RU2023131002A - Детектор гамма излучения с возможностью определения нейтронов - Google Patents
Детектор гамма излучения с возможностью определения нейтронов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2023131002A RU2023131002A RU2023131002A RU2023131002A RU2023131002A RU 2023131002 A RU2023131002 A RU 2023131002A RU 2023131002 A RU2023131002 A RU 2023131002A RU 2023131002 A RU2023131002 A RU 2023131002A RU 2023131002 A RU2023131002 A RU 2023131002A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- delayed
- signal
- analyzer
- sampled time
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims 23
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims 33
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 5
- 230000005281 excited state Effects 0.000 claims 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
Claims (54)
1. Система радиационного контроля для параллельного определения гамма-излучения и нейтронов, содержащая:
детектор гамма-излучения, содержащий сцинтиллирующий кристалл, содержащий 127I, и фотодетектор с усилителем, при этом сцинтиллирующий кристалл выполнен с возможностью преобразования энергии, выделенной гамма-излучением или конверсионными электронами, в оптические фотоны, фотодетектор выполнен с возможностью преобразования оптических фотонов в электрический сигнал, а усилитель выполнен с возможностью усиления электрического сигнала, причем электрический сигнал имеет известную зависимость от энергии, выделяемой регистрируемым гамма-излучением или конверсионными электронами в сцинтиллирующем кристалле,
дигитайзер, содержащий дискретизирующие аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и выполненный с возможностью дискретизации электрического сигнала детектора гамма-излучения с заданной частотой по меньшей мере 20 миллионов отсчетов в секунду, чтобы генерировать дискретизированные временные последовательности электрического сигнала, и
анализатор, функционально связанный с дигитайзером, причем дигитайзер выполнен с возможностью передачи дискретизированных временных последовательностей в анализатор, при этом анализатор выполнен с возможностью анализа дискретизированных временных последовательностей, чтобы идентифицировать составляющие сигналов в дискретизированных временных последовательностях с последовательными временными задержками одной за другой по меньшей мере 20 нс и не более 10 мкс, причем каждая составляющая сигнала возникает вследствие выделения энергии в сцинтилляторе,
отличающаяся тем, что анализатор дополнительно выполнен с возможностью:
идентификации первичной составляющей сигнала в дискретизированных временных последовательностях в соответствии с выделением Е0 энергии в заданном диапазоне,
идентификации первой задержанной составляющей сигнала в дискретизированных временных последовательностях, причем первая задержанная составляющая сигнала соответствует выделению Е1 энергии около 30 кэВ, предпочтительно от 15 кэВ до 50 кэВ, и следует за первичной составляющей сигнала во времени,
идентификации второй задержанной составляющей сигнала в дискретизированных временных последовательностях, причем вторая задержанная составляющая сигнала соответствует выделению Е2 энергии около 138 кэВ, предпочтительно от 100 кэВ до 200 кэВ, и следует за первой задержанной составляющей сигнала во времени, и
подсчета числа дискретизированных временных последовательностей, содержащих по меньшей мере первую задержанную составляющую сигнала и вторую задержанную составляющую сигнала, в качестве нейтронных событий, с обеспечением тем самым количественного показателя для нейтронного потока, которым облучается сцинтиллирующий кристалл.
2. Система радиационного контроля по п. 1, отличающаяся тем, что анализатор дополнительно выполнен с возможностью:
количественного определения по меньшей мере одного параметра события из группы параметров событий для каждой из упомянутых дискретизированных временных последовательностей, при этом группа параметров событий содержит:
разность времен между первичной составляющей сигнала и первой задержанной составляющей сигнала,
разность времен между первичной составляющей и второй задержанной составляющей сигнала,
разность времен между первой задержанной составляющей сигнала и второй задержанной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее первичной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее первой задержанной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее второй задержанной составляющей сигнала, и
их комбинации,
оценки для каждой из упомянутых дискретизированных временных последовательностей, удовлетворяет ли по меньшей мере один параметр события из группы параметров событий заданному критерию, чтобы классифицировать дискретизированные временные последовательности как нейтронное событие, и
подсчета числа дискретизированных временных последовательностей, классифицированных как нейтронное событие, с обеспечением тем самым количественного показателя для нейтронного потока, которым облучается сцинтиллирующий кристалл.
3. Система радиационного контроля по п. 1, отличающаяся тем, что фотодетектор детектора гамма-излучения является фотоумножителем, кремниевым фотоумножителем (SiPM) или лавинным фотодиодом.
4. Система радиационного контроля по п. 2, отличающаяся тем, что фотоумножитель содержит супербищелочной фотокатод или ультрабищелочной фотокатод.
5. Система радиационного контроля по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что сцинтиллирующий кристалл является кристаллом NaI, предпочтительно с примесью Tl, или кристаллом CsI, предпочтительно с примесью Na или Tl, или кристаллом NaI, предпочтительно с примесью Tl, содержащий Li или В в качестве содопанта.
6. Система радиационного контроля по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что детектор гамма-излучения, дигитайзер и анализатор достаточно малы, чтобы их можно было разместить в портативном устройстве.
7. Система радиационного контроля по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что детектор гамма-излучения, дигитайзер и анализатор достаточно малы, чтобы их можно было разместить в рюкзаке.
8. Способ определения нейтронов и гамма-излучения с использованием системы радиационного контроля по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что:
обеспечивают взаимодействие нейтронов с 127I в сцинтиллирующем кристалле с образованием 128I при захвате нейтронов, причем 128I девозбуждается как путем мгновенного испускания гамма-излучения, так и, по меньшей мере частично, через по меньшей мере одно долгоживущее возбужденное состояние, поддерживающее другое долгоживущее возбужденное состояние, что, по меньшей мере иногда, приводит к двум задержанным выделениям энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующим двум задержанным этапам девозбуждения, производящим либо конверсионные электроны, либо гамма-излучение, взаимодействующие со сцинтиллирующий кристаллом, следом за первичной составляющей сигнала, которая обусловлена мгновенным испусканием,
генерируют детектором гамма-излучения электрический сигнал в последовательном порядке взаимодействия между гамма-излучением или конверсионными электронами и сцинтиллирующий кристаллом, причем электрический сигнал имеет известную зависимость от энергии, выделяемой регистрируемым гамма-излучением или конверсионными электронами в сцинтиллирующем кристалле,
осуществляют дискретизацию дигитайзером электрического сигнала детектора гамма-излучения с заданной частотой по меньшей мере 20 миллионов отсчетов в секунду, чтобы генерировать дискретизированную временную последовательность регистрируемого гамма-излучения, и передают дискретизированную временную последовательность в анализатор,
осуществляют идентификацию анализатором первичной составляющей сигнала в дискретизированной временной последовательности в соответствии с выделением Е0 энергии в заданном диапазоне,
выполняют анализатором поиск первой задержанной составляющей сигнала в дискретизированной временной последовательности, причем первая задержанная составляющая сигнала соответствует выделению энергии около 30 кэВ, предпочтительно от 15 кэВ до 50 кэВ, и следует за первичным сигналом во времени,
выполняют анализатором поиск второй задержанной составляющей сигнала, причем вторая задержанная составляющая сигнала соответствует выделению энергии около 138 кэВ, предпочтительно от 100 кэВ до 200 кэВ, и следует за первой задержанной составляющей сигнала во времени,
подсчитывают анализатором число дискретизированных временных последовательностей, содержащих по меньшей мере первую задержанную составляющую сигнала и вторую задержанную составляющую сигнала, в качестве нейтронных событий, с обеспечением тем самым количественного показателя для нейтронного потока, которым облучается сцинтиллирующий кристалл.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно
количественно определяют с помощью анализатора по меньшей мере один параметр события из группы параметров событий для каждой из дискретизированных временных последовательностей, при этом группа параметров событий содержит:
разность времен между первичной составляющей сигнала и первой задержанной составляющей сигнала,
разность времен между первичной составляющей и второй задержанной составляющей сигнала,
разность времен между первой задержанной составляющей сигнала и второй задержанной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее первичной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее первой задержанной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее второй задержанной составляющей сигнала, и
их комбинации,
выполняют с помощью анализатора оценку для каждой из упомянутых дискретизированных временных последовательностей того, удовлетворяет ли по меньшей мере один параметр события из группы параметров событий заданному критерию, чтобы классифицировать упомянутые дискретизированные временные последовательности как нейтронное событие, и
подсчитывают с помощью анализатора число дискретизированных временных последовательностей, классифицированных как нейтронное событие, с обеспечением тем самым количественного показателя для нейтронного потока, которым облучается сцинтиллирующий кристалл.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что с помощью анализатора находят и идентифицируют по меньшей мере одну задержанную составляющую сигнала в упомянутых дискретизированных временных последовательностях посредством методов реконструкции при наложении импульсов, с использованием способа разложения дискретизированной временной последовательности, содержащей наложенные составляющие сигнала, на данные составляющие, с количественным определением тем самым по меньшей мере одного из группы параметров событий.
11. Способ по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что с помощью анализатора дополнительно:
идентифицируют другую первичную составляющую сигнала в дискретизированных временных последовательностях в соответствии с выделением энергии в заданном диапазоне,
выполняют поиск задержанной составляющей сигнала в дискретизированных временных последовательностях, при этом задержанная составляющая сигнала соответствует выделению энергии около 138 кэВ, предпочтительно от 100 кэВ до 200 кэВ, и следует за упомянутой первичной составляющей сигнала во времени,
количественно определяют по меньшей мере один параметр события из группы параметров событий для каждой из дискретизированных временных последовательностей, причем упомянутая группа дополнительно содержит
разность времен между первичной составляющей и задержанной составляющей сигнала,
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее первичной составляющей сигнала, и
выделение энергии в сцинтиллирующем кристалле, соответствующее задержанной составляющей сигнала,
при этом с помощью анализатора оценивают для каждой из упомянутых дискретизированных временных последовательностей, удовлетворяет ли по меньшей мере один параметр события из группы параметров событий заданному критерию, чтобы классифицировать упомянутые дискретизированные временные последовательности как тепловое нейтронное событие, и
с помощью анализатора подсчитывают число дискретизированных временных последовательностей, классифицированных как нейтронное событие, с обеспечением тем самым количественного показателя для нейтронного потока, которым облучается сцинтиллирующий кристалл.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023131002A true RU2023131002A (ru) | 2024-01-19 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7485868B2 (en) | Stabilization of a scintillation detector | |
| Back et al. | Pulse-shape discrimination with the counting test facility | |
| RU2324204C1 (ru) | Устройство обнаружения излучения | |
| CA2729911A1 (en) | Detector system for the measurement of radiation | |
| CN105958955B (zh) | 信号放大器及其正电子湮没寿命测量系统 | |
| JP4669939B2 (ja) | バックグラウンド補償型α線放射能測定装置 | |
| Cieślak et al. | Pulse shape discrimination characteristics of stilbene crystal, pure and 6Li loaded plastic scintillators for a high resolution coded-aperture neutron imager | |
| US8766206B2 (en) | Neutron detection based on energy spectrum characteristics | |
| JP6615713B2 (ja) | 放射線計測装置 | |
| US20180348141A1 (en) | Photon counting in laser induced breakdown spectroscopy | |
| US11163076B2 (en) | Method for the detection of neutrons with scintillation detectors used for gamma ray spectroscopy | |
| Ambrosio et al. | The performance of MACRO liquid scintillator in the search for magnetic monopoles with 10− 3< β< 1 | |
| RU2023131002A (ru) | Детектор гамма излучения с возможностью определения нейтронов | |
| Bentoumi et al. | Characterization of a liquid scintillator based on linear alkyl benzene for neutron detection | |
| CN114167473A (zh) | 一种复杂环境个人剂量当量测量系统 | |
| US20240159921A1 (en) | System and Method to Count Neutrons | |
| Johnson et al. | Optimization of a fast neutron scintillator for real-time pulse shape discrimination in the transient reactor test facility (TREAT) hodoscope | |
| JP6294929B1 (ja) | 放射線測定装置 | |
| US20230400597A1 (en) | Neutron counting by delayed capture-gamma detection (dcd) | |
| Barresi et al. | High precision measurement of the half-life of the 391.6 keV metastable level in Pu 239 | |
| Dias et al. | ν-Angra Readout Electronics and Target Detector Assessment using a Cosmic Rays based Trigger | |
| Ryder | The SoLid anti-neutrino detector's read-out system | |
| Morales Urrutia | Calibration of a Fast Neutron Time-of-Flight System | |
| Lubsandorzhiev et al. | Measurements of the scintillation decay times of liquid scintillators based on linear alkylbenzene and pseudocumene and developed for neutrino experiments of the next generation | |
| Rubinshtein et al. | A Wide-Range Neutron, X-Ray, and Gamma-Ray Spectrometer |