Детектор ионизирующих излучений и заряженных частиц

(51)6 01 1/28 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Ахметов Келис Мауленулы Токенова Жанат Жумагазиевна Шинке Аргынгазы(73) Институт ядерной физики Национального ядерного центра Республики Казахстан(54) ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к области измерения малых потоков ионизирующего излучения и может быть использовано в мониторинге радиоактивного излучения окружающей среды, радиоэкологии, технике экспериментальной ядерной физики, а также в других областях науки и техники, где имеется необходимость обнаружения слабых потоков ионизирующего излучения от образцов. Предложен компактный малофоновый детектор с высокой эффективностью регистрации. Детектор ионизирующих излучений и заряженных частиц содержит две микроканальные пластины с изолирующими шайбами между ними и между коллектором, медные контакты и делитель напряжения. В устройстве используются две сборки, каждая из которой, состоящая из двух микроканальных пластин с изолирующими шайбами между ними и между коллектором, расположены друг против друга и включены в схему антисовпадения. 9368 Изобретение относится к области измерения малых потоков ионизирующего излучения и может быть использовано в мониторинге радиоактивного излучения окружающей среды, радиоэкологии, технике экспериментальной ядерной физики, а также в других областях науки и техники, где имеется необходимость обнаружения слабых потоков ионизирующего излучения от образцов. Известна установка с малым фоном для измерения бета-активности УМФ-1500 М (Дозиметрическая, радиометрическая и электронно-физическая аппаратура и ее элементы. М. Атомиздат, 1968, с. 93), содержащая камеру из одного сменного рабочего детектора и 17 дополнительных счетчиков, расположенных вокруг детектора, образуя цилиндрическую полость, и включенных в схему антисовпадения с основным детектором для уменьшения фона от космического излучения. Режим работы схемы антисовпадения выбирается таким, чтобы из общего фона рабочего детектора вычитался фон от внешнего излучения, которое проходит одновременно через рабочий и дополнительные детекторы. Для дальнейшего уменьшения фона от окружающей среды используется свинцовый экран толщиной 50 мм. Собственный фон установки при отсутствии внешнего гамма-облучения составляет более 0,05 имп/сек. Эффективность регистрации излучений от образцов близка к 50 . В основном используются протяженные источники. Установка имеет ряд недостатков. Это значительная длительность импульсов (10-4-10-6 сек) с используемых счетчиков, которая приводит к просчетам при измерении активных образцов, увеличивая погрешность таких измерений. Наряду с этим устройство имеет большие габариты 280 х 304 х 880 мм и вес - 300 кг, что обусловливает эксплуатацию установки только в стационарных условиях. Известны детекторы частиц (Грунтман М.А. Координатно-чувствительные детекторы на основе микроканальных пластин // Приборы и техника эксперимента. М. Наука, 1984,1, с. 14-29), содержащие конвертор, сборки из двух последовательно установленных микроканальных пластин (МКП) и коллектора. Несмотря на сравнительно короткие импульсы (на 3-5 порядков лучше) относительно счетчиков, применяемых в установке с малым фоном УМФ-1500 М, недостатком этих детекторов является низкая эффективность регистрации, не превышающая 50 , и относительно высокий собственный фон (0,2-1 имп/сек). Известны детекторы частиц и ионизирующего излучения (Горн Л.С., Хазанов Б.И. Позиционночувствительные детекторы. М Энергоиздат, 1982, с. 47-51), основанные на регистрации вторичных продуктов, образуемых при прохождении исследуемых частиц через вещество. В частности, к таковым относится и микроканальные пластины, при применении которых на коллекторе регистрируют возникающие в микроканалах под действием падающих частиц вторичные эмиссионные электроны. Недос 2 татком этих детекторов является невысокая эффективность регистрации и значительный фон. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является детектор заряженных частиц и излучений (а. с. СССР 856299,01 Т 5/02,1982), содержащий коллектор, делитель напряжения, микроканальную пластину и расположенный на одной из ее торцовых поверхностей высокоэффективный эмиттер с высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии. Недостатком этого детектора является также большой собственный фон и низкая эффективность регистрации излучений от образцов. Задачей изобретения является создание компактного малофонового детектора с высокой эффективностью регистрации. Это достигается тем, что в детекторе ионизирующих излучений и заряженных частиц, содержащем две микроканальные пластины с изолирующими шайбами между ними и между коллектором,медные контакты и делитель напряжения, используются две сборки, каждая из которой, состоящая из двух микроканальных пластин с изолирующими шайбами между ними и между коллектором, расположены друг против друга и включены в схему антисовпадения. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого детектора ионизирующих излучений и заряженных частиц. Устройство конструктивно состоит из двух частей. В нижней части по рисунку расположены две микроканальные пластины 2 и коллектор 4, разделенные между собой изолирующими шайбами 6. На металлизированные поверхности каждой МКП приложены с двух сторон тонкие контакты 8 из медной фольги. В верхней части по рисунку показаны элементы аналогичной сборки детектора, состоящие из двух МКП 3, изолирующих шайб 5, коллектора 7 и контактов из медной фольги 8 предлагаемого устройства. Зазоры между пластинами составляют 0,21,0 мм, а между МКП и коллектором - 0,5-1,0 мм. Таким образом, каждая сборка, являющаяся собственно детектором, имеет толщину, не превышающую 5-10 мм. В пространстве между детекторами располагается образец 1. Микроканальные пластины, обращенные на это пространство, являются входными, и вторичные электроны, рожденные на их входе в результате взаимодействия частиц, дают,в конечном счете, умножаясь в каналах на выходе в коллектор, соответствующие регистрируемые импульсы, которые снимаются через разделительные высоковольтные емкости 11 и 12. Требуемое для работы устройства распределение напряжения создается посредством делителя напряжения 9 и 10. Устройство функционирует следующим образом. Подавляющее большинство внешних фоновых частиц, проходя через обе сборки детектора, регистрируются в каждой из них. Так как эти сборки детектора включены в схему антисовпадения, в этом случае величина амплитуды результирующего импульса 9368 равна нулю, то вычитается фоновое излучение. Короткая длительность выходных импульсов позволяет получать высокую избирательность схемы антисовпадения, что расширяет диапазон измеряемой активности с образцов. Эффективность предлагаемого устройства зависит от расстояния между сборками детектора и может быть близка к 100 , превышая почти в два раза по сравнению с известными устройствами. Частота фоновых импульсов не превышает 0,05 имп/сексм 2. В целом толщина устройства не больше 20-50 мм, а ширина и длина не превышает 100 мм. Для дальнейшего уменьшения фона имеется возможность применения защитного экрана из тяжелого металла, незначительно, на 20-50 мм увеличивающий его габариты. Таким образом, увеличивая эффективность регистрации по сравнению с известными устройствами в два раза и обладая фоновыми характеристиками, сравнимыми с установкой с малым фоном для бета-активности УМФ 1500 М, предлагаемое устройство имеет значительно меньшие размеры и вес относительно нее. Другим преимуществом предлагаемого устройства является и то, что в нем можно использовать образцы с большой площадью, что позволяет, в свою очередь, уменьшить время набора информации и достаточно быстро получить данные об исследуемом источнике излучений. Предлагаемое устройство особенно полезно при определении активности образцов в полевых условиях, так как, обладая характеристиками, не уступающими известному, является переносным, компактным и экономичным и обладает эффективностью регистрации, в два раза превышающей эффективность регистрации известного устройства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Детектор ионизирующих излучений и заряженных частиц, содержащий две микроканальные пластины и коллектор с изолирующими шайбами между ними и между коллектором, медные контакты и делитель напряжения, отличающийся тем, что детектор составлен из двух сборок, каждая из которых состоит из двух микроканальных пластин с изолирующими шайбами между ними и между коллектором, расположенных друг против друга и включенных в схему антисовпадения.