Спосіб вимірювання інтенсивності іонізуючого випромінювання

Спосіб вимірювання інтенсивності іонізуючого випромінювання, що включає детектування випромінювання, формування імпульсів однакової тривалості і задання періоду часу аналізу, який відрізняє ться тим, що оцінюють спільну N-мірну функцію розподілу імовірностей числа згаданих імпульсів інтенсивності іонізуючого випромінювання в одиницю часу. (19) (21) a200604352 (22) 18.04.2006 (24) 12.05.2008 (46) 12.05.2008, Бюл.№ 9, 2008 р. (72) РОЗОРІНОВ ГЕОРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, U A, МЕЛЕШКО МИКОЛА АНДРІЙОВИЧ, U A, ШПАК ІВАН ЮРІЙОВИЧ, U A (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, U A (56) SU 1784931, 30.12.1992 UA 20049503896, 15.12.2005 SU 1638687, 30.03.1991 SU 1182894, 10.11.2001 3 82721 Недоліком прототипу є те, що точність і вірогідність результатів виміру цілком визначається часом, протягом якого імпульси надходять на вимірник, а це складає десятки годин. В основу винаходу поставлена задача створення способу вимірювання інтенсивності іонізуючого випромінювання, що забезпечує високу вірогідність виявлення джерела випромінювання при зменшенні часу виміру. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі виміру інтенсивності іонізуючого випромінювання, що включає детектування випромінювання, формування імпульсів однакової тривалості і завдання періоду часу аналізу, оцінюють спільну N-мірну функцію розподілу імовірностей числа згаданих імпульсів в одиницю часу. Використання спільної N-мірної функції розподілу імовірностей числа імпульсів в одиницю часу (інтенсивності випромінювання) дозволяє обмежитися лічильним числом імпульсів для одержання достовірного результату, тобто при заданій довірчій імовірності забезпечити необхідну чутли вість. При цьому значно зменшується час аналізу. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показана структурна схема способу вимірювання іонізуючого випромінювання, на Фіг.2 - варіант реалізації способу, на Фіг.3 - експериментальна одномірна функція розподілу імовірностей числа імпульсів, на Фіг.4 - експериментальна п'я тимірна функція розподілу імовірностей числа імпульсів. Спосіб вимірювання інтенсивності іонізуючого випромінювання полягає в наступному. Іонізуюче випромінювання детектують за допомогою детектора 1 випромінювань, у результаті чого одержують випадкову в часі послідовність імпульсів, форма яких залежить від передатної характеристики детектора (Фіг.1). Імпульси, що детектовані перетворюють до однакової тривалості у формувачі 2. Імпульси рівної тривалості, але з випадковим часом появи подають у блок 3 оцінки P * {tk +1 - tk < T, tk + 2 - t k + 1 < T ,... , tk + N - tk +N -1 < T} = де М - постійна накопичення. Принцип роботи t- поточного інтегратора описаний, наприклад, у книзі: [Г.Я. Мирский. Апаратурнеє определение характеристик случайных процессов. М.: Энергия.- 1972.- 456 с., на с.59-76]. Якщо позначити довірчий інтервал d (асоційований з роздільною здатністю), а довірчу імовірність Рd, то, наприклад, при d M = 1 5 , Pd£0,01, M»10000, , спосіб забезпечує роздільну здатність по функції розподілу імовірностей не гірше 1,5%. Відзначимо одну важливу особливість пропонованого способу виміру інтенсивності випромінювання з застосуванням спільних багатомірних функцій розподілу імовірностей. Вона полягає в тім, що дисперсія оцінки функції розподілу імовірностей не залежить від виду розподілу і параметрів вхідного потоку імпульсів. Це дозволяє при вимірюванні функції розподілу імовірностей обмежити 4 спільної N-мірної функції розподілу імовірностей інтенсивності випромінювання. Один з можливих варіантів пристрою, що реалізує пропонований спосіб містить послідовно з'єднані детектор 1 випромінювань, формувач 2 імпульсів, одним входом блок 4 виміру часових інтервалів, інший вхід якого приєднаний до шини 5 завдання періоду часу аналізу (часового вікна), Nрозрядний регістр 6, N - входовий елемент 7 збігу і накопичуючий суматор 8 (Фіг.2). Виявлене детектором 1 іонізуюче випромінювання перетворюється в послідовність випадкових у часі імпульсів, що за допомогою формувача 2 здобувають форму імпульсів однакової тривалості. Ці імпульси далі обробляються в блоці 3 з метою оцінки спільної N - мірної функції розподілу імовірностей інтенсивності випромінювання. Для цього спочатку вони надходять на один із двох входів блоку 4 вимірювання часових інтервалів (який може бути виконаний, наприклад, на основі лічильника, ПЗП, таймера, і ін.), де інтервали їхнього проходження зіставляють з наперед заданим періодом часу аналізу Т (часовим вікном), інформація про яке надходить по шині 5. Це відповідає алгоритмові ì ï1, при tk +1 - t k < T, U(t k ) = í (1) ï0, при tk +1 - tk ³ T, k = 0,1... . î Отримана в результаті порівняння цифрова послідовність U(tk) запам'ятовується в N- розрядному регістрі 6. Сигнали, що знімаються з рівнобіжних ви ходів регістра надходять на N - входовий елемент 7 збігу, що формує процес ( ) Y t k +1, t k , t k +1- (N -1) = i = k +1 I U(ti ), k = 0,1,... . (2) i = k +1- (N-1) Сигнал, отриманий у результаті збігу, подається в накопичуючий суматор 8 (t - поточний інтегратор), що формує оцінку спільної N - мірної функції розподілу імовірностей інтенсивності випромінювання i= k 1 å Y (ti , ti -1, ...ti -N +1),k = 0,1,..., M i = k -M +1 (3) ся М імпульсами, що забезпечують при заданій довірчій імовірності Pd необхідну роздільну здатність (чутливість) d. Для перевірки пропонованого способу було проведено кілька серій експериментів по вимірюванню спільних функцій розподілу імовірностей інтенсивності випромінювання. Вимірялися одне- і п'ятимірна функції розподілу імовірностей для фонового випромінювання і для суми фонового випромінювання з випромінюванням джерела, що перевищує рівень фонового випромінювання на 2, 4 і 8 відсотків. Результати вимірів показані на Фіг.3, 4. З отриманих результатів випливає, що багатомірні функції розподілу імовірностей є досить ефективним засобом для виявлення випромінювань, інтенсивність яких у бага то разів менше інтенсивності фонового випромінювання. Вимірювання одне- і п'ятимірного розподілів імовірностей 5 82721 дозволяють упевнено виявляти джерела випромінювання, інтенсивність яких у 50 разів менше інтенсивності фонового випромінювання. Тобто, пропонований спосіб дозволяє аналізувати проби при значно більш високих рівнях фонового випромінювання, у порівнянні з відомими способами що, у свою чергу, дозволяє істотно знизити вимоги до низькофонового захисту, і, відповідно, зменшити матеріалоємність і вагу захисних екранів, що застосовуються. З іншого боку, з рівності (3) випливає, що необхідна точність і вірогідність результатів вимірю Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 вань фактично цілком визначається числом імпульсів М, що надійшли на вимірник функцій розподілу імовірностей з виходу детектора випромінювань, і не залежить від часу, протягом якого ці імпульси надходять на вимірник. Це дозволяє виконувати вимірювання при високих, порядку десятків імпульсів у секунду, интенсивностях фонового випромінювання й автоматично приводить до істотного (у десятки разів) зменшенню часу експозиції проб у порівнянні з відомими способами. 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