RU2143711C1 - Detector for registration of ionizing radiation - Google Patents

Detector for registration of ionizing radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2143711C1
RU2143711C1 RU99107455/28A RU99107455A RU2143711C1 RU 2143711 C1 RU2143711 C1 RU 2143711C1 RU 99107455/28 A RU99107455/28 A RU 99107455/28A RU 99107455 A RU99107455 A RU 99107455A RU 2143711 C1 RU2143711 C1 RU 2143711C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scintillator
neutrons
sensitive
gamma
detector
Prior art date
Application number
RU99107455/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.В. Шульгин
Д.В. Райков
В.С. Андреев
О.В. Игнатьев
В.Л. Петров
Ю.Г. Лазарев
Д.Б. Шульгин
Original Assignee
Уральский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уральский государственный технический университет filed Critical Уральский государственный технический университет
Priority to RU99107455/28A priority Critical patent/RU2143711C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2143711C1 publication Critical patent/RU2143711C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: dosimetry of fast and thermal neutrons and gamma-radiation. SUBSTANCE: invention is designed for use in complexes and systems of radiation monitoring. Given detector is manufactured in the form three scintillators in multiple-series connection. External neutron scintillator is made from organic hydrogen-carrying substance sensitive to fast neutrons based on plastic material (CH)n or stilbene (scintillator with well) and scintillation crystal Nal-Tl placed in well of external scintillator in standard container sensitive to gamma radiation. Internal scintillator is based on 6Li-soda-lime glass activated with cerium sensitive to thermal neutrons placed in one case with photoelectric multiplier. Electronic signal processing unit incorporates circuit of time selection of scintillation pulses coming from neutron-sensitive scintillators and from gamma-sensitive scintillator. Detector also includes spectrometric analyzer to process scintillation pulses coming from scintillation crystal Nal-Tl. Detector provides for counting of neutrons and for spectrometric analysis of gamma-quanta. EFFECT: higher capability of separate registration of fast and thermal neutrons. 2 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к области дозиметрии быстрых и тепловых нейтронов и гамма-излучения: особо к области дозиметрии тепловых нейтронов, оно пригодно для использования в комплексах и системах радиационного контроля, предназначенных для обнаружения делящихся материалов (урана, плутония, калифорния и изделий из них), для радиационного обследования ядерных субмарин, подлежащих разборке, для решения задач Госатомнадзора, таможенного контроля, для служб дозиметрической и ядерной безопасности предприятий по переработке ядерного горючего. The device relates to the field of dosimetry of fast and thermal neutrons and gamma radiation: especially to the field of dosimetry of thermal neutrons, it is suitable for use in complexes and radiation monitoring systems designed to detect fissile materials (uranium, plutonium, California and products from them), for radiation inspection of nuclear submarines to be disassembled to solve the problems of Gosatomnadzor, customs control, for dosimetric and nuclear safety services of nuclear fuel processing enterprises.

Известные детекторы ядерных излучений содержат, как правило, датчик и блок электронной обработки сигналов [1-7]. Known nuclear radiation detectors contain, as a rule, a sensor and an electronic signal processing unit [1-7].

Известен детектор нейтронов сцинтилляционного типа с датчиком на базе кристаллов 6LiI-Eu, содержащий изотоп 6Li [1]. Однако такой детектор является гигроскопичным и имеет весьма большую длительность сцинтилляций (1400 нс), что не позволяет обеспечить высокую загрузочную способность детектора, а главное, такой детектор обладает низкой чувствительностью (эффективностью) при регистрации нейтронов на гамма-фоне, поскольку, наряду с нейтронами, детектор одновременно регистрирует и гамма-кванты, сигналы от которых трудно разделимы, поскольку имеют одинаковые спектральные и временные параметры. Кроме того, известный детектор [1] не пригоден для спектрометрии гамма-излучения.Known neutron detector of scintillation type with a sensor based on 6 LiI-Eu crystals containing 6 Li isotope [1]. However, such a detector is hygroscopic and has a very long scintillation time (1400 ns), which does not allow for a high loading capacity of the detector, and most importantly, such a detector has low sensitivity (efficiency) when detecting neutrons on the gamma background, since, along with neutrons, the detector simultaneously records gamma quanta, the signals from which are difficult to separate, since they have the same spectral and temporal parameters. In addition, the known detector [1] is not suitable for spectrometry of gamma radiation.

Известный селективный детектор нейтронов по патенту [2] содержит два датчика, один из которых чувствителен к заряженным частицам и нейтронам, в то время как другой чувствителен только к заряженным частицам; число регистрируемых нейтронов определяется разностным сигналом с этих датчиков, выделяемым с помощью разностной схемы электронного блока. Однако возможность применения такого детектора для регистрации гамма-излучения в патенте [2] не оговорена, и, кроме того, для датчика, чувствительного одновременно к заряженным частицам и нейтронам, эффективность регистрации не может быть высокой. The known selective neutron detector according to the patent [2] contains two sensors, one of which is sensitive to charged particles and neutrons, while the other is sensitive only to charged particles; the number of detected neutrons is determined by the difference signal from these sensors, allocated using the difference circuit of the electronic unit. However, the possibility of using such a detector for detecting gamma radiation in the patent [2] is not stipulated, and, in addition, for a sensor sensitive at the same time to charged particles and neutrons, the registration efficiency cannot be high.

Известный детектор [3] нескольких излучений включает два сцинтилляционных датчика с зеленым и красным свечением, один из которых чувствителен к высокоэнергетическому излучению, а другой - к низкоэнергетическому, и электронный оптический блок регистрации, выделяющий сигналы от датчиков с помощью светофильтров (зеленого и красного) и регистрирующий их с помощью фотодиодов. Такой детектор имеет ограниченные области применения, по данным [3] он пригоден для регистрации рентгеновского излучения с двумя различными энергиями, однако он не пригоден для регистрации нейтронов и одновременно спектрометрии гамма-излучения. The well-known detector [3] of several radiations includes two scintillation sensors with green and red glows, one of which is sensitive to high-energy radiation, and the other to low-energy, and an electronic optical recording unit that emits signals from sensors using filters (green and red) and registering them using photodiodes. Such a detector has limited applications; according to [3], it is suitable for detecting x-rays with two different energies, but it is not suitable for detecting neutrons and at the same time gamma-ray spectrometry.

Известен всеволновой детектор нейтронов [4], датчик которого состоит из 3He счетчиков, чувствительных к тепловым нейтронам, однако такой детектор не пригоден для одновременной регистрации нейтронов и гамма-излучения, не пригоден для спектрометрии гамма-излучения.Known all-wave neutron detector [4], the sensor of which consists of 3 He counters sensitive to thermal neutrons, however, such a detector is not suitable for the simultaneous detection of neutrons and gamma radiation, is not suitable for spectrometry of gamma radiation.

Известен детектор [5], датчик которого представляет собой пластмассовый сцинтилляционный детектор СПС-Т4А, предназначенный для регистрации гамма-излучения и быстрых нейтронов. Детектор имеет следующие характеристики: длительность сцинтиимпульса, создаваемого нейтроном или гамма-квантом, - 8,5 нс; световой выход (УЕСВ по ГОСТ 23077-78) при возбуждении электронами с энергией 662 кэВ, - 0,29; максимум спектра люминесценции 490 нм, диаметр и высота до 50 мм. Однако такой детектор не пригоден для спектрометрии гамма-излучения. A known detector [5], the sensor of which is a plastic scintillation detector SPS-T4A, designed to detect gamma radiation and fast neutrons. The detector has the following characteristics: the duration of the scintillation pulse generated by a neutron or gamma ray is 8.5 ns; light output (UESV according to GOST 23077-78) when excited by electrons with an energy of 662 keV, - 0.29; maximum luminescence spectrum 490 nm, diameter and height up to 50 mm. However, such a detector is not suitable for gamma-ray spectrometry.

Известен детектор надтепловых нейтронов [6], который содержит датчик тепловых нейтронов, защиту от тепловых нейтронов, окружающую этот датчик; замедлитель надтепловых нейтронов, которые проникают через защиту, с тем чтобы эти нейтроны легче поглощались счетчиком. Толщина замедлителя и отношение диаметра счетчика к внешнему диаметру замедлителя таковы, что максимальная скорость счета, которую можно получить, когда счетчик полностью заполняет внутренний диаметр защиты от тепловых нейтронов. Однако известный детектор [6] не позволяет регистрировать гамма-излучение и соответственно не позволяет обеспечить спектрометрию гамма-излучения. A known epithermal neutron detector [6], which contains a thermal neutron sensor, protection against thermal neutrons surrounding this sensor; epithermal neutron moderator, which penetrate the shield so that these neutrons are more easily absorbed by the counter. The thickness of the moderator and the ratio of the diameter of the counter to the outer diameter of the moderator are such that the maximum count rate that can be obtained when the counter completely fills the inner diameter of the thermal neutron shield. However, the known detector [6] does not allow detecting gamma radiation and, accordingly, does not allow spectrometry of gamma radiation.

Известен детектор [7] , аналогичный детектору [5], для регистрации ионизирующего излучения по патенту США. Детектор содержит датчик, в частности сцинтилляционный однокристальный датчик, чувствительный одновременно к нейтронам и гамма-лучам, и блок электронной обработки сигналов, включающий в себя электронную схему селекции для разделения сигналов (импульсов), генерируемых нейтронами и гамма-лучами. Однако любой однокристальный датчик не является оптимальным для одновременной регистрации нейтронов и гамма-лучей, поскольку не обладает достаточно высокой чувствительностью, избирательностью и необходимыми функциональными возможностями. Известный детектор [7] не пригоден для спектрометрии гамма-излучения. A known detector [7], similar to the detector [5], for detecting ionizing radiation according to the US patent. The detector comprises a sensor, in particular a single-chip scintillation sensor that is sensitive to neutrons and gamma rays at the same time, and an electronic signal processing unit that includes an electronic selection circuit for separating signals (pulses) generated by neutrons and gamma rays. However, any single-chip sensor is not optimal for the simultaneous detection of neutrons and gamma rays, since it does not have a sufficiently high sensitivity, selectivity, and the necessary functionality. The known detector [7] is not suitable for spectrometry of gamma radiation.

Из всех известных детекторов для регистрации ионизирующих излучений наиболее близким к заявляемому является детектор, описанный в патенте [8]. Известный детектор [8] содержит датчик и блок электронной обработки сигналов; датчик выполнен в виде последовательно соединенных сцинтилляционного кристалла Bi4Ge3O12, чувствительного к протонному, рентгеновскому, а также α-,β-,γ-излучениям, и световода, выполненного из органического сцинтиллирующего вещества на основе стильбена или пластмассы (CH)n, чувствительного к быстрым нейтронам, фотоэлектронного умножителя преобразующего световые вспышки (сцинтилляции) в электрические сигналы, а блок электронной обработки сигналов включает в себя схему временной селекции сцинтиимпульсов, поступающих в него от α-,β-,γ-сцинтиллятора Bi4Ge3O12, сцинтиллирующего под действием быстрых нейтронов световода. Однако известный детектор [8], будучи чувствителен к быстрым нейтронам, не пригоден для регистрации тепловых нейтронов. Кроме того, устройство [8], в котором используются в качестве α-,β-,γ-сцинтиллятора ортогерманат висмута Bi4Ge3O12, не может обеспечить спектрометрический режим с высоким энергетическим разрешением, поскольку энергетическое разрешение этих кристаллов обычно составляет 15 - 20%, тогда как у кристаллов NaI-Tl оно в 2 - 3 раза лучше и составляет 6 - 8%.Of all the known detectors for detecting ionizing radiation, the detector described in the patent [8] is the closest to the claimed one. The known detector [8] comprises a sensor and an electronic signal processing unit; the sensor is made in the form of a Bi 4 Ge 3 O 12 scintillation crystal connected in series, sensitive to proton, x-ray, as well as α, β, γ radiation, and a fiber made of an organic scintillating substance based on stilbene or plastic (CH) n sensitive to fast neutrons, a photomultiplier that converts light flashes (scintillations) into electrical signals, and the electronic signal processing unit includes a circuit for temporal selection of scintillation pulses coming from α-, β-, γ-scin illyatora Bi 4 Ge 3 O 12 scintillator by fast neutrons fiber. However, the known detector [8], being sensitive to fast neutrons, is not suitable for detecting thermal neutrons. In addition, the device [8], which uses Bi 4 Ge 3 O 12 bismuth orthogermanate as the α, β, γ scintillator, cannot provide a spectrometric mode with high energy resolution, since the energy resolution of these crystals is usually 15– 20%, while in NaI-Tl crystals it is 2–3 times better and amounts to 6–8%.

Предлагаемое устройство обеспечивает регистрацию как быстрых, так и тепловых нейтронов в счетном режиме, а также регистрацию гамма-излучения в спектрометрическом режиме с высоким энергетическим разрешением. Блок-схема заявляемого устройства приведена на чертеже. Заявляемое устройство содержит датчик и блок электронной обработки сигналов. Датчик выполнен в виде трех параллельно-последовательно соединенных сцинтилляторов: внешнего нейтронного сцинтиллятора 1, выполненного из чувствительного к быстрым нейтронам органического водородсодержащего вещества на основе пластмассы (CH)n или стильбена (сцинтиллятор с колодцем), размещенного в нем (в колодце внешнего сцинтиллятора) сцинтилляционного кристалла NaI-Tl 2 в стандартном контейнере, чувствительного к гамма-излучению, и внутреннего сцинтиллятора на основе 6Li-силикатного стекла 3, активированного церием, чувствительного к тепловым нейтронам, и фотоэлектронного умножителя, помещенных в единый корпус 5, а блок электронной обработки сигналов 6 включает схему временной селекции сцинтиимпульсов от нейтроно-чувствительных сцинтилляторов (1 и 3) и от гамма-чувствительного сцинтиллятора (2), а также спектрометрический анализатор для обработки сцинтиимпульсов от сцинтилляционного кристалла NaI-Tl.The proposed device provides registration of both fast and thermal neutrons in the counting mode, as well as the registration of gamma radiation in a spectrometric mode with high energy resolution. A block diagram of the inventive device is shown in the drawing. The inventive device comprises a sensor and an electronic signal processing unit. The sensor is made in the form of three parallel-in-series connected scintillators: an external neutron scintillator 1 made of fast-neutron-sensitive organic hydrogen-containing substance based on plastic (CH) n or a stilbene (scintillator with a well) placed in it (in the well of an external scintillator) of a scintillation a NaI-Tl 2 crystal in a standard container sensitive to gamma radiation and an internal scintillator based on 6 cerium activated Li-silicate glass 3 sensitive to te neutrons, and a photomultiplier placed in a single housing 5, and the electronic signal processing unit 6 includes a scheme for temporal selection of scintillation pulses from neutron-sensitive scintillators (1 and 3) and from a gamma-sensitive scintillator (2), as well as a spectrometric analyzer for processing scintillation pulses from a scintillation crystal NaI-Tl.

Сущность изобретения заключается в том, что внешний нейтронный сцинтиллятор, (выполненный из водородсодержащего вещества, избирательно чувствительного к быстрым нейтронам и регистрирующего их по создаваемым ими световым вспышкам) одновременно является замедлителем быстрых нейтронов, причем толщина внешнего сцинтиллятора 1 выбирается такой, чтобы нейтроны замедлялись до тепловых энергий. Тепловые же нейтроны регистрируются внутренним стеклянным сцинтиллятором 3, содержащим изотоп 6Li. Регистрируются за счет ядерной реакции 6Li(n,α)3H: возникающая в результате этой реакции α-частица вызывает внутри сцинтиллятора световые вспышки. Внутренний нейтронный сцинтиллятор 3 изготовлен из материала (стекла), прозрачного для световых вспышек, поступающих на фотоэлектронный умножитель от внешнего нейтронного сцинтиллятора и от размещенного в колодце кристалла NaI-Tl. Для этих вспышек он играет роль световода. Кристалл NaI-Tl ("утробный" сцинтиллятор) служит для регистрации гамма-квантов.The essence of the invention lies in the fact that an external neutron scintillator (made of a hydrogen-containing substance selectively sensitive to fast neutrons and detecting them by the light flashes created by them) is simultaneously a moderator of fast neutrons, and the thickness of the external scintillator 1 is chosen so that the neutrons are slowed down to thermal energies. Thermal neutrons are detected by an internal glass scintillator 3 containing the 6 Li isotope. They are recorded due to the nuclear reaction 6 Li (n, α) 3 H: the α-particle resulting from this reaction causes light flashes inside the scintillator. The internal neutron scintillator 3 is made of a material (glass) that is transparent to light flashes coming to the photoelectron multiplier from an external neutron scintillator and from a NaI-Tl crystal located in the well. For these flashes, he plays the role of a fiber. The NaI-Tl crystal (uterine scintillator) is used to register gamma rays.

Устройство работает в полях нейтронного и сопутствующего ему и требующего учета и спектрометрического анализа гамма-излучения следующим образом. Под действием быстрых нейтронов, попадающих в объем внешнего сцинтиллятора (из стильбена или прозрачной пластмассы (CH)n), в нем возникают световые вспышки с длиной волны излучения 400-420 нм с длительностью до 2-3 нс. Эти световые вспышки, создаваемые быстрыми нейтронами, поступают через оптические контакты и внутренний стеклянный сцинтиллятор, играющий в данном случае роль световода (с минимальными оптическими потерями), на фотокатод ФЭУ, создавая на выходе его электрические импульсы длительностью 2-3 нс. Быстрые нейтроны, проходя через внешний нейтронный сцинтиллятор и неся радиационные потери в виде световых вспышек (благодаря чему они и регистрируются), теряют свою энергию в основном не за счет этих световых вспышек, а за счет столкновения с ядрами водорода, входящего в состав сцинтилляционного материала, и замедляются. Толщина замедлителя выбирается такой, чтобы быстрые нейтроны перед попаданием во внутренний стеклянный сцинтиллятор были замедлены до тепловых энергий. Тепловые нейтроны поступают во внутренний сцинтиллятор, содержащий радионуклид 6Li в концентрации до 1021 см-3, достаточной для обеспечения высокой эффективности их регистрации в результате ядерной реакции 6Li+n _→ α( 4 2 He)+3H, протекающей на ядрах 6Li и имеющей сечение более 900 барн. Для сравнения укажем, что обычно применяемые для регистрации тепловых нейтронов газоразрядные 3He-счетчики (реакция (n,p) с сечением приблизительно 4000 барн) обладают меньшей общей эффективностью регистрации нейтронов, нежели 6Li-стекла из-за низкой плотности ядер 3He в газовом объеме счетчика. Альфа-частицы реакции 6Li(n,α)3H вызывают во внутреннем силикатном стекле световые вспышки с длинной волны излучения 395 - 400 нм и длительностью 60 нс. Эти световые вспышки поступают через оптический контакт на фотокатод ФЭУ, создавая на его выходе электрические импульсы длительностью 60 нс. Толщину внутреннего стеклянного сцинтиллятора выбирают небольшой: 0,8 - 1 мм, чтобы снизить возможное появление во внутреннем стеклянном сцинтилляторе шумовых гамма-сцинтилляций. Возможное их появление не снижает, однако, отношения сигнал/шум, создаваемого внутренним сцинтиллятором, поскольку эти шумовые гамма-кванты легко дискриминируются электронным блоком обработки информации.The device operates in the fields of neutron and accompanying it and requiring accounting and spectrometric analysis of gamma radiation as follows. Under the action of fast neutrons falling into the volume of an external scintillator (from stilbene or transparent plastic (CH) n ), light flashes arise in it with a radiation wavelength of 400-420 nm with a duration of up to 2-3 ns. These light flashes created by fast neutrons pass through optical contacts and an internal glass scintillator, which in this case plays the role of a light guide (with minimal optical loss), to the photomultiplier photomultiplier tube, generating at the output its electrical pulses of 2-3 ns duration. Fast neutrons passing through an external neutron scintillator and incurring radiation losses in the form of light flashes (which is why they are recorded) lose their energy mainly not due to these light flashes, but due to collision with the nuclei of hydrogen, which is part of the scintillation material, and slow down. The thickness of the moderator is chosen so that fast neutrons before they enter the internal glass scintillator are slowed down to thermal energies. Thermal neutrons enter the internal scintillator containing a 6 Li radionuclide at a concentration of up to 10 21 cm -3 , sufficient to ensure high detection efficiency as a result of the nuclear reaction 6 Li + n _ → α ( 4 2 He) + 3 H, flowing on 6 Li nuclei and having a cross section of more than 900 bar. For comparison, we point out that gas-discharge 3 He counters (reaction (n, p) with a cross section of approximately 4000 barn), which are usually used for detecting thermal neutrons, have lower overall neutron detection efficiency than 6 Li-glass due to the low density of 3 He nuclei in gas volume meter. Alpha particles of the reaction 6 Li (n, α) 3 H cause light flashes in the inner silicate glass with a radiation wavelength of 395 - 400 nm and a duration of 60 ns. These light flashes enter the photomultiplier photomultiplier through an optical contact, creating 60 ns of electrical pulses at its output. The thickness of the inner glass scintillator is chosen small: 0.8 - 1 mm to reduce the possible appearance of noise gamma scintillations in the inner glass scintillator. Their possible appearance does not, however, reduce the signal-to-noise ratio created by the internal scintillator, since these noise gamma-quanta are easily discriminated against by the electronic information processing unit.

Гамма-кванты, испускаемые источником излучения, подлежащим обнаружению и идентификации, легко проникают через водородсодержащий материал внешнего сцинтиллятора и регистрируются с помощью входящего в состав датчика тяжелого кристалла NaI-Tl, размещенного в колодце ("утробе") внешнего сцинтиллятора. Гамма-кванты вызывают в кристалле NaI-Tl световые вспышки длиной волны излучения 410 нм и длительностью τ = 250 нс. Эти световые вспышки (τ = 250 нс) поступают через оптические контакты и внутренний стеклянный сцинтиллятор, играющий для гамма-сцинтилляций роль световода, на фотокатод ФЭУ, создавая на выходе его электрические импульсы длительностью 250 нс. The gamma rays emitted by the radiation source to be detected and identified easily penetrate the hydrogen-containing material of the external scintillator and are recorded using the NaI-Tl heavy crystal contained in the well ("womb") of the external scintillator. Gamma rays cause light flashes in a NaI-Tl crystal with a wavelength of 410 nm and a duration of τ = 250 ns. These light flashes (τ = 250 ns) pass through optical contacts and an internal glass scintillator, which plays the role of a light guide for gamma scintillations, to the photomultiplier of the PMT, creating its output electric pulses of 250 ns duration.

Таким образом, когда нейтронное и гамма-излучение провзаимодействует с чувствительными элементами (сцинтилляторами) датчика, на блок электронной обработки информации с ФЭУ будут поступать три группы сигналов, различающихся по длительности. Одна группа сигналов, связанная с быстрыми нейтронами, будет иметь малую длительность не выше 3-5 нс, вторая группа сигналов, связанная с регистрацией тепловых нейтронов, будет иметь длительность ≈60 нс и, наконец, третья группа сигналов, обусловленная гамма-квантами, имеет длительность ≈250 нс. Эти группы сигналов разделяются схемой временной селекции. Выделенная группа сигналов с длительностью 250 нс поступает на спектрометрический блок-анализатор, позволяющий определить спектр энергий регистрируемого гамма-излучения, слабые дополнительные сигналы от гамма-квантов, возникающие во внешнем водородсодержащем сцинтилляторе с длительностью сцинтиимпульсов 3 нс, легко дискриминируются. Таким образом, устройство обеспечивает счет нейтронов и спектрометрический анализ гамма-квантов. Thus, when neutron and gamma radiation interacts with the sensor’s sensitive elements (scintillators), three groups of signals with different durations will arrive at the electronic information processing unit with a PMT. One group of signals associated with fast neutrons will have a short duration of no more than 3-5 ns, the second group of signals associated with the registration of thermal neutrons will have a duration of ≈60 ns, and, finally, the third group of signals due to gamma rays has Duration ≈250 ns. These signal groups are separated by a time selection circuit. A selected group of signals with a duration of 250 ns is fed to a spectrometric block analyzer, which makes it possible to determine the energy spectrum of the detected gamma radiation, weak additional signals from gamma rays arising in an external hydrogen-containing scintillator with a scintillation duration of 3 ns are easily discriminated. Thus, the device provides a neutron count and spectrometric analysis of gamma rays.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является возможность как раздельной регистрации быстрых и тепловых нейтронов, так и определения суммарного количества быстрых и тепловых нейтронов от подлежащих обнаружению источников нейтронов сложного спектрального состава, в том числе соответствующего спектру деления делящихся материалов. An additional advantage of the proposed device is the possibility of both separate registration of fast and thermal neutrons, and the determination of the total number of fast and thermal neutrons from the neutron sources of complex spectral composition to be detected, including the corresponding fission spectrum of fissile materials.

Литература
1. Акимов Ю.К. Сцинтилляционные методы регистрации частиц больших энергий. Изд. МГУ, Москва, 1963.
Literature
1. Akimov Yu.K. Scintillation methods for detecting high-energy particles. Ed. Moscow State University, Moscow, 1963.

2. Селективный детектор нейтронов. Патент США N 3688118, G 01 T 1/00, 1/20, 1972. 2. Selective neutron detector. U.S. Patent 3,688,118, G 01 T 1/00, 1/20, 1972.

3. Детектор нескольких излучений. Заявка ЕВП (EP) N 0311503, G 01 T 1/00, 1/20, 1989. 3. The detector of several emissions. Application EPU (EP) N 0311503, G 01 T 1/00, 1/20, 1989.

4. Иванов В.И. Курс дозиметрии. Москва, Энергоатомиздат, 1988, 399 с. 4. Ivanov V.I. Dosimetry course. Moscow, Energoatomizdat, 1988, 399 p.

5. Пластмассовый сцинтилляционный детектор СПС-Т4А. Сухуми. Рекламный листок Сухумского физико-технического института, 1990. 5. Plastic scintillation detector SPS-T4A. Sukhumi. A leaflet of the Sukhumi Institute of Physics and Technology, 1990.

6. Детектор надтепловых нейтронов. Патент США N 4241253б G 01 T 3/00, 1980. 6. The epithermal neutron detector. U.S. Patent 4,242,253b G 01 T 3/00, 1980.

7. Прибор для измерения нейтронов и гамма-лучей. Патент США N 4482808, G 01 T 3/06, 1984. 7. A device for measuring neutrons and gamma rays. U.S. Patent 4,482,808, G 01 T 3/06, 1984.

8. Детектор для регистрации ионизирующих излучений. Патент РФ N 2088952. Опубл. 27.08.97, Бюл. N 24. 8. A detector for detecting ionizing radiation. RF patent N 2088952. Publ. 08/27/97, Bull. N 24.

Claims (3)

1. Детектор для регистрации ионизирующих излучений, нейтронов и гамма-квантов, содержащий датчик и блок электронной обработки информации, включающий схему временной селекции сцинтиимпульсов, отличающийся тем, что для регистрации быстрых и медленных нейтронов на фоне одновременно регистрируемого сопутствующего гамма-излучения датчик выполнен в виде трех параллельно-последовательно соединенных сцинтилляторов: внешнего нейтронного сцинтиллятора, выполненного из чувствительного к быстрым нейтронам водородсодержащего вещества на основе пластмассы (CH)n или стильбена; сцинтиллятора Nal-Tl, чувствительного к гамма-излучению, размещенного в колодце внешнего сцинтиллятора; внутреннего стеклянного сцинтиллятора, чувствительного к тепловым нейтронам, и фотоэлектронного умножителя, помещенных в единый корпус, а блок электронной обработки сигналов дополнительно включает спектрометрический анализатор сцинтиимпульсов, поступающих в него от сцинтилляционного кристалла Nal-Tl.1. A detector for detecting ionizing radiation, neutrons and gamma rays, comprising a sensor and an electronic information processing unit, including a temporal selection of scintillation pulses, characterized in that for detecting fast and slow neutrons against a background of simultaneously detected accompanying gamma radiation, the sensor is made in the form three parallel-series connected scintillators: an external neutron scintillator made of a hydrogen-containing substance sensitive to fast neutrons based on ve plastics (CH) n or stilbene; a gamma-sensitive Nal-Tl scintillator located in a well of an external scintillator; an internal glass scintillator sensitive to thermal neutrons, and a photomultiplier placed in a single housing, and the electronic signal processing unit additionally includes a spectrometric analyzer of scintillation pulses coming from a Nal-Tl scintillation crystal. 2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что толщина внешнего сцинтиллятора из водородосодержащего материала выбирается достаточной для того, чтобы проходящие через сцинтиллятор быстрые нейтроны замедлялись до тепловых энергий. 2. The detector according to claim 1, characterized in that the thickness of the external scintillator from the hydrogen-containing material is selected sufficient so that fast neutrons passing through the scintillator are slowed down to thermal energies. 3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что в качестве внутреннего сцинтиллятора, чувствительного к тепловым нейтронам, используют литийсиликатное стекло, активированное церием, содержащее изотоп 6Li в количестве до 1022см-3, достаточном для эффективной регистрации тепловых нейтронов.3. The detector according to claim 1, characterized in that cerium activated lithium silicate glass containing 6 Li isotope in an amount of up to 10 22 cm -3 is sufficient for effective detection of thermal neutrons as an internal scintillator sensitive to thermal neutrons.
RU99107455/28A 1999-04-06 1999-04-06 Detector for registration of ionizing radiation RU2143711C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107455/28A RU2143711C1 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Detector for registration of ionizing radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107455/28A RU2143711C1 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Detector for registration of ionizing radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2143711C1 true RU2143711C1 (en) 1999-12-27

Family

ID=20218403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99107455/28A RU2143711C1 (en) 1999-04-06 1999-04-06 Detector for registration of ionizing radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2143711C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004029601A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-08 Avdeichikov Vladimir Vladimiro Labelled neutron generator
US8102251B2 (en) 2005-09-06 2012-01-24 Infraegis, Inc. Threat detection and monitoring apparatus with integrated display system
WO2020014765A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 Polimaster Ltd. Gamma and neutron radiation detection unit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004029601A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-08 Avdeichikov Vladimir Vladimiro Labelled neutron generator
US8102251B2 (en) 2005-09-06 2012-01-24 Infraegis, Inc. Threat detection and monitoring apparatus with integrated display system
RU2482544C2 (en) * 2005-09-06 2013-05-20 Инфрегис, Инк. Apparatus for detecting and monitoring hazard with built-in display system
WO2020014765A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 Polimaster Ltd. Gamma and neutron radiation detection unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7388206B2 (en) Pulse shape discrimination method and apparatus for high-sensitivity radioisotope identification with an integrated neutron-gamma radiation detector
US6876711B2 (en) Neutron detector utilizing sol-gel absorber and activation disk
RU2501040C2 (en) Apparatus and method for detecting neutrons using neutron-absorbing calorimetric gamma detectors
US20050105665A1 (en) Detection of neutrons and sources of radioactive material
RU2502088C2 (en) Apparatus and method for neutron detection by capture-gamma calorimetry
CA2648767A1 (en) Neutron and gamma ray monitor
Konijn et al. A high resolution, large volume Ge (Li) NaI (Tl) compton-suppression spectrometer
EA038969B1 (en) Gamma and neutron radiation detection unit
US8232530B2 (en) Solid state neutron detector
Reeder Neutron detection using GSO scintillator
RU2189057C2 (en) Scintillation detector of neutron and gamma radiation
JPH05341047A (en) Effective method for simultaneous measuring of alpha and beta@(3757/24)gamma) ray and associate sensor
RU2143711C1 (en) Detector for registration of ionizing radiation
Roedel Low-level-γ-spectroscopy by β-γ-coincidence techniques
US10191161B1 (en) Device and method for the location and identification of a radiation source
RU2259573C1 (en) Scintillation detector for fast and thermal neutrons
RU2158011C2 (en) Neutron and gamma-ray recording detector
JP2012242369A (en) Radiation detector
Palazzolo et al. A beta spectrometer for monitoring environmental matrices
RU2272301C1 (en) Scintillating neutron detector
RU2347241C1 (en) Detector for recording of ionising radiation
Paulus et al. Enhancement of peak-to-total ratio in gamma-ray spectroscopy
RU2088952C1 (en) Ionizing radiation detector
RU2231809C2 (en) Detector of neutron-and gamma-radiations
RU2412453C2 (en) Scintillation counter of neutrons

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050407