное дно 2 стакана 3 выполнено плопроточки под стекли окна детектора. ским и также круглой формы со ступенчатым На фиг.9 - два наложенных друг на друга осевых разреза устройства для сборки де- 10 наружным диаметром. С внутренней сторотектора: справа от осевой линии изображены (со стороны поверхности 9) диаметр отъно устройство в состоянии начала этапа емного дна 2 больше, чем собственный формирования цилиндрической части надиаметр с другой стороны своей (со стороны сыпной порошковой светоотражающей обоповерхности 10), больше чем образованное лочки сцинтиллятора, а слева - в состоянии 15 буртиком 8 ступенчатое отверстие внутри завершения формирования этой оболочки. стакана 1, но меньше диаметра полости циНа фиг. 10 - поперечное сечение уплотлиндрической средней части стакана няющей втулки устройства для сборки де1. Смонтировано дно 2 внутри стакана 1 и тектора. удерживается от выпадания наружу буртиНа фиг. 11 - поперечное оси симметрии 20 ком 8 последнего. Эластичный стакан 3 рассечение устройства для сборки детектора в полагается внутри стакана 1 и покрывает области конической части верхней технолособой поверхность 9 отъемного дна 2. По гической обоймы. высоте эластичный стакан 3 достигает уровНа фиг. 12 - два наложенных друг на друня фигурной расточки 7. Ко дну 2 эластичный га осевых разреза устройства для сборки 25 стакан 3 прижат металлическим диском 4, на детектора: справа от осевой линии изобрапротивоположной дну 2 поверхности котожено устройство в момент укладки верхнего рого клеем закреплено центрирующее центрирующего кольца монокристалла, а кольцо. Таким образом, глубина посадочнослева - в состоянии погружения этого кольца го места под сцинтиллятор 16 выполненного до уровня верхнего торца сцинтиллятора. 30 внутри центрирующего кольца 11, переменная в радиальном направлении и увеличиваНа фиг.13- нормальный разрез верхнего ется по мере удаления от оси симметрии центрирующего кольца в состоянии, предкольца 11 и всего устройства в целом. Опишествующем погружению в зазор между мосанную выше форму кольца 11 сохраняют нокристаллом и эластичным стаканом контейнера. 35 только в свободном состоянии. В процессе На фиг. 14- два наложенных друг на друсборки детектора кольцо 11 частично дефорга осевых разреза устройства для сборки мируется (сжимается) под воздействием содетектора: справа от осевой линии в текуосно посаженного в нем сцинтиллятора 16. щем состоянии в ходе перемещения моноВ сжатом состоянии кольца 11 (рабочее сокристалла из верхней технологической 40 стояние) плоский торец 19 кристалла 16 обоймы внутрь наружного стакана контейсвоей периферийной частью прилегает к нера, а слева - в состоянии завершения опетрансформировавшейся из конической в рация перемещения. плоскую (в процессе сжатия кольца 11) поверхности 18 по всей площади последней На фиг.15 - нормальное сечение верхнего центрирующего кольца сцинтиллятора в 45 (фиг.7). В верхней части кристалла 16, со стороны отполированного его торца 20 имемомент завершения операции перемещеется еще одно центрирующее кольцо 21, ния монокристалла из верхней технологичерасположенное в зазоре между сцинтилляской обоймы в наружный стакан тором 16 и внутренней поверхностью элаконтейнера. На фиг. 1 б - собранный детектор на этапе50 стичного стакана 3 не выше плоскости 20. приклеивания оптического стекла окна. Окна детектора выполнены традиционным Пример конкретного выполнения детекобразом и состоят из приклеенного к торцу тора, устройства для его сборки. 20 кристалла 16 и к стакану 1, в районе его Сцинтилляционный детектор включает в фигурной расточки 7 и торца 6, стекла 24. себя (фиг. 1-4) составной неоднородный по 55 Для приклеивания стекла 24 к отполированматериалу контейнер, состоящий из наружной грани 20 кристалла 16 используют клеи ного жесткого (металлического) цилиндричес требуемыми оптическими свойствами ского стакана 1 с отъемным дном 2, (слой 25) на фиг.4. Для приклеивания стекла внутреннего эластичного стакана 3, напри24 к стенкам стакана 1 (слой 26) могут быть мер из углепластика, и металлического дииспользованы иные клеящие составы. Слой 15 9914 16 "стакан 1 - обойма-34" - с зазором. Верхний обрез обоймы 34, поверхность 35 выполнена плоской и нормальной оси симметрии устройства. Между поверхностью 35 обоймы 34 и участком полости последней, занятым под стакан 1, расположено посадочное место под шайбу 36. Внутренняя поверхность шайбы 36 цилиндрическая, равная по диаметру, соответствующему размеру полости внутри стакана 1. По толщине шайба 36 равна глубине посадочного места под нее в обойме 34, а поэтому верхний уровень шайбы 36 является продолжением поверхности 35. Геометрия части полости внутри обоймы 34, расположенной ниже уровня стакана 1, принципиального значения не имеет и выбирается из условия надежного осевого крепления стакана 1 и возможности осевого перемещения штока 32. Над обоймой 34 в устройстве имеется еще оді-а составная обойма (составляющие части 37, 38), также имеющая внутри полость, симметричную относительно общей оси симметрии всего устройства в целом. Верхняя часть 37 обоймы 37-38 имеет внутри полость строго цилиндрической формы по диаметру не меньшей, чем внутренний диаметр стакана 1 в средней его части. Обращенный к штоку 33 торец 39 детали 37 - плоский, нормальный общей оси симметрии и плавносопряженный с внутренней цилиндрической ее поверхностью. Установлена деталь 37 с возможностью осевого перемещения. Нижний торец 40 и ее - конусный и представляет собойусеченную пирамиду обращенную малым основанием вниз, т.е. к штоку 32. Сопряжение конусной поверхности торца 40 с цилиндрической внутренней полости детали 37 выполнены в виде естественного пересечения конуса с цилиндром. Исключение составляет технологичеУстройство для сборки детектора (фиг.5ское скругление образовавшейся кромки 41 16) представляют собой два вертикальных с радиусом порядка нескольких десятых или цилиндрических, соосно друг с другом рассотых долей миллиметра (в виду малости на положенных, имеющих плоские, обращен- 45 фиг.5, 9, 12 и 14 не показано). Между деные друг к другу, торцы 30 vi 31 и подвижных талью 37 и нижней обоймой 34 заключены в осевом направлении, штока 32 и 33. Шток три или более сектора 38 (фиг.11). Все секто32 условимся называть нижний, а шток 33 ры 38 подвижны в радиальном и осевом наверхний. Соосно с нижним штоком 32 неподправлении. В целом секторы 38, если не вижно закреплена охватывающая шток с за- 50 принимать во внимание их деление на три зором технологическая обойма 34. Полость составляющих, представляет собой кольцеобоймы 34 внутри представляет собой фигувую деталь со сквозным переменного поперу вращения, ступенчатую по диаметру и речного сечения каналом в центре, нижним соосную со штоком 32. Срединная часть поплоским нормальным оси симметрии всего лости обоймы 34 в точности повторяет пери- 55 устройства торцом 41 и верхним, полностью ферию наружного стакана 1 контейнера соответствующим поверхности 40, конусдетектора (наличие фаски на торце 6 стакана ным торцом 42. Образовавшаяся внутри сек1 игнорируется), равна по высоте длине статоров 38 полость, если все секторы кана 1 и является для него посадочным месмаксимально сдвинуты к центру до полного том. Применяемая посадка в сопряжении прилегания их друг к другу, представляет клея 26 обеспечивает требуемую прочность и герметичность соединения стекла 24 со стаканом 1. Для герме т изации донной части детектора (фиг.2) по контуру сопряжения отъемного дна 2 со стаканом 1 выполнено 5 ряд глухих отверстий 27, облегчающих заливку герметизирующего состава в зазор между ними. В пространстве между внешними поверхностями сцинтиллятора 1 б (исключение со- 10 ставляет его торец 20 и участки сопряжения с кольцами 11 и 21), внутренними поверхностями эластичного стакана 3 и металлического диска 4 расположена насыпная порошковая светоотражающая оболочка из 15 окиси магния или алюминия. Особенностью конструкции детектора является то обстоятельство, что все внутренние детали его, вкпючая насыпную светоотражающую оболочку (донная часть 28 и цилиндрическая 20 периферийная часть 29), постоянно находятся в состоянии объемного сжатия. Создается такое состояние в процессе сборки детектора, благодаря вышеописанным конструктивным особенностям его деталей. 25 С точки зрения процесса идентификации ионизирующего излучения, заявляемый детектор по принципу работы ничем не отличается от известных, в частности прототипа. Отличие составляет н а с ы п н а я 30 светоотражающая оболочка, находящаяся в предваритепьно сжатом состоянии. Такая особенность конструкции исключает разуплотнение и нарушение однородности оболочки а п р о ц е с с е даже д л и т е л ь н о г о 35 воздействия знакопеременных механических нагрузок, вибрации и тряски, а это, в свою очередь, обеспечивает стабильность оптических качеств детектора на протяжении всего срока его эксплуатации. 40 17 9914 собой плавный переход цилиндрической полости внутри детали 37 и цилиндрической полости внутри шайбы 36 и стакана 1. В рабочем состоянии устройства между торцами 41 и 35 деталей 34 и 38, между торцами 5 42 и 40 деталей 38 и 37, а также между сопрягающимися поверхностями деталей 36 и 37 зазоров нет. Над верхней обоймой, состоящей из деталей 37 и 38 соосно со всеми уже названными деталями устройства рас- 10 положена воронка 43 для сыпучего материала светоотражающей оболочки сцинтиллятора. Полость воронки 43 для сыпучего материала светоотражающей оболочки сцинтиллятора. Полость воронки 43 15 конусная с минимальным диаметром не меньшим, чем диаметр полости детали 37. Нижняя поверхность 44 воронки плоская, нормальная оси симметрии и параллельная торцу 39 детали 37. Доступ к полости ворон- 20 ки 43 со стороны штока 33 свободный. Крепится воронка 43 на детали 37 с возможностью сжатия поверхностей 44 и 39. Внутри воронки 43 имеется трубчатый дозатор 45, также соосно расположенный по от- 25 ношению к другим деталям и установленный * с возможностью осевого перемещения вплоть до полного контакта с внутренней конусной поверхностью 46 воронки 43. Рабочая часть дозатора 45 представляет собой 30 трубчатую деталь с нормальными оси симметрии торцом, внутренним диаметром равным диаметру полости в детали 37 за вычетом двух толщин стенки эластичного стакана 3 (фиг.1) контейнера детектора и 35 внешним диаметром, меньшим от диаметра большего основания конусной полости в воронке 43 и выбранным, исходя из достаточности прочности конструкции дозатора 45. Внутренняя цилиндрическая поверхность 40 дозатора 45 отстоит от внешней цилиндрической поверхности штока 33 на некотором расстоянии/ образуя радиальный зазор. В этом зазоре расположена составная уплотняющая втулка, разделенная на две состав- 45 ляющие 47 (фиг. 5,9 и 10) плоскостью, проходящей через ось симметрии всего уст* ройства в целом. В комплект устройства входит несколько вариантов сменных втулок 48 и 49 (фиг.9,12, 13,14 и 15). Общей их особен-, 50 ностью является то, что все они состоят из двух одинаковых частей. Такая конструкция втулок позволяет производить их смену без каких-либо перемещений штока 333, а просто путем разъема их на две части. Воедино 55 половинки втулок объединяются с помощью кольцевой обоймы (на фиг. не показана). Все упомянутые тут втулки (47, 48,49) установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения по штоку 33 как по 18 направляющей. Внутренний диаметр во всех втулках одинаковый и равен диаметру штока 33 плюс допуск на зазор. Внешний диаметр одинаковый только у двух втулок 47 и 48 и равен диаметру полости в детали 37 за вычетом двух толщин стенки эластичного стакана 3 (фиг. 1) и допусков на зазор. Торец втулки 47 плоский, нормальный оси симметрии ее. Торец втулки 48 выполнен также симметричным оси ее, но имеет выступающие в направлении штока 32 периферийные края. Торцевая поверхность втулки 48 со стороны штока 32 состоит из кольцевого нормальной оси симметрии участка плоскостью 50, плавно переходящей в конусную поверхность 51, расширяющуюся в направлении штока 32 и плавно сопрягающуюся с наружной собственной цилиндрической поверхностью втулки. В сечении торца втулки 48 плоскостью, проходящей через ось симметрии, содержится профиль близко повторяющий профиль аналогичного сечения верхнего центрирующего кольца 21 (фиг. 13), находящегося в свободном состоянии. Конструкция уплотняющей втулки 49 несколько более сложная (фиг. 12,13, 14 и 15). Внешний диаметр ее в самой нижней части равен внутреннему диаметру стакана 1 (измеренному в средней части) за вычетом двух толщин стенки эластичного стакана 3 (фиг.1) и допуска на зазор. На некотором удалении от обращенного к штоку 32 торца втулки 49, наружный диаметр ее меньше. В проходящем через ось симметрии втулки 49, сечении профиль торца ее полностью повторяет профиль верхней части аналогичного сечения центрирующего кольца 21. Такая конструкция торца втулки 49 обеспечивает полное прилегание его к соответствующей поверхности кольца 21. Кроме вышеперечисленного, в комплект устройства входит пружинное разрезанное кольцо 52, заполняющее собой фигурную расточку 7 внутри стакана 1 (фиг.8), два центрирующих стержня 53, нижней частью запрессованных в торец 30 штока 32 и эластичная прокладка 54, наклеенная на торец 31 штока 33. Технологический процесс сборки детектора заключается в следующем. В начале технологического процесса (фиг.5) шайба 36 из устройства удалена, а пакет деталей 37, 38, 48 и 45 приподняты над поверхностью 41 обоймы 34 на высоте, достаточной для ее установки, а детали 38, кроме того раздвинуты в радиальном направлении. Шток 33 в этот момент времени также приподнят и возвышается над дозатором 45 на высоте, достаточной для установки стакана 1 внутрь устройства. После установки внутрь обоймы 34 стакана 1 на его посадочное место уста 19 9914 навливают в рабочее положение шайбу 36, а пакет деталей 37 и 38 опускают до полного выбора зазора между поверхностями 35 и 41. Теперь внутрь стакана 1, в его фигурную расточку 7 помещают пружинное разрезан- 5 ное кольцо 52 (фиг.8). Шток 32 устанавливают так, чтобы он не достигал по высоте торца б стакана 1 на величину толщины отъемного дна 2 и, совместив имеющиеся на нижней поверхности 10 дна 2 центрирующие отвер- 10 стия со стержнями 58, устанавливают дно 2 на торец 30 штока 32 до полного исчезновения зазора между поверхностями 10 и 30. Далее внутрь верхней составной обоймы 37, 38 устанавливают эластичный стакан З.кото- 15 рый на данный момент времени еще имеет отбортованные технологические края 55 и защемляют последние между воронкой 43 и деталью 37, или, что то же самое, между принадлежащими им поверхностями 44 и 20 39. Для защемления отбортованных краев 55 стакана 3 воронку 43 опускают и прижимают к детали 37. После этого на дно эластичного стакана 3 укладывают металлический диск 4 с уже приклеенным к 25 нему центрирующим кольцом 11. Диск 4 прижимают в осевом направлении ко дну 2 до полного выбора зазоров между диском 4, дном стакана 3 и дном 2. Отмерив нужное количество (по весу) светоотражающего по- 30 рошка (например окиси алюминия), засыпают его в пространство внутри центрирующего кольца 11 на диск 4 и использовав шток 33 (путем опускания навстречу ь току 32) уплотняют его до нужной 35 степени. Толщина светоотражающего слоя 28 после снятия осевой нагрузки со стороны торца 31 штока 33 равна высоте центрирующего кольца 11 за вычетом минимальной глубины посадочного места под сцинтилля- 40 тор 16 выполненного в нем (в кольце 11). После этого на кольцо 11 на свое посадочное место устанавливают сцинтиллятор 16. В этот момент времени светоотражающий слой 28 осевого сжатия не испытывает (ве- 45 сом кристалла 16 пренебрегаем), а поэтому кристалл 16 своим торцом 19 прилегает только к порошковому слою 28, э к конусной поверхности 18 посадочного места внутри кольца 11 касается только по контуру мень- 50 шего, возвышающегося над большим, основания. Конусная поверхность 18 пока не деформирована, как показано на фиг.5 (справа от оси симметрии) и фиг.6. Далее кристалл 16 штоком 33 через прокладку 57, 55 предохраняющую торец 20 кристалл 16 от повреждения, прижимают вниз до состояния, иллюстрированного на фиг.7, когда светоотражающий слой 28 сжат настолько, что конусная поверхность 18 посадочного места 20 внутри кольца 11 трансформировалась в плоскую и полностью прилегает к торцу 19 кристалла 16. Именно по этой причине при выборе материала для кольца 11 учитывают его способность деформироваться без разрушений, в пределах упругости и с незначительным сопротивлением сжатию. В данном случае использован фторопласт. В таком состоянии устройство готово к подготовительным операциям по формированию цилиндрической части светоотражающей оболочки монокрйьгалла. Для этого монтируют уплотняющую втулку 47 с плоским торцом на шток 33 и устанавливают ее положение, в котором она перекрывает доступ порошка из воронки 43 в кольцевой зазор между кристаллом 16 и эластичным стаканом 3. Затем в воронку 43 засыпают светоотражающий порошок 58. Теперь детали 38 сдвигают в реальном направлении к центру. Взаимодействуя по коническим поверхностям 40 и 42 с деталью 37, детали 38 приподымают деталь 37, а с ней и воронку 43 с дозатором 45, натягивая при этом в осевом направлении эластичный стакан 3. Так создается предварительное осевое напряжение стакана 3. Этот момент показан на фиг.5 (слева от оси симметрии). Далее путем возвратно-поступательных движений втулки 47 (фиг.9, правая от оси симметрии часть рисунка) формируют цилиндрическую часть 29 светоотражающей оболочки. Дозирование разовой подачи порошка 58 выполняют осевым перемещением дозатора 45. Чем выше дозатор, тем больше разовая подача порошка в зазор между сцинтиллятором 16 и эластичным стаканом 3. Для засыпки порошка в указанный зазор втулку 47а, 47в подымают так, чтобы ее торец оказался выше торца дозатора 45, а для уплотнения порошка отпускают вниз до упора. Поскольку ширина полости внутри верхней составной обоймы 37,38 больше, чем наружный диаметр нижней части стакана 3, находящегося в свободном состоянии, то в процессе формирования цилиндрической части 29 светоотражающей оболочки стакан 3, преодолевая силы упругости, раздувается, полностью заполняя (вместе с порошком) зазор между верхней составной обоймой 37, 38 и монокристаллом 16. В таком состоянии стакан 3 имеет наружный диаметр, превышающий диаметр полости в стакане 1. После полного расходования порошка 58 в воронке 43 выполняют смену уплотняющей втулки и устанавливают втулку 48 со сложным профилем торца (фиг.9. левая от оси симметрии часть рисунка). С помощью осевого перемещения втулки 48 вниз до 21 9914 22 внедрения ее в верхний слой цилиндричеше, двигаются как одно целое. Очень важно ской части 29 светоотражающей оболочки, обратить внимание, что сила предварительформируют подложку под верхнее центриного осевого натяжения эластичного стакарующее кольцо 21 (фиг. 12, правая от оси на 3 (момент сборки, зафиксированный на симметрии часть рисунка). Центрирующее 5 фиг.5, левая часть) выбирается из условия кольцо 21 одевают на шток 33 до закреплеравенства ею суммарной силе трения, дейния им кристалла 16, т.е. сразу после формиствующей на полную площадь внешней порования донной части 28 светоотражающей верхности эластичного стакана 3 на оболочки и установки на центрирующее нынешнем этапе сборки. По этой причине в кольцо 11 кристалла 16. Закрепляют центри- 10 ходе текущей операции не наблюдается и рующее кольцо 21 в верхней части штока 33 упругих осевых деформаций стакана З, В тот (на фиг.1 не показано) на такой высоте, чтомомент времени, когда центрирующее кольбы не препятствовать всем другим манипуцо 21 достигнет сужающегося участка верхляциям штока 33 и сменных уплотняющих ней обоймы 37, 38, оно за счет скручивания втулок (37, 48 и 49). двигающихся по нему. 15 кольцевой части 23 начнет сжиматься, не Далее выполняют все уже перечисленные препятствуя дальнейшему перемещению операции, а затем удалив втулку 48, не сникристалла 16 и всех окружающих его детамая осевой нагрузки со стороны штока 33 на лей детектора. Именно этот этап сборки декристалл 16, опускают до касания с поверхтектора отображен на правой части фиг. 14. ностью порошка в светоотражающей обо- 20 Так перемещают кристалл 16 вплоть до колочке 29 центрирующее кольцо 21. После нечного его положения внутри стакана 1 этого монтируют третью уплотняющую втул(фиг. 14, левая от оси симметрии часть рику 49, опустив ее до касания с центрируюсунка). Теперь осевую нагрузку на кристалл щим кольцом 21 (этот момент зафиксирован 16 со стороны штока 33 и втулки 49 снимают, на правой части фиг. 12 и на фиг. 13), после 25 подняв на должную высоту. Кристалл 16 при чего с помощью этой втулки кольцо 21, преодолевая сопротивление сжимаемого ею по- • этом остается в покое, поскольку силы упругости, действующие на его торец 19 со сторошка светоотражающей оболочки 29, роны сжатой данной части порошковой погружают в зазор между стаканом 3 и крисветоотражающей оболочки 28, полностью сталлом 16 до выравнивания верхнего уровня кольца 21 и уровня торца 20 кристалла 16 30 уравновешиваются значительными силами трения, воздействующими на цилиндриче(фиг. 12, левая от оси симметрии часть рисунскую поверхность кристалла 16 со стороны, ка). В дальнейшем втулку 49 перемещают находящейся в состоянии упругого сжатия вместе со штоком 33, как одно целое, предцилиндрической части светоотражающей варительно освободив с помощью подъема воронки 43 защемленные отбортованные 35 оболочки 29. Далее обрезают технологические отбортованные края эластичного стакатехнологические края 55 эластичного стакана 3 и вынимают из фигурной расточки 7 на 3. В ходе этой операции кристалл 16 вмепружинное разрезанное кольцо 52, испольсте с остальными окружающими его зующееся на предыдущих этапах сборки, деталями детектора перемещается из верхней составной технологической обоймы 37, 40 как заполнитель "неровности", т.е. расточки 7. Затем традиционным образом вклеивают 38 в свой металлический корпус, т.е. стакан стекло 24, удерживая его в прижатом к сцин1, находящийся внутри нижней обоймы 34. тиллятору 16 состоянии опять с помощью Поскольку обойма, состоящая из деталей 37, штока 33 и заполняют клеем зазор между 38 имеет переменную по диаметру, сужаюторцом стекла 24, фигурной расточкой 7 стащуюся книзу полость (минимальный ее диаметр приходится на самый низ и он равен 45 кана 1 и примыкающими к торцу 6 другими внутренними поверхностями стакана 1 диаметру полости в стакане 1), то в ходе (фиг. 16). Для склейки стекла 24 и торца 20 последней операции происходит радиалькристалла 16 используют клей с удовлетвоное сжатие стакана 3, сопровождающееся ряющими оптическими свойствами. После доуплотнением порошковой светоотражающей оболочки 29 до упругого состояния 50 затвердевания клея детектор вынимают из обоймы 34 и перевернув вниз стеклом 24 (фиг. 14, правая от оси симметрии часть ричерез глухие отверстия 27(фиг.2), заполняют сунка). Центрирующее кольцо 21 (фиг. 13) герметиком зазор в сопряжении "дно 2 препятствует прорыву порошка вверх мимо стакан Г. После затвердевания герметика втулки 49, своей наружной металлической часть 23. Взаимного перемещения кристал- 55 детектор готов для применения по своему назначению. ла 16, кольца 21, включая его составляющие Использование предлагаемой конструк22 и 23, а также стенок эластичного стакана ции детектора, способа его сборки и устрой3 при этом нет. Все детали, упомянутые выства для осуществления такого способа 23 24 9914 тоотражающей оболочки в ходе эксплуатапозволяет получить детектор, у которого все ции детектора в условиях механических навнутренние детали, включая порошковую грузок, тряски и вибраций. В итоге светоотражающую оболочку находятся в созаявляемый детектор имеет стабильные опстоянии объемного упругого сжатия. Это качество детектора позволяет свести до 5 тические параметры, мало зависящие от минимума возможность разуплотнения свевремени и условий работы. 7.0 Г" / -\ '/ t •> і і ! І '••• Ь - І. 4 N • ' • ',\ [ її g Л . t : t ' Z » '«1 . і ЛЛ А •'її / ' - ' - V . I