CS232480B1

CS232480B1 - Method of measuring of main direction of ionizing radiation and device to perform the method

Info

Publication number: CS232480B1
Application number: CS831276A
Authority: CS
Inventors: Milos Janu; Miroslav Pesek
Original assignee: Milos Janu; Miroslav Pesek
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS127683A1

Abstract

Způsob měření hlavních směrů ionizujícího záření a zařízení k jeho provádění je určeno pro proměřování expozičních příkonů z hlavních směrů působení ionizujícího záření a k proměřování hlavních směrů působení ionizujícího záření a je tvořeno velkoplošnou polovodičovou diodou s maximální účinností ve směru kolmém na její čelní plochu, kde se generovaný proud nebo napětí zavádí do měřidla proudu nebo napětí. Zařízení k provádění způsobu měření hlavních směrů ionizujícího záření je tvořeno velkoplošnou polovodičovou diodou 1 s účinnou plochou 100 až 4 000 ma, která je uložena ve stínícím prstenci 3 a vývody jsou připojeny k vyhodnocovacímu zařízení s výhodou přístroji na měření proudu nebo napětí 2. Zařízení je možno použít v různých oblastech jaderná techniky všude, kde je nutná proměřovat větší expoziční příkony a hlavní směry působení ionizujícího záření zvláětě u velkých radiačních zdrojů.Method of measuring the main directions of ionizing radiation and equipment for its implementation is intended for measuring exposure rates from the main directions of action of ionizing radiation and to measure the guidelines the effect of ionizing radiation and is formed large area semiconductor diode with maximum efficiency in the direction perpendicular to it the face where the current is generated or voltage is fed to the current or voltage meter. Measurement equipment The main directions of ionizing radiation are formed large area semiconductor diode 1 with an effective area of 100 to 4,000 m, which it is housed in a shield ring 3 and outlets are connected to the evaluation device preferably current measuring devices or voltage 2. The device can be used in a variety of areas of nuclear technology wherever it is greater exposure rates are required and the main directions of action of ionizing radiation especially for large radiation sources.

Description

Vynález se týká způsobu Měřeni hlavních směrů ionizujícího záření a zařízení k jeho provádění a je určen k proměřování expozičního příkonu z hlavních směrů působení ionizujícího záření pomocí velkoplošná polovodičové diody a vyhodnocovacího zařízení.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring the main directions of ionizing radiation and to a device for performing the same, and is intended to measure the exposure power from the main directions of ionizing radiation by means of a large-area semiconductor diode and evaluation device.

Polovodičová dioda může být ne obvodu opatřena přídavným prstencovým stíněním pro zvýšení směrové účinnosti.The semiconductor diode may be provided with an additional ring shield on the circuit to increase directional efficiency.

Pro směrovou detekci ionizujícího zářeni se dosud používají převážně scintilační detektory a plynové GU počítače. Jak GM počítače, tak scintilační detektory jsou především používány pro detekci malých expozičních příkonů, přičemž obecnou nevýhodou Git počítačů je nízká detekční účinnost a nevýrazná směrová citlivost.For the directional detection of ionizing radiation, scintillation detectors and gas GU computers have been used to date. Both GM computers and scintillation detectors are primarily used to detect low exposure rates, with the general disadvantage of Git computers being low detection efficiency and lack of directional sensitivity.

Rovněž scintilační krystaly válcového tvaru nevykazují směrové vlastnosti s výjimkou nízkoenergetického záření gama, detekovaného anorganickými scintilátory s podstatně větším průměrem než výškou scintilátoru.Also, cylindrical-shaped scintillation crystals do not exhibit directional properties except for low-energy gamma radiation detected by inorganic scintillators with a significantly larger diameter than the scintillator height.

Přitom je nutno pro vyhodnocení používat složité elektronické aparatury. Nejběžněji se pro dosažení směrových účinků detektoru používá stínění detektoru. Nevýhodou je ve většině případů značná hmotnost stínění GM počítačů a scintilačních krystalů, nebot je většinou rozměrné a bývá zhotovováno z olova nebo z jiných těžkých kovů.Complex electronic devices must be used for the evaluation. Most commonly, detector shielding is used to achieve directional effects of the detector. The disadvantage is in most cases the considerable weight of the shielding of GM computers and scintillation crystals, because it is usually large and is made of lead or other heavy metals.

Používají se rovněž kompenzační systémy, které sestávají ze dvou detekčních kanálů a vyhodnocuje se rozdíl mezi četnostmi z obou kanálů. Při tomto systému je nutno použít jeden nebo více detektorů, zvyáuje se statistická chyba vlivem rozdílového vyhodnocování četností a jsou obecně větší rozměry detektoru.Compensation systems are also used which consist of two detection channels and the difference between the frequencies of the two channels is evaluated. In this system one or more detectors need to be used, the statistical error increases due to differential frequency evaluation, and the detector dimensions are generally larger.

Podrobněji je problematika směrové detekce záření popsána v přehledném článku PETRA; Radioisotopy 12(3), 327-370 (1976).The issue of directional radiation detection is described in more detail in the review article PETRA; Radioisotopes 12 (3), 327-370 (1976).

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vynález umožňující proměřovat hlavni směry působení ionizujícího záření a proměřování expozičních příkonů z hlavních směrů působení ionizujícího zářeni, jehož podstatou jsou velkoplošné polovodičové PN systémy s vyhodnocovacím zařízením s výhodou přístrojem pro měření generovaného proudu nebo napětí.The aforementioned drawbacks are overcome by the invention making it possible to measure the main directions of ionizing radiation exposure and the measurement of exposure power from the main directions of ionizing radiation exposure, which are based on large-area semiconductor PN systems with an evaluation device, preferably an instrument for measuring current or voltage.

Mohou to být např. mikroampérmetr nebo pikoampérmetr pro proměřování generovaného proudu nebo milivoltmetr nebo mikrovoltmetr pro proměřováni generovaného napětí, popřípadě odpovídající registrační přístroje.They may be, for example, a microamperimeter or a picoamperimeter for measuring the generated current or a millivoltmeter or a microvoltmeter for measuring the generated voltage, or corresponding recording devices.

Příkladné provedeni zařízení k měření hlavních směrů ionizujícího záření je na připojených výkresech, kde na obr. 1 je celkové schéma s diagramem příjmu, na obr. 2 je příčný řez i pohled shora a na obr. 3 je stínící prstenec v řezu.An exemplary embodiment of a device for measuring the main directions of ionizing radiation is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is an overall diagram with an uptake diagram, Fig. 2 is a cross-section and a top view;

Způsob měření hlavních směrů ionizujícího záření se provádí tak, že velkoplošná polovodičová dioda 1 se natočí maximální účinností ve směru kolmém na zdroj ionizujícího záření a generovaný proud nebo napětí se zavede do měřidla proudu nebo napětí 2.The method of measuring the main directions of ionizing radiation is performed by rotating the large-area semiconductor diode 1 with maximum efficiency in a direction perpendicular to the ionizing radiation source and applying the generated current or voltage to the current or voltage meter 2.

Zařízení k provádění způsobu měření hlavních směrů ionizujícího záření je tvořeno oThe device for performing the method of measuring the main directions of ionizing radiation is formed by o

velkoplošnou polovodičovou diodou 1 s účinnou plochou výhodně 100 až 4 000 mm , která je uložena ve stínícím prstenci g tak, aby její čelní plocha byla ve středu stínícího prstence I·a large-surface semiconductor diode 1 with an effective area of preferably 100 to 4,000 mm, which is embedded in the shielding ring g so that its front surface is in the center of the shielding ring I;

Vývody Velkoplošné polovodičové diody 1 jsou připojeny k vyhodnocovacímu zařízení, a výhodou k přístroji na měření proudu nebo napětí g.Leads The large-area semiconductor diodes 1 are connected to an evaluation device, and preferably to a current or voltage meter g.

Velkoplošné polovodičové PN systémy generují proud nebo odpovídající napětí ve svazku ionizujícího záření v závislosti na poloze detektoru vůči směru působení ionizujícího záře ní (obr. 1), neboli tyto polovodičové PN systémy mají různou směrovou účinnost. Navíc je možno směrový efekt ještě zesílit pomocí přídavného stínění např. ve tvaru prstence J (obr. 2a, b).Large-area PN semiconductor systems generate current or corresponding voltage in the ionizing radiation beam depending on the position of the detector relative to the direction of ionizing radiation exposure (Fig. 1), or these semiconductor PN systems have different directional efficiency. In addition, the directional effect can be further enhanced by additional shielding, for example in the form of a ring J (Fig. 2a, b).

Ionizující záření je možno registrovat ve dvou vzájemně kolmých směrech a z rozdílu snáze stanovit hlavní směry působení ionizujícího záření a odpovídající expoziční příkony.Ionizing radiation can be registered in two mutually perpendicular directions and from the difference it is easier to determine the main directions of ionizing radiation exposure and corresponding exposure power.

Podle vynálezu je možno proměřovat hlavní směry působení ionizujícího záření a odpovídající expoziční příkony i u silných radiačních zdrojů, kde se expoziční příkony pohybují kolem 10 aA/kg, kde např. GM počítače nebo podobné systémy není možno vůbec použít.According to the invention, it is possible to measure the main directions of ionizing radiation exposure and the corresponding exposure power even at strong radiation sources, where the exposure power is around 10 aA / kg, where eg GM computers or similar systems cannot be used at all.

Je možno samozřejmě proměřovat hlavní směry působení ionizujícího záření i u podstatně slabších zdrojů záření a to jak u zéření gamu, tak u zářeni beta nebo u urychlených elektronů, v některých případech i u záření protonového hebo u zéření alfa nebo u jiných typů ionizujícího záření.Of course, it is possible to measure the main directions of ionizing radiation exposure even at significantly weaker radiation sources, both in gamma rays and in beta radiation or in accelerated electrons, in some cases in proton or alpha rays or in other types of ionizing radiation.

Přídavné stínění může být v různé formě. Může být např. ve formě jednoduchého tenkého prstence J, který obepíná ploché polovodičové čidlo, .nebo může být ve tvaru koliaétoru 3 a (obr. 3).The additional shield may be in various forms. It may, for example, be in the form of a simple thin ring J that encircles the flat semiconductor sensor, or it may be in the form of a collector 3a (FIG. 3).

Při použití plochého tenkého prstence J je hlavní směr působeni ionizujícího záření možno stanovit na základě určení směru, ve kterém je registrován minimální údaj na polovodičovém čidle, např. je registrován pomocí ampérmetru minimální generovaný proud (obr. !).When using a flat thin ring J, the main direction of ionizing radiation exposure can be determined by determining the direction in which the minimum value is registered on the semiconductor sensor, eg the minimum current generated by the ammeter is registered (Fig.!).

V případě, že se tímto čidlem otáčí a výsledný generovaný proud se snímá na registračním zařízení, lze získat přehled o hlavních směrech působení ionizujícího záření v celé rovině z regi sírovaného záznamu.If this sensor is rotated and the resulting generated current is sensed on the recording device, it is possible to obtain an overview of the main directions of ionizing radiation exposure in the whole plane from the region of the propagated record.

Pokud je použito stínění, které obklopuje z větší části polovodičové čidlo a je ponechán pouze úzký otvor, kterým dopadá ionizující záření na čidlo, je možno vyhodnotit hlavní směr působeni ionizujícího záření na základě určeni směru, ve které® je registrována maximální změna na polovodičovém čidle, např. je registrován pomocí ampérmetru maximální generovaný proud.If a shield is used that surrounds the semiconductor sensor for the most part and leaves only a narrow opening through which the ionizing radiation strikes the sensor, the main direction of ionizing radiation exposure can be evaluated by determining the direction in which the maximum change in the semiconductor sensor is registered. for example, the maximum current generated is registered with an ammeter.

V hlavních směrech působení ionizujícího záření je možno současně stanovovat pomocí vhodné kalibrace intenzitu dopadajícího ionizujícího záření a odpovídající expoziční příkony. Polovodičová čidla je možno používat bu3 jednotlivá, nebo je možno je pro zvýšení účinku uspořádat do plošného souboru, kde budou umístěny vedle sebe (paralelně), nebo je rovněž umístit při měření za sebou.In the main directions of ionizing radiation exposure, the intensity of the incident ionizing radiation and the corresponding exposure power can be simultaneously determined by suitable calibration. The semiconductor sensors can be used either individually, or they can be arranged in a printed circuit board for increased effect, where they will be placed side by side (parallel), or they can also be placed one after another in the measurement.

Eventuální přídavné stínění je potom umístěno kolem souboru těchto polovodičových čidel. S výhodou je možné použít polovodičových prvků, jako jsou velkoplošné křemíkové Pří systémy kontaktované a připojené k dilatačním podložkám nebo i PN systémy s jen vytvořeným kontaktem pomocí niklu (Ni) nebo napařeným zlatém (Au), hliníkem (AI) a podobnými kovy.Any additional shielding is then placed around the array of these semiconductor sensors. Advantageously, it is possible to use semiconductor elements such as large-area silicon-prime systems contacted and connected to expansion pads or even PN systems with only formed contact by nickel (Ni) or by steamed gold (Au), aluminum (Al) and similar metals.

Vzhledem k minimálnímu časovému zpoždění dosahovaných efektů je možno zaznamenat a vyhodnotit údaje s minimální časovou ztrátou a získané výsledky jsou k dispozici téměř okamžitě.Due to the minimal time lag of the effects achieved, it is possible to record and evaluate data with minimal time loss and the results obtained are available almost immediately.

Způsob měření hlavních směrů ionizujícího záření a zařízení k jeho provádění je možno používat pro proměřování a pro stanovování hlavních směrů působení ionizujícího záření » ve velkých ozařovacích radiačních zdrojích.The method of measuring the main directions of ionizing radiation and the apparatus for performing the same can be used to measure and determine the main directions of ionizing radiation exposure in large radiation sources.

Způsob měření hlavních směrů ionizujícího záření a zařízení k jeho provádění je možno současně využívat pro rychlé stanovování expozičních příkonů ve velkých radiačních zdrojích a proměřování radiačního pole těchto zdrojů.The method of measuring the main directions of ionizing radiation and the device for its implementation can be simultaneously used for the rapid determination of exposure wattages in large radiation sources and measurement of the radiation field of these sources.

Je možno rovněž určovat místa, kde se např. nachází zářič, nad nímž byla ztracena kontrola. Vynález může být využit i při lokalizaci míst intenzivního zamoření radioaktivními látkami, pro určení výskytu silných radioaktivních zářičů a pro podobné účely.It is also possible to determine the locations where, for example, the radiator is over which control has been lost. The invention can also be used to locate sites of intense radioactive contamination, to determine the presence of strong radioactive emitters, and for similar purposes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for measuring the main directions of ionizing radiation, characterized in that a large-area diode (1) is used with maximum efficiency in a direction perpendicular to its face and the generated current or voltage is applied to the current or voltage meter (2).

Device for carrying out a method for measuring the main directions of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that it consists of a large-area semiconductor diode (1) with an effective area of, for example, 100 to 4,000 mm * '. so that its front surface is in the center of the shielding ring (3) and the terminals are connected to an evaluation device, preferably a current or voltage measuring device (2).