RU104733U1 - DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM - Google Patents

DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM Download PDF

Info

Publication number
RU104733U1
RU104733U1 RU2010150660/28U RU2010150660U RU104733U1 RU 104733 U1 RU104733 U1 RU 104733U1 RU 2010150660/28 U RU2010150660/28 U RU 2010150660/28U RU 2010150660 U RU2010150660 U RU 2010150660U RU 104733 U1 RU104733 U1 RU 104733U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
chamber
converters
camera
registration
Prior art date
Application number
RU2010150660/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Жанакаитович Залиханов
Рашид Сагидович Бозиев
Original Assignee
ООО "Плазма"
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 ООО "Плазма" filed Critical ООО "Плазма"
Priority to RU2010150660/28U priority Critical patent/RU104733U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU104733U1 publication Critical patent/RU104733U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Детектор для координатной регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов, содержащий многопроволочную пропорциональную камеру и два слоя конверторов из металлической фольги, расположенных по обе стороны камеры, отличающийся тем, что конверторы составлены из полосок фольги длиной, равной чувствительной высоте камеры, при этом полоски фольги натянуты в вертикальном направлении с малым шагом вдоль ширины камеры под острым углом относительно направления движения гамма-кванта, причем камера оснащена спектросмещающими световодами для регистрации электролюминесцентных сигналов от дрейфующих электронов. A detector for coordinate registration of x-ray radiation and annihilation gamma rays, comprising a multiwire proportional chamber and two layers of metal foil converters located on both sides of the chamber, characterized in that the converters are composed of foil strips with a length equal to the sensitive height of the chamber, while the foil strips stretched in a vertical direction with a small step along the width of the camera at an acute angle relative to the direction of movement of the gamma ray, and the camera is equipped with a spectroscope for registration of optical fibers electroluminescent signals from drifting electrons.

Description

Предложение относится к технике измерения координаты взаимодействия рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов в веществе и может быть использовано в медицине, биологии и в рентгенографии промышленных изделий.The proposal relates to techniques for measuring the coordinates of the interaction of x-rays and annihilation gamma rays in a substance and can be used in medicine, biology, and in the radiography of industrial products.

В настоящее время известны приборы-коллиматоры, используемые совместно с газонаполненными многопроволочными пропорциональными камерами [А.Р.Jeavons, С.Gate. The Proportional Chamber Gamma-Gamma. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1975, v.NS-22, N 1, p.640; Ю.В.Заневский. Проволочные детекторы элементарных частиц. М. Атомиздат, 1978].Currently known devices, collimators used in conjunction with gas-filled multi-wire proportional cameras [A.P. Jeavons, C. Gate. The Proportional Chamber Gamma-Gamma. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1975, v. NS-22, N 1, p. 640; Yu.V. Zanevsky. Elemental particle detectors. M. Atomizdat, 1978].

В этих приборах дрейфовое пространство перед камерой заполняется твердыми конверторами, имеющими каналы. Каналы коллиматора могут быть круглыми или квадратными диаметром от 0,8 мм до 3 мм. Фотоэлектроны, образованные при взаимодействии γ-квантов со стенками конвертора-коллиматора, дрейфуют по каналам под действием электрического поля в чувствительную область камеры.In these devices, the drift space in front of the camera is filled with solid converters with channels. The collimator channels can be round or square with a diameter of 0.8 mm to 3 mm. Photoelectrons formed by the interaction of γ-quanta with the walls of the converter-collimator drift through the channels under the influence of an electric field into the sensitive region of the chamber.

Существенным недостатком прибора является то, что пространственное разрешение детектора определяется шагом каналов. С увеличением энергии γ-квантов более 50 кэВ из-за поглощения в конверторах фотоэлектронов эффективность регистрации падает до 10%. В целом, подобные детекторы имеют довольно сложную конструкцию, низкое пространственное разрешение и не обеспечивают высокой эффективности регистрации, что приводит к использованию больших доз облучения на единицу площади исследуемого объекта.A significant disadvantage of the device is that the spatial resolution of the detector is determined by the channel spacing. With an increase in γ-ray energy of more than 50 keV due to absorption in photoelectron converters, the detection efficiency drops to 10%. In general, such detectors have a rather complicated design, low spatial resolution and do not provide high detection efficiency, which leads to the use of large doses of radiation per unit area of the investigated object.

Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому результату является конструкция детектора для координатной регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов, содержащего многопроволочную пропорциональную камеру и два слоя конверторов из металлической фольги, расположенных по обе стороны камеры. [J.Е. Bateman and J.F.Connolly. AMWPC gamma camera for imaging 99mTc radionuclide distributions. RL 77-031/B, 1977]. Используемый в приборе материал зависит от энергии излучения, а эффективность регистрации определяется вероятностью вылета фотоэлектронов из фольги катода. При сборке, состоящей из 25 пропорциональных камер с катодами из оловянной фольги толщиной 30 мкм, эффективность регистрации γ-квантов с энергией Eγ=140 кэВ составляет всего 16.5%.The closest technical solution in essence and the achieved result is the design of a detector for coordinate registration of x-rays and annihilation gamma rays, containing a multi-wire proportional camera and two layers of metal foil converters located on both sides of the camera. [J.E. Bateman and JFConnolly. AMWPC gamma camera for imaging 99m Tc radionuclide distributions. RL 77-031 / B, 1977]. The material used in the device depends on the radiation energy, and the detection efficiency is determined by the probability of the release of photoelectrons from the cathode foil. In an assembly consisting of 25 proportional chambers with tin foil cathodes 30 μm thick, the detection efficiency of γ quanta with an energy E γ = 140 keV is only 16.5%.

Существенные недостатки прототипа проявляются в низкой эффективности регистрации рентгеновского излучения в диапазоне энергий Eγ=(50÷200) кэВ ввиду неправильного положения конверторов относительно направления γ-квантов, которое противоречит процессу фотоэффекта, благодаря которому γ-квант регистрируется в камере.Significant disadvantages of the prototype are manifested in the low efficiency of X-ray detection in the energy range E γ = (50 ÷ 200) keV due to the incorrect position of the converters relative to the direction of γ-quanta, which contradicts the photoelectric effect, due to which the γ-quantum is detected in the camera.

Пучок γ-квантов, проходя через вещество, ослабляется по экспоненциальному законуA beam of gamma rays passing through matter is attenuated exponentially

N=N0·e-µx,N = N 0 · e -µx ,

где N0 - число γ-квантов в первоначальном пучке; N - число γ-квантов, прошедших слой вещества толщиной x; µ - линейный коэффициент ослабления (в см2г-1).where N 0 is the number of γ-quanta in the initial beam; N is the number of gamma rays passing through a layer of matter with thickness x; µ is the linear attenuation coefficient (in cm 2 g -1 ).

Линейный коэффициент ослабления µ связан с полным сечением σ рассеяния или поглощения на один атом вещества выражениемThe linear attenuation coefficient µ is related to the total cross section σ of scattering or absorption per atom of a substance by the expression

µ=n·σ,μ = n

где n - число атомов поглотителя в 1 см3, а σ - измеряется в см2.where n is the number of atoms of the absorber in 1 cm 3 and σ is measured in cm 2 .

Если энергия пучка квантов ≤511 кэВ, то он ослабляется в результате фотоэлектрического поглощения, при этом для существенного ослабления потока γ-квантов необходимо использовать большие толщины конверторов. Поглощение существенно усиливается, если вещество конвертора имеет большой атомный номер. Однако образующиеся при этом фотоэлектроны из-за низкой энергии и высоких ионизационных потерь не способны в таких условиях выйти из вещества и попасть в чувствительный газ детектора, - это определяет недостоверность показаний.If the energy of the quantum beam is ≤511 keV, then it is attenuated as a result of photoelectric absorption, and in order to significantly attenuate the flux of γ-rays, it is necessary to use large thicknesses of the converters. Absorption is significantly enhanced if the converter material has a large atomic number. However, photoelectrons formed in this case, due to low energy and high ionization losses, are not able under these conditions to leave the substance and get into the sensitive gas of the detector - this determines the unreliability of the readings.

Технической задачей и положительным результатом заявляемого детектора является устранение указанных недостатков и повышение эффективности регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов газонаполненными координатными детекторами, повышение точности измерения координаты точки взаимодействия γ-квантов в конверторе.The technical task and the positive result of the claimed detector is to eliminate these drawbacks and increase the efficiency of registration of x-rays and annihilation gamma-quanta with gas-filled coordinate detectors, increase the accuracy of measuring the coordinates of the interaction points of γ-quanta in the converter.

Указанная задача и технический результат достигаются за счет того, что детектор для координатной регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов, содержащий многопроволочную пропорциональную камеру и два слоя конверторов из металлической фольги, расположенных по обе стороны камеры, при этом конверторы составлены из полосок фольги длиной, равной чувствительной высоте камеры, при этом полоски фольги натянуты в вертикальном направлении с малым шагом вдоль ширины камеры под острым углом относительно направления движения гамма-кванта, причем камера оснащена спектросмещающими световодами для регистрации электролюминесцентных сигналов от дрейфующих электронов.This task and technical result are achieved due to the fact that the detector for coordinate registration of x-rays and annihilation gamma rays, containing a multiwire proportional chamber and two layers of metal foil converters located on both sides of the chamber, while the converters are made up of foil strips of length equal to the sensitive height of the chamber, while the foil strips are stretched in the vertical direction with a small step along the width of the chamber at an acute angle relative to the direction of zheniya gamma quantum, wherein the camera is equipped with optical fibers for wavelength-registration electroluminescent signals from drifting electrons.

Описываемый детектор раскрывается на прилагаемых графических материалах, где:The described detector is disclosed on the attached graphic materials, where:

на фиг.1 изображена принципиальная конструктивная схема предлагаемого детектора;figure 1 shows a schematic structural diagram of the proposed detector;

на фиг.2 - упрощенная схема детектора на фиг.1;figure 2 is a simplified diagram of the detector of figure 1;

на фиг.3 - схема распределения фотоэлектронов в детекторе;figure 3 - distribution of photoelectrons in the detector;

на фиг.4 - процесс сборки технической и электронной схем детектора;figure 4 - the assembly process of technical and electronic circuits of the detector;

на фиг.5 - общий вид детектора в сборе.figure 5 is a General view of the detector assembly.

Детектор для координатной регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов содержит многопроволочную пропорциональную камеру 1, два слоя конверторов 2 и 3, выполненных из металлической фольги и расположенных по обе стороны камеры. Указанные конверторы составлены из полосок 4, 5 фольги, длина их выбрана равной чувствительной высоте камеры 1; полоски натянуты в вертикальном направлении и с малым шагом вдоль ширины камеры под острым углом относительно направления движения гамма-кванта. Камера оснащена катодными 6 и анодными 7 элементами в виде натянутых катодных и анодных проволок, при этом проволоки первого катода 8 натянуты в направлении перпендикулярном к направлению анодных проволок 9, а второго катода 10 - параллельно анодным проволокам. В детекторе для определения места взаимодействия гамма-кванта и повышения эффективности гамма-гамма совпадений используют спектросмещающие световоды 11, регистрирующие электролюминесцентный сигнал от дрейфующих электронов, возникающих в результате срабатывания рентгеновского излучателя 12; заряды регистрируют зарядово-чувствительными усилителями 13, 14, далее, обработкой сигналов с помощью компьютера (на чертеже не показан) определяют горизонтальную "X" и вертикальную "У" координаты точки взаимодействия гамма-кванта в конверторе 2-3 с учетом углового распределения (фиг.3) фотоэлектронов и с учетом различных значений скоростей, длины пути гамма-кванта в технической схеме детектора.The detector for coordinate registration of x-rays and annihilation gamma-quanta contains a multiwire proportional chamber 1, two layers of converters 2 and 3, made of metal foil and located on both sides of the camera. These converters are composed of strips 4, 5 foil, their length is chosen equal to the sensitive height of the chamber 1; the strips are stretched in the vertical direction and with a small step along the width of the chamber at an acute angle relative to the direction of movement of the gamma ray. The chamber is equipped with cathode 6 and anode 7 elements in the form of tensioned cathode and anode wires, while the wires of the first cathode 8 are stretched in the direction perpendicular to the direction of the anode wires 9, and the second cathode 10 is parallel to the anode wires. In the detector, to determine the place of interaction of the gamma-quantum and increase the efficiency of gamma-gamma coincidences, spectroscopic optical fibers 11 are used, which record the electroluminescent signal from drifting electrons resulting from the operation of the x-ray emitter 12; charges are recorded by charge-sensitive amplifiers 13, 14, then, by processing signals using a computer (not shown in the drawing), the horizontal "X" and vertical "Y" coordinates of the gamma-quantum interaction point in the 2-3 converter are taken into account taking into account the angular distribution (Fig. .3) photoelectrons and taking into account different values of velocities, gamma-ray path length in the detector technical circuit.

Разработанный детектор превосходит аналоги по радиационной стойкости, по скорости счета и пространственному разрешению, что позволяет при незначительных лучевых нагрузках получать более четкие изображения изучаемого объекта.The developed detector is superior to its analogues in radiation resistance, in counting speed and spatial resolution, which allows for light radiation loads to obtain clearer images of the object under study.

Работа детектора, как она частично изложена выше, осуществляется следующим образом. На катодные 6 и анодные 7 проволоки подают потенциал; рентгеновским излучением - 12 воздействуют на слои конверторов 2 и 3 и их чувствительные полоски 4, 5, выполненные из металла с высоким значением "Z" ("Z" - атомный номер поглощающего вещества), в частности, - из тантала, при этом эффективная длина пробега гамма-кванта в конверторных слоях составит 230-350 мкм. Обеспечение дрейфа электронов ионизации к анодным проволокам 7 обеспечивается благодаря нескольким полоскам 4, 5 каждого слоя конвертора; определение места взаимодействия гамма-кванта с полосками используют спектросмещающие световоды 11 и усилители 13, 14, от которых сигналы подают на обработку с помощью компьютера. Установка конверторов 2, 3 под углом около 5° (фиг.1, 2) к направлению пробега гамма-квантов позволяет с абсолютной точностью считывать и распознавать угловое распределение фотоэлектронов при нескольких значениях скоростей (фиг.3). Полная картина процесса формируется рабочим пространством данного детектора (фиг.4, 5), позволяющим работать с минимальными лучевыми нагрузками и при этом получать более точные и четкие изображения изучаемого объекта с превосходящей скорости счета (более чем на порядок по сравнению с лучшими образцами таких детекторов) и в 2-4 раза более точными по пространственному размещению.The operation of the detector, as it is partially described above, is carried out as follows. On the cathode 6 and anode 7 wires supply potential; X-ray radiation - 12 act on the layers of the converters 2 and 3 and their sensitive strips 4, 5, made of metal with a high value of "Z" ("Z" is the atomic number of the absorbing substance), in particular, from tantalum, while the effective length the gamma-ray path in the converter layers will be 230-350 microns. Ensuring the drift of ionization electrons to the anode wires 7 is ensured by several strips 4, 5 of each layer of the Converter; The location of the interaction of the gamma quantum with the strips is used by spectroscopic optical fibers 11 and amplifiers 13, 14, from which the signals are fed to a computer for processing. The installation of converters 2, 3 at an angle of about 5 ° (Fig. 1, 2) to the direction of travel of gamma rays allows with absolute accuracy to read and recognize the angular distribution of photoelectrons at several speeds (Fig. 3). A complete picture of the process is formed by the working space of this detector (Figs. 4, 5), which allows working with minimal radiation loads and at the same time obtaining more accurate and clear images of the studied object with superior counting speed (more than an order of magnitude compared to the best samples of such detectors) and 2-4 times more accurate in spatial distribution.

Claims (1)

Детектор для координатной регистрации рентгеновского излучения и аннигиляционных гамма-квантов, содержащий многопроволочную пропорциональную камеру и два слоя конверторов из металлической фольги, расположенных по обе стороны камеры, отличающийся тем, что конверторы составлены из полосок фольги длиной, равной чувствительной высоте камеры, при этом полоски фольги натянуты в вертикальном направлении с малым шагом вдоль ширины камеры под острым углом относительно направления движения гамма-кванта, причем камера оснащена спектросмещающими световодами для регистрации электролюминесцентных сигналов от дрейфующих электронов.
Figure 00000001
A detector for coordinate registration of x-ray radiation and annihilation gamma rays, comprising a multiwire proportional chamber and two layers of metal foil converters located on both sides of the chamber, characterized in that the converters are composed of foil strips with a length equal to the sensitive height of the chamber, while the foil strips stretched in a vertical direction with a small step along the width of the camera at an acute angle relative to the direction of movement of the gamma ray, the camera is equipped with a spectroscope for registration of optical fibers electroluminescent signals from drifting electrons.
Figure 00000001
RU2010150660/28U 2011-02-15 2011-02-15 DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM RU104733U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150660/28U RU104733U1 (en) 2011-02-15 2011-02-15 DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150660/28U RU104733U1 (en) 2011-02-15 2011-02-15 DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU104733U1 true RU104733U1 (en) 2011-05-20

Family

ID=44734196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150660/28U RU104733U1 (en) 2011-02-15 2011-02-15 DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU104733U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5665971A (en) Radiation detection and tomography
JP4679570B2 (en) Gamma ray detector and method for detecting the location of energetic particle interactions within the detector
US9529097B1 (en) Pixelated gamma detector
US10989676B2 (en) Gamma-ray image acquisition device and gamma-ray image acquisition method
US20210177367A1 (en) Systems and methods for imaging the thyroid
US10451745B1 (en) Muon detectors, systems and methods
Sivels et al. A review of the developments of radioxenon detectors for nuclear explosion monitoring
US7595494B2 (en) Direction-sensitive radiation detector and radiation detection method
JP3535045B2 (en) Device for determining gamma-ray incident direction from trajectory image of recoil electrons by MSGC
Vasiliev et al. Measurement of radiation energy by spectrometric systems based on uncooled silicon detectors
CN112285757B (en) Radiation monitoring device and method
JP6867884B2 (en) Radiation measuring device
US9645254B2 (en) Dose distribution measuring device
RU104733U1 (en) DETECTOR FOR COORDINATE REGISTRATION OF X-RAY RADIATION AND ANNIHILATION GAMMA QUANTUM
JP7148916B2 (en) Strontium 90 radioactivity measuring device and its measuring method
Kobayashi et al. Characteristic X-ray detector: In-situ imaging of radioactive contaminant distributions
JP2016161522A (en) Radiation detection device and compton camera
RU2505801C1 (en) Neutron radiography apparatus
JP3075647B2 (en) Design method of X-ray inspection apparatus and X-ray inspection apparatus
WO2009111783A2 (en) Method and apparatus for radiation detection and imaging
Tomono et al. First application to environmental gamma-ray imaging with an electron tracking compton camera
JP2017151046A (en) Apparatus for measuring radiation source efficiency of radioactive substance
Dolinsky et al. Pixelated gamma detector
RU2579157C1 (en) Multispectral one-dimensional x-ray and gamma-radiation detector
RU2370789C1 (en) DEVICE FOR DETECTING γ RADIATION (VERSIONS)

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120216