RO128069A2 - Procedeu de realizare a detectorului de radiaţii cu presiune tip cameră de ionizare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un detector de radiaţii ionizante, cu presiune tip cameră de ionizare, utilizat în măsurarea activităţii surselor de radiaţii, în câmpuri de radiaţii X şi gamma, cât şi pentru radiaţii alfa şi beta, cu aplicaţii în dozimetrie. Detectorul conform invenţiei este de formă sferică şi este alcătuit dintr-un cadru (1) suport, pe care se află un corp cameră (11), un electrod (2) colector, un electrod (10) de tensiune, un robinet (3) cu ac, un microîntrerupător şi nişte conectori de tensiune, şi are un capac (5) de formă semisferică, pe care este montat un manometru (4) de măsurare a presiunii gazului din interiorul detectorului, iar etanşarea capacului (5) pe corpul camerei (11) se realizează cu un inel (12) O-ring din cauciuc siliconic.

Description

Procedeu de realizare a detectorului de radiații cu presiune tip camera de ionizare

Descrierea invenției

Invenția se referă la un procedeu de realizare a detectorului de radiații cu presiune tip camera de ionizare utilizat in masurarea activitatatii surselor de radiații, atat in câmpuri de radiații X si gamma, cat si pentru radiații alfa si beta, cu aplicații in dozimetrie, in analiza activării cu neutroni si controlul mediului ambiant.

Invenția prezintă detectorul cu presiune tip camera de ionizare, de forma sferica, etanș, in care mediul ionizabil din volumul sensibil este un gaz nobil (Argon, Kripton sau Xenon), la diverse presiuni, in funcție de natura gazului si de condițiile de măsurare date.

Invenția prezintă, din punct de vedere constructiv, conform figurii 1, principalele componente ale detectorului: Cadru suport (1), Electrod colector (2), Robinet cu ac (3), Manometru 0+10 bar (4), Capac cameră (5), Izolatori (6, 8, 9), Calota sferica (7), Electrod de tensiune (10), Corp cameră (11), Inel suport sursa radioactiva (12). Corpul detectorului este de forma sferica, pe care sunt montati electrodul de tensiune, electrodul colector, un robinet de dozare a gazului sub presiune, un microintrerupator si doi conectori de tensiune tip BNC. Capacul detectorului este de forma emisferica pe care este montat un manometru de măsurare a presiunii gazului din interiorul detectorului. In cazul in care se dorește marirea sensibilității, sau a răspunsului detectorului, acesta se cuplează la o instalație de vid si umplere cu gaz nobil la presiune, funcție de aplicația dorita, iar etanșarea capacului pe corpul camerei se realizează cu un inel “O” (oring) din cauciuc siliconic, strângerea facandu-se cu șuruburi, șaibe si piulițe. Piesele izolatoare, sunt realizate din teflon (PTFE) cu rezistivitate electrica foarte mare (p> 10¹⁶Qcm).

Dimensiunile de gabarit ale detectorului sunt: inaltimea: 580 mm, diametrul plăcii de baza: 250 mm, raza sferei interioare: 100 mm, raza sferei exterioare: 115 mm, diametrul total al carcasei camerei de ionizare inclusiv flansa de prindere și etansare: 270 mm, volumul camerei de ionizare: aprox. 4 dm³, iar nașa neta este de aprox. 5 Kg.

Potrivit procedeului conform invenției funcționarea detectorului se bazeaza pe colectarea sarcinilor electrice produse sub forma unui curent de ionizare, in câmp electric, obținute din interactia radiațiilor ionizante cu gazul din volumul sensibil al detectorului. Acest curent de ionizare este proporțional cu activitatea sursei radioactive ce se masoara.

Forma sferica a detectorului prezintă următoarele avantaje:

- asigura simetria volumului de măsurare;

- asigura rezistența mecanica necesara pentru umplerea detectorului la presiuni suficient de mari (pana la 5 - atm.);

- permite atingerea regimului de saturație in funcționarea detectorului, la valori relativ mici, ale tensiunii de polarizare, in condițiile apariției unei densități mari de sarcina de ionizare, datorita presiunii ridicate a gazului.

- creează uniformitatea câmpului electric in volumul sensibil al detectorului.

Procedeul conform Invenției prezintă următoarele avantaje:

- asigura o mare fiabilitate a detectorului in timp;

- asigura o stabilitate foarte buna in timp;

- sensibilitate de detecție mare pentru un volum sensibil relativ mic;

- creșterea sensibilității cu presiunea si tipul gazului de umplere;

Director General IF|N-HH / Nicolae Victor ZAMFIR (λ~ 2 Ο 1 1 - ο 0 4 5 1 - 1 ⁰ “05- 2011 I ^Α

- posibilitatea de schimbare a formei geometrice a electrodului colector, pentru uniformitatea câmpului electric intern si mai buna colectare a sarcinilor din volumul sensibil al detectorului;

- preț de cost scăzut, la o precizie foarte mare de măsurare, datorat materialelor, tehnologiilor de realizare folosite, si a metodelor de măsurare aplicate;

- in geometria prezentata in cadrul invenției, detectorul poate reprezenta un etaloan primar (sau secundar), pentru masurarea in câmp de radiații si cu ajutorul lui se pot determina mărimile dozimetrice: expunerea (X), debitul expunerii (X), activitatea surselor de radiații (A), doza absorbita (D), debitul dozei absorbite (D), atat in câmpuri de radiații X si gamma, cat si pentru radiații alfa si beta;

- in caz de defectare este posibila aducerea la parametrii funcționali inițiali prin reconditionare;

• stabilitatea in timp a detectorului este foarte buna, construcția si realizarea lui este relativ ușoara, iar domeniile de aplicabilitate multiple;

• posibilitatea utilizării acestui tip de detector si in regim diferențial, (sau de impulsuri) care permite marirea numărului de variante constructive, si extinderea domeniului de utilizare;

• rezultatele obținute, sunt in concordanta cu datele asemnatoare din literatura de specialitate.

In conformitate cu condițiile tehnice si tehnologico inițiale impuse, se prezintă mai jos un exemplu de realizare a detectorului conform invenției, in legătură cu Figurai, Figura 2, si Figura 3 care reprezintă:

- Figura 1 - Detectorul de radiații cu presiune tip camera de ionizare;

- Figura 2 - Schema de principiu a detectorului cu gaz sub presiune;

- Figura 3 - Schema bloc de măsură a detectorului cu gaz sub presiune.

Potrivit procedeului conform invenției, se prezintă in continuare un exemplu/set de rezultate obținute cu acest tip de detector, la radiații gama, sub forma unor caracteristici tehnico-functionale, in condiții normale de încercare:

• Curentul mediu de scurgere al camerei de ionizare la U=-2000V:

'scuraere, o™ = 4 X 10'¹⁴ A ± 5% J scurgere/_goov cu devitia standard: σ_τ=0.346χ 10'¹⁴A (pentru un număr de n=200 valori ale curentului de scurgere); a_rel = 0.0865;

• Palierul curbei caracteristice l-V, este cuprins intre: -1200 V t-3000 V+10 %;

• Variația relativa a curentului de ionizare in prezenta sursei de radiații de ²⁴¹ Am, cu A = 600 mCi. ±10% (2.22x1O¹⁰ Bq. ±10%): (_oniz = 2.12 x10'¹³ A±10%;

la tensiunea U = -2000 V, cu deviația standard a_f=0.143x 10’¹³A (pentru n = 200 de măsurări). Considerând un nivel de încredere: P*=95%, pentru n = 200 de valori și k=2.09, ț_oniz =[4.24±0.143] x10'¹³A;

• Variația relativa a curentului de ionizare, cu tensiunea de polarizare, in intervalul: -1200 V + -2000 V: Δ l/l₀ = 0,1%;

• Tensiunea nominala de lucru: - 2000 V± 10%;

• Panta palierului curbei caracteristice definita ca: | = ct. ,< 10’¹⁴ A/100 V;

Director General IFIN-HI

Dr. Nicolae Victor ZAMFI

Claims (1)

1. Revendicare

   Procedeu de realizare a unui detector de radiații ionizante cu presiune tip camera de ionizare, utilizat in masurarea activitatatii surselor de radiații, in câmpuri de radiații X si gamma, cat si pentru radiații alfa si beta, cu aplicații in dozimetrie, in analiza activării cu neutroni si controlul mediului ambiant, caracterizat prin aceea ca, din punct de vedere constructiv principalele componente ale detectorului sunt: Cadru suport (1), Electrod colector (2), Robinet cu ac (3), Manometru 0-10 bar (4), Capac cameră (5), Izolatori (6, 8, 9), Calota sferica (7), Electrod de tensiune (10), Corp cameră (11), Inel suport sursa radioactiva (12). Detectorul este de forma sferica, pe care sunt montati electrodul'de tensiune, electrodul Colector, robinetul de dozare a gazului sub presiune, microintrerupator si conectori de tensiune. Capacul detectorului este de forma emisferica pe care este montat un manometru de măsurare a presiunii gazului din interiorul detectorului. In cazul in care se dorește marirea sensibilității, sau a răspunsului detectorului, acesta se cuplează la o instalație de vid si umple cu gaz nobil (Ar, Kr sau Xe) la presiune, funcție de aplicația dorita, iar etanșarea capacului pe corpul camerei se realizează cu un inel “O” (oring) din cauciuc siliconic. Piesele izolatoare, sunt realizate din teflon (PTFE) cu rezistivitate electrica foarte mare (p > 10¹⁶Ω · cm)