Вібротермостійкий сцинтиляційний детектор

Вібротермостійкий сцинтиляційний детектор, що містить герметичний контейнер з вихідним вікном на торці, розташований усередині контейнера C2 2 (19) 1 3 80460 4 чи вихідного вікна. Слід також зазначити, що коера [а.с. СРСР №864985, кл. G01T1/20]. фіцієнт світловідбивання таких світловідбиваючих Застосування зазначеного відбивача дозволяє оболонок нижче, ніж окисидів магнію чи алюмінію, розділити об'єм відбивача на частини меншого що впливає на сцинтиляційні характеристики деоб'єму, що до деякої міри знижує ймовірність його текторів. доущільнення і перерозподілу по всьому об'єму, Відомий вібротермостійкий сцинтиляційний однак не виключає цілком. У даній конструкції віддетектор, що містить герметичний контейнер з сутня осьова фіксація сцинтилятора, що може вихідним вікном на торці, розташований усередині призводити до порушення цілісності детектора. контейнера сцинтилятор, оптично зчленований з Детектори відомих конструкцій піддавалися вихідним вікном, світловідбиваючу оболонку між випробуванням: впливу кліматичних факторів: при внутрішньою поверхнею корпусу і сцинтилятором з температурі від -60°С до +150°С протягом 3 годин, порошкоподібного матеріалу, що центр ують елепри відносній вологості повітря 95% при темпераменти і компенсатор у виді пружини. У пристрій турі 40°С протягом 10 діб, а так само механічним введено другий компенсатор, виконаний у виді навантаженням: вібрації в діапазоні частот 10пакета без зазору покладених один на одного спі3000Гц із максимальним прискоренням 20g протяввісно загальної осі симетрії детектора кілець, гом 4,5 годин; впливу одиночних ударів із прископопарно скошених до осі симетрії і ' периферії відренням 200g. Сцинтиляційні характеристики після повідно, виконаних з матеріалів з різними коефіцівипробувань практично не змінилися: світловихід єнтами термічного розширення таким чином, що в 1,5-2,0у.е.с.в., енергетичний дозвіл - 8,6-15,2% і кожній парі охоплюване кільце має коефіцієнт тезберігалися протягом року експлуатації [проспект рмічного розширення, що перевищує коефіцієнт "Сцинтилляционные материалы и детекторы" Інтермічного розширення для охоплюваного кільця, ституту монокристалів HAH України і СП "Амкріс при цьому пружина стиску знаходиться усередині Эйч. Лтд."]. пакета [а.с. СРСР №1829646, кл. G01Т1/20]. Відомий вібротермостійкий сцинтиляційний Відомий вібротермостійкий сцинтиляційний детектор, що містить світловідбивну оболонку між детектор, що містить герметичний контейнер з внутрішньою поверхнею контейнера і сцинтилятовихідним вікном на торці, розташований усередині ра на його торці, захисний диск і компенсуючий контейнера сцинтилятор, оптично зчленований з елемент, у виді декількох пружин і розпірок з боку вихідним вікном і світловідбиваючу оболонку між вхідного вікна. Світловідбиваюча оболонка виковнутрішньою поверхнею корпусу і сцинтилятором з нана з навернених з перекриттям трьох шарів тепорошкоподібного матеріалу, центруючими елефлону і, послідовно, по одному шару алюмінієвої ментами і компенсатором у виді пружини, яка зафольги і тефлону. Додатково між світловідбиваюбезпечена штовхачем. Світловідбиваюча оболончою оболонкою і контейнером розташований комка з боку вхідного вікна виконана у виді втулки, а пенсатор, виконаний або з порошку або композиупорне кільце, вкладене між сцинтилятором і штоційним заливанням, [пат. США №4764677, кл. вхачем, виконано із ковзною посадкою на втулці G01T1/20]. [а.с. СРСР №1807431, кл. G01T1/202]. Кліматичні випробування проведені в інтервалі У даних рішеннях забезпечена надійна фіксатемператур від -55 до 250°С; детектори витримуція сцинтилятора в осьовому напрямку. Однак, з ють ударні навантаження з прискоренням в інтерогляду на той факт, що вплив механічних і клімавалі 100-150g і удари тривалістю Имсек. При цьотичних навантажень майже завжди буває чи комму величина енергетичного дозволу складає 7,5бінованим чи таким що чергується, то не виключе8,5%. Робото спроможність детекторів та стабільна ймовірність доущільнення і перерозподілу ність характеристик зберігається протягом двох порошкоподібного відбивача по об'єму, що у свою років [проспект "Scintillation products " фірми чергу приводить до зниження сцинтиляційних хаBICRON, відділення "Saint-Gobain/Norton Industrial рактеристик (зокрема, до зниження світловихіду). Ceramics Corporation", Франція]. Особливо помітно це явище в детекторах великого На відміну від попередніх аналогів, дане ріоб'єму, а також у детекторах, у яких відношення шення забезпечує рівномірність світловідбиваючої довжини до діаметра більше 3. оболонки в будь-яких умовах експлуатації за рахуВідомий вібротермостійкий сцинтиляційний нок використання плівкового відбивача. Наявність детектор, що містить герметичний контейнер з компенсатора виключає зсув сцинтилятора і захивихідним вікном на торці, розташований усередині щає його при твердих механічних навантаженнях. контейнера сцинтилятор, оптично зчленований з Однак не виключається імовірність порушення вихідним вікном і світловідбиваючу оболонку між цілісності детектора при тривалій експлуатації в внутрішньою поверхнею корпуса і сцинтилятором. результаті термічного розширення циліндричного Світловідобиваюча оболонка виконана з кілець компенсатора. При цьому дана конструкція детекпорошкоподібного матеріалу, що чергуються, типу тора, як і в аналогах, не є ремонтопридатною. Як окису магнію і волокнистого типу скловати з коефіпрототип нами обраний останній з аналогів. цієнтом відображення, близьким до коефіцієнта В основу дійсного винаходу поставлена задавідображення порошкоподібного матеріалу. При ча розробки вібротермостійкого детектора із збіцьому кільця, виконані з волокнистого матеріалу, льшеним терміном експлуатації в жорстких умовах розміщені рівномірно по висоті сцинтилятора, два із збереженням високих і стабільних сцинтиляційз який розташовані по його краях, а їх сумарна них характеристик і який, крім того, був би ремонплоща обрана у відношенні: S1=/0,06-0,1/S2, де S1 топридатним і простим у виготовленні. - сумарна площа поверхні кілець волокнистого Рішення задачі забезпечується тим, що у вібматеріалу, S2 - площа бічної поверхні сцинтиляторотермостійкому сцинтиляційному детекторі, що 5 80460 6 містить герметичний контейнер з вихідним вікном придатність у процесі експлуатації і після закінна торці, розташований усередині контейнера чення гарантійного терміну експлуатації. сцинтилятор, оптично зчленований з вихідним На фіг. наведено ескіз запропонованого детеквікном, світловідбиваючу оболонку, виконану із тора; у табл. наведені порівняльні характеристики. шарів тефлону й алюмінієвої фольги, компенсатор Запропонований детектор містить герметичміж світловідбиваючою оболонкою і контейнером, ний контейнер 1 з вихідним вікном 2 на торці, розвиконаний з композиційного матеріалу, а також, ташований у середині контейнера 1 сцинтилятор розташовані з боку кришки вхідного вікна, захис3, оптично зчленований з вихідним вікном 2 за ний диск і елемент, що компенсує, у виді пружини, допомогою силіконового еластомеру 4. Між вікном відповідно до винаходу, елемент оптичного зв'язку і сцинтилятором розташований прошарок 5 товдодатково забезпечений прошарком товщиною щиною 1±0,1мм із цього ж матеріалу. Центруюче 1±0,1мм із матеріалу елемента оптичного зв'язку, кільце 6 з боку вихідного вікна 2 виконане Гдодаткове кільце, що центрує, з боку вихідного образної форми. Світловідбиваюча оболонка вивікна виконано Г-образної форми з виступом убік конана із шару тефлонової плівки 7 і додаткового світловідбиваючої оболонки, зазначений компеншару 8 алюмінієвої фольги. Простір між алюмінієсатор, що виконаний у виді вертикальних елеменвою фольгою і контейнером 1 заповнено компентів, рівномірно розташованих по поверхні упаковасатором, виконаним у виді вертикальних елеменного сцинтилятора, зазначений захисний диск тів 9 із силіконового еластомеру, що виконаний з поглибленням, спрямованим убік вхірозташовується рівномірно по поверхні упакованодного вікна, що вкручено в усередину контейнера і го сцинтилятора 3. Зазначена світловідбиваюча забезпечено внутрішнім кільцевим уступом, на оболонка знаходиться також і на торці сцинтиляякому розташована одна із сторін пружини. тора з боку вхідного вікна. Розташований з боку Наявність додаткового прошарку товщиною кришки вхідного вікна 10 захисний диск 11 викона1±0,1мм із матеріалу елемента оптичного зв'язку ний з заглибленням, спрямованим убік вхідного забезпечує, з одного боку, високу адгезію між вікна 10, у якому розташований один кінець пруелементами, зберігаючи цілісність оптичного конжини 12, протилежний її кінець знаходиться на такту, а з іншого боку - є демпфером для сцинтивнутрішньому кільцевому уступі 13 вхідного вікна лятора в умовах підви щених температур і вібрацій. 10, що вкручено в корпус контейнера 1. Різьбові Товщина прошарку підібрана в результаті провез'єднання покриті високотемпературними неотвердених випробувань, її збільшення чи зменшення джующимся силіконом. не забезпечує рішення задачі. Принцип роботи детектора заснований на пеВиконання компенсатора у виді вертикальних ретворенні проникаючих через стінки контейнера 1 елементів, рівномірно розташованих по поверхні і світловідбивну оболонку, виконану з зазначених упакованого сцинтилятора, на відміну від прототишарів 7 і 8 у сцинтиллятор 3 квантів іонізуючого пу, забезпечує можливість їх вільного термічного випромінювання у світлові спалахи, що потім пророзширення при підвищених температурах, крім никаючи через прозоре вихідне вікно 2 реєструймовірності порушення цілісності детектора. Відються фотоелектричним помножувачем (на фіг. не стань між рівномірно розташованими вертикальнаведено). В умовах підвищених механічних і темними елементами вибирається з цих же міркувань. пературних навантажень відбувається термічне Виконання кільця Г-образної форми, що розширення всіх елементів конструкції детектора, центрує, забезпечує осьову фіксацію для сцинтипри цьому сцинтилятор 3 надійно фіксується й лятора, з одного боку, а з іншого боку - є додаткоутримується оточенням, що амортизує, з боку вивим амортизатором як для елемента оптичного хідного вікна прошарком 5 і по всій бічній поверхні зв'язку, так і для вертикальних елементів компенелементами 9 із силіконового еластомеру, розтасатора, що при температурному розширенні упишованими рівномірно по його поверхні, що виклюраються в нього, а з протилежної сторони зазначає його зсув щодо осі симетрії контейнера і його чені елементи компенсатора упираються в руйнування. Термічне розширення компенсаторів кільцевий торець вхідного вікна. Завдяки цьому 9 у вертикальному напрямку, у свою чергу, компесцинтилятор розташований в оточенні, що демпнсується Г-образним центруючим кільцем 6 з боку фірує, що виключає його зсув щодо осі симетрії вихідного вікна 2 і кільцевим торцем вхідного вікна контейнера, руйнування, порушення цілісності 10. Осьове розширення сцинтилятора 3 компенсудетектора і забезпечує стабільність сцинтиляційється прошарком 5, а з боку вхідного вікна 10 пруних характеристик. жиною 12, розташованої між захисним диском 11, Виконання зазначеного захисного диска із завнутрішнім кільцевим елементом вхідного вікна 10. глибленням, спрямованим убік вхідного вікна, і При будь-яких механічних і температурних наванвхідного вікна, забезпеченого внутрішнім кільцетаженнях сцинтилятор 3 і детектор у цілому зберівим уступом, на якому розташована одна зі сторін гають цілісність. пружини, забезпечують строге центрування пруПри необхідності заміни пружини 12, або сцинжини щодо осі симетрії з одного боку, а з іншого тилятора 3, кришка вхідного вікна 10 викручується боку - виключається деформування вхідного вікна. з контейнера 1. Запропонована конструкція детекТаким чином, сукупність ознак, що заявляютьтора була реалізована із сцинтилятором на основі ся, забезпечує збільшення терміну експлуатації йодистого натрію, активованого талієм розміром Æ детекторів до 3-5 років. 19´89мм. Було виготовлено 5 детекторів, що підРізьбове з'єднання вхідного вікна з контейнедавалися випробуванням: вібрації в діапазоні часром забезпечує простоту зборки детектора, на тот 10-3000Гц із максимальним прискоренням до відміну від аналогів і прототипу, та його ремонто10g протягом 3-4 годин, впливу одиночних ударів 7 80460 8 із прискоренням до 150g; впливу циклічних темпечує збільшення терміну експлуатації до 3-5 років ратурних навантажень в інтервалі -55 до +250°С в без зниження сцинтиляційних характеристик у продовж 3 годин. Як випливає з таблиці, запропотвердих механічних і кліматичних умовах, є ремоноване рішення в порівнянні з відомими забезпентопридатним і більш простим у виготовленні. Таблиця № патенту Авт. свідоцтво СССР №864985 Авт. свідоцтво СССР №965172 Пат. СССР SU 1485841 Пат. США 467646677 Заявляєме рішення Світловий Енергетичний Інтервал робовихід С, дозвіл R, % чих температур, у.е.с.в. °С Ме ханічні навантаження Роботоударні наван- спроможність вібрація таження 1,75 13,8 -60 +60 10-2500Гц 1 рік 1,7 11,4 -60 +120 5g, 10-2500Гц 1 рік 2,1 8,4 -60 +150 20g, 10-3000Гц до 200g (одиночн. удари) 1 рік 8,7 -55 +250 До 150g 2 роки 3 7,4 -55 +250 10g, 10-3000Гц До 150g 3-5 років Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 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