Патент на изобретение №2158009
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЯ
(57) Реферат: Использование: для дистанционного поиска остатков ядерного топлива, например плутония, загрязняющих поверхности в результате аварий или в ходе производственных процессов. Сущность изобретения: детектор включает калибровочный и измерительный детекторы аэроионов, калибровочный альфа-источник, причем калибровочный детектор соединен с калибровочным счетчиком импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной наперед заданного числа, выход – с управляющим входом источника рабочего напряжения, выход которого подключен к калибровочному детектору. Технический результат: обеспечение избирательности регистрации альфа-излучения в присутствии значительного фона от сопутствующих излучений иной природы. 2 ил. Предлагаемое изобретение относится к области радиационной экологии и может быть использовано для дистанционного поиска остатков ядерного топлива, например плутония, загрязняющих поверхности в результате аварий или в ходе производственных процессов. Известно устройство [1] для регистрации альфа-излучения газоразрядным методом в воздушной среде. В устройстве использован открытый на воздух газоразрядный детектор заряженных частиц, выполненный в виде многопроволочного счетчика с плоским катодом, работающего в режиме ограниченной пропорциональности. Такой детектор регистрирует альфа-частицы, создающие ионизацию непосредственно в рабочем объеме, ограниченном катодом и плоскостью, в которой поочередно натянуты потенциальные и анодные нити. Устройство [1] позволяет различать регистрируемые в рабочем объеме частицы по плотности ионизации. Это обусловлено тем, что выходной сигнал генерируется только частицами, возникшими непосредственно в рабочем объеме, ограниченном катодом и плоскостью анодных нитей, поскольку оно не включает в себя средства переноса ионизационных зарядов от места их возникновения в рабочий объем детектора. Известно устройство для дистанционной регистрации альфа-частиц, описанное в патенте [2] и его модификации, представленные в патентах [3-9]. В устройстве [2] использована ионизационная камера с проницаемыми сетчатыми электродами, сквозь которые прокачивается воздух, содержащий аэроионы, возникшие в результате ионизации воздуха альфа-частицами. Детектирование излучения осуществляется путем измерения ионизационного тока между электродами. Модификации устройств, представленных в патентах [3-9], отличаются формой электродов, режимом подачи напряжения на электроды, способом транспортировки ионов в ионизационную камеру, режимом съема и обработки сигналов с выхода усилителя постоянного тока. Технические решения, используемые в устройствах, представленных в патентах [3-9], направлены на повышение эффективности регистрации аэроионов, расширение области применения, снижение стоимости оборудования, например, устройство [5] предназначено для регистрации радона, содержащегося в воздушной пробе, помещенной внутрь рабочего объема детектора. Общим признаком для устройств, представленных в патентах [2-9], является наличие ионизационной камеры, предназначенной для измерения интегрального ионизационного эффекта, произведенного в воздухе излучениями разной природы, т.е. наряду с источниками альфа-излучения регистрируются источники бета- и гамма-излучения. Измерение ионизационного тока не позволяет различать источники излучения разной природы. Таким образом, с помощью устройств [2-9] не осуществляется выделение ионизации от альфа-источников на фоне сопутствующего бета- и гамма-излучения, что является их существенным недостатком. Наиболее близким техническим решением к данному предложению является устройство [2] для дистанционного обнаружения источников альфа-излучения, содержащее измерительный открытый на воздух детектор аэроионов, сопряженный с блоком для переноса аэроионов и подключенный к источнику рабочего напряжения и измерительному счетчику соответственно. Как было отмечено выше, недостатком устройства (2) является измерение им интегрального ионизационного эффекта, произведенного в воздухе излучениями разной природы, т.е. в устройстве не обеспечивается избирательная регистрация альфа-излучения в присутствии значительного фона от сопутствующих излучений иной природы. Техническим результатом предлагаемого устройства является обеспечение избирательности регистрации альфа-излучения в присутствии значительного фона от сопутствующих излучений иной природы. Избирательность является следствием разницы в эффективности дистанционной регистрации ионных сгустков, образующихся на следах частиц с различной ионизирующей способностью. Средняя плотность ионизации на следах альфа-частиц выше, чем на следах электронов, и это является причиной более высокой эффективности регистрации. Под эффективностью здесь понимается вероятность появления хотя бы одного импульса на выходе детектора при появлении в рабочем объеме всех аэроинов, доставленных со следа ионизирующей частицы. Эффективность регистрации связана однозначной зависимостью со скоростью счета импульсов с детекторов. Технический результат в устройстве для дистанционного обнаружения источников альфа-излучения, содержащем измерительный открытый на воздух детектор аэроионов, сопряженный с блоком для переноса аэроионов и подключенный к источнику питания и измерительному счетчику соответственно, достигается тем, что устройство дополнительно содержит компаратор, калибровочный альфа-источник и калибровочный детектор аэроионов, аналогичный измерительному детектору, выполненному газоразрядным, причем калибровочный детектор соединен с калибровочным счетчиком импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с шиной наперед заданного числа, выход – с управляющим входом источника рабочего напряжения, выход которого подключен также к калибровочному детектору. Сущность изобретения заключается в коррекции рабочего напряжения измерительного детектора до оптимальной величины, обеспечивающей значительную разницу (в десятки раз) между эффективностями регистрации ионных сгустков со следов альфа-частиц и электронов. В работе [10] было показано, что при различных значениях атмосферного давления, температуры и влажности воздуха существует диапазон рабочих напряжений, при которых эффективность дистанционной регистрации частицы зависит от плотности ионизации в ионном сгустке, перемещенном с трека ионизирующей частицы к аноду счетчика. Эффективность тем выше, чем выше плотность ионов в сгустке. Ширина диапазона рабочих напряжений составляет величину порядка 10-15 В. Например, при атмосферном давлении 760 Торр, температуре воздуха 20oC и влажности 40% середина упомянутого диапазона приходится на 3900 В. При изменении атмосферного давления в пределах (750-770) Торр, температуры – (14-30)oC и влажности (30 – 90)% диапазон рабочих напряжений остается в пределах (3800 – 4000) В. В указанном диапазоне всегда можно выделить область напряжений шириной 10-15В, в которой эффективность регистрации ионных сгустков со следа альфа-частицы в десятки раз превышает эффективность для сгустков со следами электронов. В предлагаемом устройстве отслеживание эффективности регистрации осуществляется по скорости счета импульсов с калибровочного детектора. Для поддержания оптимального значения рабочего напряжения при изменении упомянутых параметров атмосферы в устройстве периодически осуществляется калибровка, в ходе которой происходит сравнение скорости счета импульсов с выхода калибровочного детектора с заранее заданным значением скорости счета, определяемым активностью калибровочного источника. По результату сравнения компаратором вырабатывается сигнал управления, по которому напряжение на выходе источника рабочего напряжения изменяется таким образом, чтобы уменьшить разницу между измеренным значением скорости счета калибровочного детектора и заданным значением вплоть до достижения их равенства с заданной точностью. Коррекция осуществляется с точностью ![]() ![]() ![]() ![]() 1. СССР, А.С. N 707441 (заявка N 2487326), G 01 T 1/18 от 17.05.1977 г. 2. США, пат. N 5184019 от 2.02.1993 г., 250/380, H 01 J 47/02. 3. США, пат. N 5194737 от 16.03.1993 г., 250/382, G 01 T 1/18. 4. США, пат. N 5187370 от 16.02.1993 г., 250/379, G 01 T 1/185. 5. США, пат. N 5281824 от 25.01.1994 г., 250/380, H 01 J 47/02. 6. США, пат. N 5311025 от 10.05.1994 г., 250/384, G 01 V 5/00. 7. США, пат. N 5525804 от 16.06.1996 г., 250/374, G 01 T 1/02. 8. США, пат. N 5550381 от 27.08.1996 г., 250/380, G 01 T 1/18. 9. США, пат. N 5877502 от 02.03.1999 г., 250/382, G 01 T 1/185. 10. В.П.Мирошниченко, Б.У.Родионов, В.Ю.Чепель “Аэронная регистрация ионизирующих частиц” Письма в ЖТФ, том 15, вып.12, с. 53-54, июнь 1989 г. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 31.12.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003
Извещение опубликовано: 27.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||