Пристрій для вимірювання потоку гамма-випромінювання

Пристрій для вимірювання потоку гаммавипромінювання, який містить блок детектування з детекторами з напівпровідникового напівізолюючого матеріалу, ви хід блока детектування з'єднаний із входом підсилювача з малим шумом, вихід якого 3 70034 чином, із зростанням енергії гаммавипромінювання енергетична нерівномірність чутливості детектора зменшується. В основу винаходу поставлене завдання створити такий пристрій для вимірювання потоку гамма-випромінювання, який у порівнянні з відомим дав би можливість зменшити енергетичну нерівномірність чутливості при збільшенні енергії вимірюваного гамма-випромінювання у діапазоні вимірювань потужності експозиційної дози від 10-5 до 104 Р/год. Поставлене завдання вирішується у пристрої для вимірювання потоку гамма-випромінювання, який містить блок детектування з детекторами з напівпровідникового напівізолюючого матеріалу, вихід блока детектування з'єднаний із входом підсилювача з малим шумом, вихід якого з'єднаний із входом формувача імпульсів, вхід блока детектування з'єднаний із схемою вимірювання потужності дози, яка містить регулятори напруги та обчислювальний пристрій, вхід якого з'єднаний із входом формувача імпульсів, а вихід - із схемою вимірювання потужності дози. Згідно з винаходом кожний з детекторів має фільтр, що оточує його, із металу з атомним номером 83³Ζ³81, 79³Z³72. Фільтр виконаний перфорованим, площа отворів складає 10...30% площі поверхні фільтра, як матеріал детектора обрано напівпровідникова напівізолююча сполука CdTe або CdZnTe, а детектори у блоці детектування з'єднані паралельно. Використання в блоці детектування як матеріалу детектора напівпровідникової напівізолюючої сполуки CdTe або CdZnTe, а також виконання конструкції детектора у вигляді принаймні двох паралельно з'єднаних кристалів сприяє зниженню енергетичної нерівномірності чутливості при реєстрації гамма-випромінювання у рахунковому режимі роботи детектора. Наявність у блоці детектування металевого фільтра з металу з атомним номером 83³Z³72 (окрім ртуті), виконаного, перфорованим із площею отворів 10...30% від площі поверхні фільтра, дозволяє знизити чутливість детектора при реєстрації низькоенергетичного гамма-випромінювання та отримати низьку енергетичну нерівномірність чутливості детектора при збільшенні енергії вимірюваного гамма-випромінювання у діапазоні вимірювань МЕД від 10-5 до 104 Р/год у рахунковому режимі роботи детектора. Наявність підсилювача імпульсів із малим шумом, вхід якого з'єднаний із блоком детектування, а вихід - із формувачем імпульсів, забезпечує за рахунок великого коефіцієнта підсилення та малого рівня шумів підсилення малих за амплітудою імпульсів. Формувач імпульсів забезпечує створення однакових за амплітудою та тривалістю імпульсів. На Фіг.1 наведена блок-схема пропонованого пристрою; на Фіг.2 зображений блок детектування. Блок детектування 1 (Фіг.1), в якому як детектори 2 використаний напівпровідниковий напівізолюючий матеріал на основі сполуки, наприклад, CdTe, своїм виходом підключений до підсилювача 3 із малим шумом, вихід якого підключений до входу формувача імпульсів 4. До входів блоку де 4 тектування 1 підключені регулятори 5-7 напружень зміщення, до входів яких підключений обчислювальний пристрій - мікропроцесор 8. Вихід формувача імпульсів 4 підключений до входу мікропроцесора 8. Вихід формувача 4 є ви ходом пристрою для вимірювання потоку гамма-випромінювання. Кожний із детекторів 2 має фільтр 9 (Фіг.2), який його оточує, з металу з атомним номером, наприклад Ζ=82 (свинець). Фільтр 9 виконаний перфорованим, площа отворів 10 складає 13% площі поверхні фільтра. Конструкція кожного з детекторів 2 складається з, принаймні, двох кристалів, з'єднаних паралельно. Працює пристрій так. Гамма-кванти з різною енергією від джерела іонізуючого випромінювання потрапляють до напівпровідникового напівізолюючого матеріалу у детекторах 2. Електричні заряди, які при цьому створюються, під дією напруги зміщення від джерела живлення (на кресленні не показано), яке подається до входу блока детектування 1, перетворюється в імпульс струму. Імпульси струму з виходу блока детектування 1 потрапляють до входу підсилювача 3 із малим шумом, де підсилюються. Потім ці імпульси попадають до формувача імпульсів 4, у якому вони формуються однаковими за амплітудою та тривалістю. Далі імпульси у вигляді послідовності прямокутних імпульсів потрапляють до входу мікропроцесора 8, де перетворюються у квазіпос-тійне напруження, пропорційне експозиційній дозі гаммавипромінювання. Приклад 1. За допомогою пропонованого пристрою для вимірювання потоку гаммавипромінювання, у якому фільтр 9 виконаний з W (Z=74) із площею отворів 10, що складає 25% від площі поверхні фільтра, вимірювали енергетичну нерівномірність чутливості. Опромінення пристрою здійснювали стандартними джерелами гаммавипромінювання з енергіями 60кеВ, 122кеВ і 622кеВ. У результаті проведення досліджень встановили, що при опроміненні пристрою гаммаквантами з енергією 60кеВ, його чутливість d становить 53 імпульсу/мкР; при опромінену гаммаквантами з енергією 122кеВ-48 імпульсу/мкР; при опроміненні гамма-квантами з енергією 622кеВ45імпульсу/мкР. Дані результати показують, що енергетична нері-вномірність чутливості пропонованого пристрою знаходиться в межах ±20%. Приклад 2. За допомогою пропонованого пристрою для вимірювання потоку гаммавипромінювання, у якому фільтр виконаний з Pb (Z=82) із площею отворів, що складає 13% від площі поверхні фільтра, вимірювали енергетичну нерівномірність чутливості. Опромінення пристрою здійснювали стандартними джерелами гаммавипромінювання з енергіями 60кеВ, 122кеВ і 622кеВ. У результаті проведення досліджень установили, що при опроміненні пристрою гаммаквантами з енергією 60кеВ, його чутливість d становить 37імпульсу/мкР; при опромінень гаммаквантами з енергією 122кеВ-34імпульсу/мкР; при опроміненні гамма-квантами з енергією 622кеВ31імпульсу/мкР. Дані результати показують, що енергетична нерівномірність чутливості пропонованого пристрою знаходиться в межах ±20%. 5 70034 Було проведено дослідження з використанням пристроїв, які мали фільтри із різних металів, та які мали різну частку площі отворів у загальній площі фільтру (див. таблицю). 6 вість детекторів при реєстрації низькоенергетичного гамма-випромінювання та, підвищуючи його чутливість при реєстрації високоенергетичного гамма-випромінювання, вдалося отримати величину енергетичної нерівномірності чутливості блока детектування на рівні ±20% у діапазоні енергій гамма-квантів від 60КеВ до 1,2МеВ та МЕД від 10 -5 до 104Р/год. Таким чином, пропонований пристрій для вимірювання потоку гамма-випромінювання дозволяє, у порівнянні із пристроєм, обраним як прототип, зменшити енергетичну нерівномірність чутливості при збільшенні енергії вимірюваного гамма-випромінювання у діапазоні вимірювань МЕД від 10-5 до 104Р/год. Як показали дослідження, зменшуючи чутли Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601