Пристрій виявлення і локалізації нейтральних часток

Изобретение к а с а е т с я обнаружения и локализации нейтральных ч а с т и ц и может быть использовано в гаммаграфии, томографии. Цель и з о б р е т е ния - повышение позиционного разреше ния и ч у в с т в и т е л ь н о с т и , д о с т и г а е т с я использованием тонкого конвертора tia дающего и з л у ч е н и я , расположенного поя углом 0-10 по отношению к н а п равлению потока падающего и з л у ч е н и я , создаваемого- щелевым коллиматором. Устройство содержит систему сбора вторичных заряженных ч а с т и ц , выполненную в виде набора э л е к т р и ч е с к и . изолированных одна от другой п р о в о л о к , расположенных параллельно п л а с тине конвертора и проекции о с и пучка ч а с т и ц на к о н в е р т о р . С п р о т и в о п о ложной от системы проволок стороны по отношению к конвертору может быть размещен дополнительный плоский электрод с потенциалом к о н в е р т о р а . Набор проволочных электродов и п л о с кий электрод могут быть выполнены с двух сторон к о н в е р т о р а . 3 э . п . ф - л ы 2 ил. . Изобретение относится к обнаружению и локализации нейтральных ч а с т и ц , в ч а с т н о с т и рентгеновских фотон о в , гамма-фотонов или нейтронов. Цель изобретения - повышение позиционного разрешения и ч у в с т в и т е л ь ности. На ф и г . 1 дан датчик,, р а з р е з ; на фиг.2 - схема д а т ч и к а , применяемого в у с т р о й с т в е . Устройство содержит датчик I ( ф и г . 1 ) , в котором предусмотрены конвертор и система сбора в т о р и ч - ' • ных заряженных ч а с т и ц , состоящая из нескольких элементов 3.1 и 3 . 2 , 4.1 и 4.2. Датчик 1 предназначен для о б н а р у жения и локализации нейтральных ч а с тиц (в ч а с т н о с т и , рентгеновских л у ч е й , г а м м а - к в а н т о в , н е й т р о н о в ) , которые облучают е г о . Среднее направление , распространения этих частиц ( о б о з н а чено на ф и г . 2 волнистой линией) п р е д п о л а г а е т с я постоянным о т н о с и т е л ь ного д а т ч и к а , по меньшей мере во время обнаружения. Конвертор 2 предс т а в л я е т собой пластину из материала с большим атомным номером, например, т а н т а л а , расположенную со скользящим • падением относительно направления распространения нейтральных ч а с т и ц . . Угол между пластиной и этим н а п р а в (32) 0 4 . 1 2 . 8 5 • ;: (33) FR (46) 0 7 . 1 1 . 8 9 . Б Ю Л . № 41 ; (71) Энертек (FR) (72) Марко Рюсев, Ирен Дорион (FR) и Ален-Пьер Лило (БЕ) З 1521293 леннем может быть равен О-J0°, На фкг.1 и 2 конвертор 2 расположен в плоскости, перпендикулярной плоскоети этих фигур. Удобно применять плоский конверт о р . Если жесткость пластины, состав ляющей конвертор, недостаточна, можно наклеить ее на жесткую подложку с потерей эффективности на 20-50%, o учитывая т о , что электроны собирают- t ся только п половине пространства. Чем меньше угол падения при той же толщине конвертора, тем больше р а с стояние, которое должна пройти па| дающая частица в данном конверторе (фиг.2), При у г л е , равном Г,и толщине пиастины 70 мкм это расеюнние составляет порядка 4 мм. Со стороны конвертора 2 установлен набор прог 20 волочных электродов 3.1 и 3,2 с отличающимся от конвертора 2 электрическим потенциалом. костях, перпендикулярных плоскости фиг.2. Кроме того, электроды 3.1 и 3,2 параллельны проекции среднего направления распространения нейтральных частиц на плоскость пластины 2. Все электроды обеих сетей 3.1 и 3.2 имеют одинаковый электрический потенциал, но каждый провод каждой сети электрически изолирован от всех остальных проводов той же сети. Напротив, каждый провод каждой сети (фиг.2) сожет быть соединен с проводом другой сети, занимающим симметричное положение относительно плоскости преобразователя, образуя с ним пару проводов обнаружения, Каждая пара проводов обнаружения, которая может быть образована сетями 3.1 и 3.2j соединена с отдельным электронным каналом обнаружения обозначенным усилителем 5. Каждый канал усиливает электрический ток, соответствующий Например, электроды 3,1 и 1-2 зарядам, собранным на паре проводов, имеют потенциал земли, а конвер25 с которой он связан. Таким образом, тор 2 имеет отрицательный потенблок электронных каналов выдает групциал 2-3 кВ, Под воздействием пу электрических сигналов, которая падающей нейтральной частицы конпредставляет изображение распределевертор 2 может вследствие фотония интенсивности нейтральных частиц электрического эффекта, эффекта Комп30 по направлению, перпендикулярному тона или образования пар высвободить плоскости фиг, 2." по меньшей мере один первичный электрон большой энергии, который моКроме того, система сбора вторичжет ионизировать газ и создать электных частиц имеет два дополнительных ронно-ионные пары. Созданные таким плоских электрода 4.1 и 4,2, которые образом вторичные электроны под дей- 35 расположены параллельно конвертеру 2 ствием электрического поля притягии электродам 3.1 и 3,2 с противоположваются к одной из двух сетей электной стороны относительно конвертора 2 родов 3 S I , 3,2 и сами создают другие потенциал, т.е, отрицательный повторичные электроны, формируя лавинтенциал 2-3 кВ. Эти дополнительные 40 ный эффект в г а з е . электроды позволяют осуществить лучшее умножение и собирание зарядов, а В то время как угол между падаютакже устраняют электрические силы, щими частицами и конвертором 2 некоторые воздействуют на анодные пробольшой, угол выхода электронов о т вода 3.1 и 3.2, могли бы искривить 'ноейтельно конвертора может быть больих и изменить характеристики датчика. шим и практически равным 90 , поэтому Блок регистрации частиц установпуть, который проходят электроны лен (фиг. О на консоли 7. Консоль внутри конвертора до их выхода из 7 крепится к основанию герметичной него, очень мал по сравнению с А мм камеры 8, Камера 8 выполнена и з ма. толщины конвертора для падающего 50 териала, проницаемого для нейтральизлучения. ных, частиц и обладающего механичесСети анодных электродов 3.2, 3.2 кой прочностью, например из алюмипозволяют усилить сигнал умножением ния. зарядов благодаря лавинному эффекту и позволяют локализовать собираемый Пучок нейтральных частиц 9 опре55 делен длинной щелью !0 коллиматора таким образом заряд. Эти электроды расположены с обеих ^сторон конвертоII, состоящего, например, из свинра 2 в плоскостях, параллельных посцового экрана, при этом щель имеет леднему, т . е . в соответствующих плосдлину I6 см и ширину 5 мм. На фиг.1 521293 направление щели по длине перпендикулярно плоскости фигуры, а след па конверторе 2 средней плоскости потока частиц 9 представляет собой 5 , линию, перпендикулярную плоскости фиг.1 и расположенную приблизительно на половине высоты конвертора. Основание камеры 18 имеет герметичный соединитель с вилкой 12. Ос10 нование камеры 18 снабжено также вентилем 13, позволяющим заполнять к а меру при подходящем давлении соответствующим газом. Обычно в качестве г а з а берут . J5 инертный г а з , например аргон, в к о торый добавляют небольшое количество многоатомного г а з а , например изобутана, этапа, парообразного спирта, г метила или смеси углекислого г а з а 20 со спиртом. Давление регулируется в пределах 5-1 0 і - 1 0 6 Па, а в о п и санном варианте выполнения у с т а н а в ливается на 10* На. Для предотвра-< ще ми я последствий старения г а з а можно 25 также выполнить в камере два о т в е р с т и я , такие, какие образует вентиль 13 т а к , чтобы установить непрерывную циркуляцию и/или обновление г а з а в камере. Основание камеры 18 имеет епі,е один 30 герметический ввод 14 для электрического кабеля 15. Кабель 15 с наружной изоляцией соединяет конвертор 2 и катоды 4.1 и 4.2 с отрицательным электрическим потенциалом порядка 35 2-3 кВ. Напряжение питания зависит от расстояния между анодными проводами сетей 3.1 и 3.2 и конвертором 2, от давления газа в камере, от коэф— 40 фициента усиления, необходимого для создания лавин в г а з е , и от диаметра анодных проводов. Напряжение с о с тавляет предпочтительно порядка одного вольта на миллиметр и на торр 45 (1 .3 10^ П а ) . Предлагаемое устройство позволяет, в частности, получить изображение плотного тела, у которого п е р е с е к а е мая нейтральными частицами толщина . металла составляет более сантиметра. 50 Устройство может быть применено для формирования изображений плотных и t объемных предметов, например конвейеров . В этом случае удобно использовать рентгеновские фотоны или гам- 55 ма-кванты. Их энергия равна по меньшей мере 50 кэВ, предпочтительно 250 кэВ-2 кэВ. 6 Устройство ЇЇМЄЄТ очень высокую эффективность порядка 30% с излучением 400 кэВ, позволяет получить очень контрастное изображение исследуемых предметов и может быть применено в гаммаграфии, рентгеновской томографии, томографии гамма-лучами, нейтронами или излучением позитронов. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Устройство обнаружения и локализации нейтральных частиц, содержащее датчик в виде камеры, заполненной газом и проницаемой для нейтральных частиц, в которой установлены конвертор в виде пластины из твердого материала и параллельная ему система сбора вторичных яаряженных частиц, включающая набор продолговатных электродов, параллельных Друг другу и пластине конвертора» о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с целью повышения позиционного р а з р е шения и чувствительности, датчик дополнительно содержит коллиматор в виде щели, параллельной пластине конвертора, причем конвертор образует угол более 0°, но менее 10 к оси пучка частиц, образуемого коллиматором, а система сбора заряженных частиц, на электроды которой подан положительный относительно конвертора потенциал, выполнена с возмож~ иостыо образования лавинного эффекта в г а з е и соединена со схемами электронных каналов, формирующих одномерное изображение. 2. Устройство по п , 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды системы сбора заряженных частиц выполнены в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно проекции оси пучка частиц на пластину конвертора. 3. Устройство по п . 2 , о г л и ~ ч а ю щ е е с я тем, что система сбора частиц дополнительно снабжена плоским электродом, имекщим такой же потенциал, как и конвертор, и р а с положенный параллельно ему с другой относительно конвертора стороны от набора проволочных электродов. ' 4. Устройство п о п . З , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система сбора заряженных частиц снабжена набором электродов и дополнительным ' плоским электродом с двух сторон конвертора. 1521293 Фие.1 • Редактор Л.Зайцева Составитель С.Михеенко Техред А.Кравчук ФигЛ Корректор С.Черни Заказ 6772/58 Тираж 484 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101