Пристрій для виміру іонізуючого випромінювання

Реферат: Пристрій для виміру іонізуючого випромінювання містить детектор, який пов'язаний із блоком, що фіксує фотони видимого світла, оснащеним блоком живлення. При цьому вихід блока, що фіксує фотони видимого світла, зв'язаний із входом підсилювача-дискримінатора сигналів, що своїм виходом пов'язаний із пристроєм обробки отриманих сигналів, зв'язаним із засобами візуалізації. Блок фіксування фотонів видимого світла виконаний у вигляді матриці лавинних діодів, зв'язаної із входом підсилювача-дискримінатора. UA 113639 U (12) UA 113639 U UA 113639 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до приладобудівної промисловості і може бути використана для виготовлення приладів, призначених для виміру іонізуючого випромінювання різної інтенсивності. Корисна модель може бути використана для виготовлення стаціонарних і мобільних приладів, що дозволяють оперативно вимірювати рівень іонізуючого випромінювання на підприємствах, на яких є джерела іонізуючого випромінювання, які призначені для реалізації тих або інших технологічних процесів. Корисна модель призначена переважно для виміру потужності дози гама, бета, рентгенівського, протонного і нейтронного випромінювань. Пристрій може бути також застосований для контролю забруднення бета і альфа випромінюючими радіонуклідами сировини або готової продукції, при проведенні спектрометричних вимірів для визначення якості сировини в гірничо-видобувній, хімічній, металургійній, нафтогазовидобувній і нафто-газопереробній галузях. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є пристрій для виміру іонізуючого випромінювання, що складається з детектора, пов'язаного із блоком, що фіксує фотони видимого світла, оснащеного блоком живлення, при цьому блок, що фіксує фотони видимого світла, пов'язаний з підсилювачем сигналів й, відповідно, із пристроєм обробки отриманих сигналів і засобами візуалізації [Патент Росії № 6246 на корисну модель]. Основними недоліками використання відомого пристрою є: - використати фотоелектронного помножувача як пристрою, що сприймає фотони видимого світла; - чутливість до впливу магнітних полів, що утруднюють одержання фактичних показників; - необхідність застосування спеціальних елементів, що екранують, які ускладнюють проведення необхідних вимірів і отримання об'єктивних результатів; - необхідність використання пристроїв, що генерують високу напругу (750-2000) В, що знижує безпеку роботи для обслуговуючого персоналу і обмежує використання мобільних варіантів пристроїв; - використання помножувача, у якому корпус виконаний зі скла, визначає його значні розміри і вимагає виконання заходів щодо забезпечення механічної міцності при статичних і динамічних навантаженнях, що виникають у процесі експлуатації; - значне енергоспоживання блоків живлення пристрою, основна доля якого приходиться на забезпечення роботи фотоелектронного помножувача; - значна погрішність при одержанні результатів ступеня іонізуючого випромінювання на рівні мінімальних граничних значень; - схильність вібраційному впливу при транспортуванні без спеціальних засобів, призначених для зберігання і переміщення пристрою; - виготовлення малогабаритних пристроїв обмежений геометричними параметрами скляного корпусу фотоелектронного помножувача. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити конструкцію пристрою для виміру іонізуючого випромінювання за рахунок застосування в блоці детектування як вузла, що забезпечує фіксацію фотонів видимого світла за допомогою лавинних фотодіодів у вигляді матриці для реєстрації іонізуючого випромінювання різної інтенсивності і походження. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для виміру іонізуючого випромінювання складаються з детектора, що пов'язаний із блоком фіксування фотонів видимого світла, який оснащений блоком живлення. Вихід блока фіксування фотонів видимого світла зв'язаний із входом підсилювача-дискримінатора сигналів, що своїм виходом пов'язаний із пристроєм обробки отриманих сигналів, зв'язаним із засобами візуалізації. Відповідно до корисної моделі, блок фіксування фотонів видимого світла виконаний у вигляді матриці лавинних фотодіодів, зв'язаної із входом підсилювача-дискримінатора. Для підвищення точності виміру іонізуючого випромінювання блок живлення має пристрій коректування впливу температурного градієнта. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що: - у пристрої, що сприймає фотони видимого світла, використовуються лавинні фотодіоди, компактність яких дозволяє виготовляти малогабаритні мобільні пристрої для фіксації іонізуючого випромінювання; - фотодіоди нечутливі до впливу магнітних полів при вимірі іонізуючого випромінювання; - у пристрої немає необхідності застосування спеціальних елементів, що екранують, які ускладнюють проведення необхідних вимірів і одержання об'єктивних результатів; 1 UA 113639 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - при роботі пристрою використовується низька напруга, джерелом якої можуть бути малогабаритні акумулятори в тому випадку, якщо виробляються мобільні пристрої для виміру іонізуючого випромінювання; - пристрій може експлуатуватися в умовах динамічних і статичних навантажень, що виникають при експлуатації в екстремальних ситуаціях; - пристрій характеризується низьким енергоспоживанням, що особливо важливо при використанні автономних джерел у вигляді акумуляторів; - при вимірі значення іонізуючого випромінювання одержують фактичні дані з максимальною точністю, на яку не впливає температурний фактор, вологість і вібрація; - пристрій може мати мінімальні геометричні параметри; - у варіантному виконанні пристрій забезпечує необхідну точність вимірів за рахунок урахування температурного фактора. Корисна модель, що заявляється, ілюструється блок-схемою пристрою. Пристрій для виміру іонізуючого випромінювання складається з детектора (1), що оптично зв'язаний з входом матриці лавинних фотодіодів (2), яка має блок живлення (3). Вихід матриці лавинних фотодіодів (2) зв'язаний з входом підсилювача-дискримінатора (4), вихід якого зв'язаний з входом блока обробки сигналів (5), вихід якого пов'язаний з блоком візуалізації сигналів (6). У варіантному виконанні блок живлення (3) містить блок коректування напруги з урахуванням температури навколишнього середовища (7). Пристрій працює в такий спосіб. У результаті взаємодії радіоактивного випромінювання із зовнішнім середовищем відбувається іонізація і порушення нейтральних атомів і молекул. Ці процеси змінюють фізикохімічні властивості опроміненого середовища. Взявши за основу ці явища, для реєстрації і виміру іонізуючих випромінювань використовують цілий ряд способів, за допомогою яких забезпечується оцінка і контроль величини іонізуючого випромінювання. Заявлена корисна модель являє собою пристрій, що забезпечує контроль і оцінку іонізуючого випромінювання на підставі сцинтиляційного методу. Цей метод ґрунтується на тому, що деякі речовини (сірчистий цинк, йодистий натрій, вольфрамат кальцію, полістирол і ін.) випускають фотони видимого світла при впливі на них іонізуючого випромінювання. Фотони видимого світла вловлюються спеціальним приладом, здатним реєструвати кожен спалах. У відмінності від відомих технічних рішень, де для реєстрації фотонів використаються фотоелектронні помножувачі, у заявленому технічному рішенні використаються лавинні фотодіоди, які об'єднані у світло-сприймаючу матрицю 2. Лавинні фотодіоди 2 являють собою пристрої, у яких при подачі сильного зворотного зсуву, близького до напруги лавинного пробою, відбувається посилення фотоструму за рахунок іонізації генерованого світлом носіїв заряду. Залежно від умов експлуатації, пристрій може бути виготовлений в стаціонарному або мобільному виконанні. Як детектор випромінювання 1 може бути використаний будь-який сцинтилятор, чутливий до іонізуючого випромінювання. Перебуваючи в зоні дії іонізуючого випромінювання, який є фоновим або з'являється в результаті роботи технологічного устаткування, детектор 1 пристрою забезпечує перетворення іонізуючого випромінювання у світловий сигнал. Детектор 1 конструктивно пов'язаний з матрицею лавинних фотодіодів 2. Іонізуюче випромінювання, що впливає на детектор 1, залежно від його інтенсивності перетвориться у світлові сигнали, що надходять на поверхню матриці з лавинних фотодіодів 2, робота якої забезпечується за допомогою блока живлення 3. Залежно від варіантного виконання, блок живлення 3 може бути оснащений додатковим блоком 7, що забезпечує необхідну точність вимірів за рахунок обліку температурного фактора. Це дозволяє знизити ймовірність внесення погрішності і дати максимально об'єктивну оцінку інтенсивності іонізуючого випромінювання. Матриця лавинних фотодіодів 2 перетворить світловий спалах в електричний сигнал. Отриманий електричний сигнал надходить у підсилювач-дискримінатор 4, що підсилює сигнал, що надходить від матриці лавинних фотодіодів 2, при цьому забезпечує фільтрацію сигналів, не пропускаючи фонові шуми. На виході з підсилювача-дискримінатора 4 пристрій передає стійкий сигнал для подальшої його обробки. У блоці обробки 5 отриманий електричний сигнал ідентифікується і рівняється з еталонними сигналами, у результаті чого забезпечується можливість одержання фактичних даних про величину іонізуючого випромінювання. Для цього сигнал про величину іонізуючого випромінювання надходить на блок візуалізації 6. 2 UA 113639 U 5 Як блок візуалізації 6, залежно від виконання пристрою, може бути будь-який пристрій, наприклад, дисплей, самопис і ін. Дослідно-промислові дослідження показали високі експлуатаційні показники роботи пристрою при вимірі іонізуючого випромінювання в широкому діапазоні. Пристрій ефективно працює як у стаціонарному, так і мобільному виконанні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Пристрій для виміру іонізуючого випромінювання, що містить детектор, який пов'язаний із блоком, що фіксує фотони видимого світла, оснащеним блоком живлення, при цьому вихід блока, що фіксує фотони видимого світла, зв'язаний із входом підсилювача-дискримінатора сигналів, що своїм виходом пов'язаний із пристроєм обробки отриманих сигналів, зв'язаним із засобами візуалізації, який відрізняється тим, що блок фіксування фотонів видимого світла виконаний у вигляді матриці лавинних діодів, зв'язаної із входом підсилювача-дискримінатора. 2. Пристрій для виміру іонізуючого випромінювання за п. 1, який відрізняється тим, що блок живлення має блок коректування впливу температурного градієнта. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3