RU207121U1 - Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding - Google Patents

Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding Download PDF

Info

Publication number
RU207121U1
RU207121U1 RU2021118028U RU2021118028U RU207121U1 RU 207121 U1 RU207121 U1 RU 207121U1 RU 2021118028 U RU2021118028 U RU 2021118028U RU 2021118028 U RU2021118028 U RU 2021118028U RU 207121 U1 RU207121 U1 RU 207121U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
gamma
tagged
alpha
radiation protection
Prior art date
Application number
RU2021118028U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Донатович Каретников
Антон Дмитриевич Мазницин
Дмитрий Игоревич Юрков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Priority to RU2021118028U priority Critical patent/RU207121U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU207121U1 publication Critical patent/RU207121U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/221—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis
    • G01N23/222—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis using neutron activation analysis [NAA]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области анализа материалов радиационными методами, измерения вторичной эмиссии при облучении быстрыми нейтронами и может быть использована для обнаружения и идентификации взрывчатых веществ.Техническим результатом заявленного предложения является уменьшение количества регистрируемых фоновых событий.Технический результат достигается тем, что устройство обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов с активной радиационной защитой, содержащее генератор меченых нейтронов, внутри вакуумной камеры которого находятся многопиксельный альфа-детектор и нейтронообразующая мишень, также содержащее гамма-детектор, модуль радиационной защиты, исследуемый объект, блок сбора и обработки данных, при этом исследуемый объект находится в телесном угле вылета меченых нейтронов, гамма-детектор находится вне телесного угла вылета меченых нейтронов, началом временного окна альфа-гамма совпадений является регистрация сигнала с многопиксельного альфа-детектора, между генератором меченых нейтронов и гамма-детектором расположен модуль радиационной защиты, при этом размеры модуля радиационной защиты таковы, что все нейтроны, выходящие из генератора меченых нейтронов в сторону гамма-детектора, проходят через модуль радиационной защиты, при этом блок сбора и обработки данных соединен с многопиксельным альфа-детектором и гамма-детектором, между модулем радиационной защитой и гамма-детектором установлен защитный сцинтилляционный детектор, соединенный с блоком сбора и обработки данных, генератор меченых нейтронов, гамма-детектор, модуль радиационной защиты, защитный сцинтилляционный детектор, блок сбора и обработки данных закреплены на жестком каркасе, блок сбора и обработки данных выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора и гамма-детектора во временном окне альфа-гамма совпадений только при отсутствии сигнала с защитного сцинтилляционного детектора во временном окне альфа-гамма совпадений, причем гамма-детектор находится на расстоянии от 15 см до 60 см от нейтронообразующей мишени генератора меченых нейтронов, размеры защитного сцинтилляционного детектора таковы, что все нейтроны и вторичные гамма-кванты, выходящие из модуля радиационной защиты в направлении гамма-детектора, проходят через защитный сцинтилляционный детектор. 1 ил., 1 табл.The utility model relates to the field of analysis of materials by radiation methods, measurement of secondary emission during irradiation with fast neutrons and can be used to detect and identify explosives. The technical result of the proposed proposal is to reduce the number of recorded background events. The technical result is achieved by the fact that the device for detecting explosives by the method tagged neutrons with active radiation protection, containing a tagged neutron generator, inside the vacuum chamber of which there are a multipixel alpha detector and a neutron-forming target, also containing a gamma detector, a radiation protection module, an object under study, a data collection and processing unit, while the object under investigation is located in solid angle of emission of tagged neutrons, the gamma detector is outside the solid angle of emission of tagged neutrons, the beginning of the alpha-gamma coincidence time window is the registration of a signal from a multipixel alpha detector, between A radiation protection module is located with a tagged neutron generator and a gamma detector, while the dimensions of the radiation protection module are such that all neutrons leaving the tagged neutron generator towards the gamma detector pass through the radiation protection module, while the data collection and processing unit is connected to a multi-pixel alpha detector and a gamma detector, a protective scintillation detector connected to the data collection and processing unit, a tagged neutron generator, a gamma detector, a radiation protection module, a protective scintillation detector, a collection and processing unit is installed between the radiation protection module and the gamma detector data are fixed on a rigid frame, the data collection and processing unit is made according to the scheme of joint registration of signals from a multi-pixel alpha detector and a gamma detector in the alpha-gamma coincidence time window only in the absence of a signal from the protective scintillation detector in the alpha-gamma coincidence time window, and gamma detector find are located at a distance of 15 cm to 60 cm from the neutron-forming target of the tagged neutron generator, the dimensions of the protective scintillation detector are such that all neutrons and secondary gamma quanta leaving the radiation protection module in the direction of the gamma detector pass through the protective scintillation detector. 1 dwg, 1 tbl

Description

Полезная модель относится к области анализа материалов радиационными методами, измерения вторичной эмиссии при облучении быстрыми нейтронами и может быть использована для обнаружения и идентификации взрывчатых веществ.The utility model relates to the field of analysis of materials by radiation methods, measurement of secondary emission during irradiation with fast neutrons and can be used for the detection and identification of explosives.

Известно устройство обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов, состоящее из дейтерий-тритиевого нейтронного генератора, внутри вакуумной камеры которого находятся многопиксельный альфа-детектор и нейтронообразующая мишень, переносных гамма-детекторов, исследуемого объекта, блока сбора и обработки данных, включающего компьютер. Блок сбора и обработки данных выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора и гамма-детектора, если они приходят в блок сбора и обработки данных в заданном временном окне (временном окне альфа-гамма совпадений). А.Б. Дорин и др. Переносной комплекс СКС-14П «Шелеспер», предназначенный для поиска и идентификации опасных, в том числе взрывчатых веществ // Сборник докладов международной научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе» – М.: ВНИИА, 2013. − C. 60–67.A device for detecting explosives by the method of tagged neutrons is known, consisting of a deuterium-tritium neutron generator, inside the vacuum chamber of which there are a multi-pixel alpha detector and a neutron-forming target, portable gamma detectors, an object under study, a data collection and processing unit, including a computer. The data collection and processing unit is made according to the scheme of joint registration of signals from a multi-pixel alpha detector and a gamma detector, if they come to the data collection and processing unit in a given time window (an alpha-gamma coincidence time window). A.B. Doreen et al. Portable complex SKS-14P "Shelesper" designed for the search and identification of hazardous substances, including explosives // Collection of reports of the international scientific and technical conference "Portable neutron generators and technologies based on them" - M .: VNIIA, 2013. - P. 60–67.

Устройство работает следующим образом. В нейтронообразующей мишени дейтерий-тритиевого нейтронного генератора в результате T(d,n)4He реакции рождаются 14 МэВ нейтроны и альфа-частицы с энергией 3,5 МэВ, причем направления их вылета почти противоположное (с поправкой на угол (5–7)°). Многопиксельный альфа-детектор фиксирует координату сработавшего пикселя и время регистрации альфа-частицы. По этим данным можно оценить время вылета и направление движения нейтрона, т.е. «пометить» нейтрон сопутствующей зарегистрированной альфа-частицей. Такой дейтерий-тритиевый нейтронный генератор со встроенным альфа-детектором называется генератором меченых нейтронов. Телесный угол вылета меченых нейтронов равен телесному углу, под которым альфа-частицы падают на активную площадь альфа-детектора, и определяется размерами альфа-детектора и расстоянием от альфа-детектора до нейтронообразующей мишени генератора меченых нейтронов. Исследуемый объект полностью или частично располагается в телесном угле вылета меченых нейтронов, гамма-детектор находится вне телесного угла вылета меченых нейтронов. При неупругом рассеянии быстрых меченых нейтронов на ядрах элементов, входящих в состав исследуемого объекта, возникает характеристическое гамма-излучение, которое регистрируют переносными гамма-детекторами. Информация о взаимодействии меченых нейтронов с ядрами представляется событиями, описываемыми четырьмя числами (параметрами) – номером сработавшего гамма-детектора, номером сработавшего пикселя альфа-детектора, амплитудой сигнала с гамма-детектора и временем между срабатыванием гамма-детектора и альфа-детектора во временном окне альфа-гамма совпадений. По этим параметрам для каждого события рассчитывается точка взаимодействия меченого нейтрона с ядром, испустившим гамма-квант. По спектру гамма-излучения определяется тип ядра, испустившего гамма-квант. По совокупности событий находится пространственное распределение содержания в исследуемом объекте кислорода, водорода и азота, из которого можно определить присутствие в нем взрывчатых веществ. Погрешность определения содержания в исследуемом объекте кислорода, водорода и азота зависит от соотношения полезных и фоновых событий, где полезными являются зарегистрированные события, обусловленные рассеянием меченых нейтронов с испусканием характеристических гамма-квантов на ядрах исследуемого объекта. Фоновые события, в основном, обусловлены регистрацией сигналов с гамма-детектора, производимых немечеными нейтронами или рассеянными гамма-квантами, которые случайным образом сопровождаются сигналом с альфа-детектора. The device works as follows. In the neutron-forming target of a deuterium-tritium neutron generator, as a result of the T (d, n) 4 He reaction, 14 MeV neutrons and alpha particles with an energy of 3.5 MeV are generated, and the direction of their emission is almost opposite (corrected for the angle (5–7) °). The multi-pixel alpha detector fixes the coordinate of the triggered pixel and the time of registration of the alpha particle. From these data, it is possible to estimate the time of emission and the direction of motion of the neutron, i.e. "Tag" the neutron with the accompanying registered alpha particle. Such a deuterium-tritium neutron generator with a built-in alpha detector is called a tagged neutron generator. The solid angle of emission of tagged neutrons is equal to the solid angle at which alpha particles fall on the active area of the alpha detector, and is determined by the size of the alpha detector and the distance from the alpha detector to the neutron-forming target of the tagged neutron generator. The object under study is fully or partially located in the solid angle of emission of tagged neutrons, the gamma detector is located outside the solid angle of emission of tagged neutrons. With inelastic scattering of fast tagged neutrons on the nuclei of elements that make up the object under study, characteristic gamma radiation arises, which is recorded by portable gamma detectors. Information about the interaction of tagged neutrons with nuclei is represented by events described by four numbers (parameters) - the number of the triggered gamma detector, the number of the triggered pixel of the alpha detector, the amplitude of the signal from the gamma detector, and the time between the triggering of the gamma detector and the alpha detector in the time window alpha gamma matches. These parameters are used to calculate the point of interaction of a tagged neutron with a nucleus that emitted a gamma quantum for each event. The type of nucleus that emitted a gamma quantum is determined from the gamma-ray spectrum. Based on the totality of events, the spatial distribution of the content of oxygen, hydrogen and nitrogen in the object under study is found, from which it is possible to determine the presence of explosives in it. The error in determining the content of oxygen, hydrogen and nitrogen in the object under study depends on the ratio of useful and background events, where the registered events caused by the scattering of tagged neutrons with the emission of characteristic gamma quanta on the nuclei of the object under study are useful. Background events are mainly caused by the registration of signals from the gamma detector, produced by unlabeled neutrons or scattered gamma quanta, which are randomly accompanied by the signal from the alpha detector.

Недостатком данного устройства является большое количество фоновых событий при близком расположении генератора меченых нейтронов и гамма-детектора, что уменьшает вероятность обнаружения взрывчатых веществ. The disadvantage of this device is a large number of background events when the tagged neutron generator and gamma detector are located close, which reduces the likelihood of detecting explosives.

Известно устройство обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов, содержащее генератор меченых нейтронов, внутри вакуумной камеры которого находятся многопиксельный альфа-детектор и нейтронообразующая мишень, также содержащее гамма-детектор, модуль радиационной защиты, исследуемый объект, блок сбора и обработки данных, исследуемый объект находится в телесном угле вылета меченых нейтронов, гамма-детектор находится вне телесного угла вылета меченых нейтронов, между нейтронным генератором и гамма-детектором расположен модуль радиационной защиты, размеры модуля радиационной защиты таковы, что все нейтроны, выходящие из генератора меченых нейтронов в сторону гамма-детектора, проходят через модуль радиационной защиты, блок сбора и обработки данных соединен с альфа-детектором и гамма-детектором. Блок сбора и обработки данных выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора и гамма-детектора, если они возникли во временном окне альфа-гамма совпадений. Началом временного окна альфа-гамма совпадений является регистрация сигнала с многопиксельного альфа-детектора, и временное окно устанавливается таким образом, чтобы можно было фиксировать время регистрации сигнала с гамма-детектора относительно времени регистрации сигнала с многопиксельного альфа-детектора при пролете мечеными нейтронами всего исследуемого объекта. Kh.E. Bagdasaryan, V.F. Batyaev, S.G. Belichenko et al. Parameters of explosive detection through tagged neutron method / // Nucl. Instr. & Methods in Phys. Res. – 2015. – А 784. – PP. 412 -416. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.A device for detecting explosives by the method of tagged neutrons is known, containing a tagged neutron generator, inside the vacuum chamber of which there are a multi-pixel alpha detector and a neutron-forming target, also containing a gamma detector, a radiation protection module, an object under study, a data collection and processing unit, the object under study is located in solid angle of emission of tagged neutrons, the gamma detector is located outside the solid angle of emission of tagged neutrons, a radiation protection module is located between the neutron generator and the gamma detector, the dimensions of the radiation protection module are such that all neutrons leaving the tagged neutron generator towards the gamma detector, pass through the radiation protection module, the data collection and processing unit is connected to an alpha detector and a gamma detector. The data collection and processing unit is made according to the scheme of joint registration of signals from a multipixel alpha detector and a gamma detector, if they occurred in the alpha-gamma coincidence time window. The beginning of the alpha-gamma coincidence time window is the registration of the signal from the multi-pixel alpha detector, and the time window is set in such a way that it is possible to fix the time of registration of the signal from the gamma detector relative to the time of registration of the signal from the multi-pixel alpha detector when the tagged neutrons fly over the entire object under study. ... Kh.E. Bagdasaryan, V.F. Batyaev, S.G. Belichenko et al. Parameters of explosive detection through tagged neutron method / // Nucl. Instr. & Methods in Phys. Res. - 2015. - A 784. - PP. 412 -416. This technical solution was adopted as a prototype.

Устройство-прототип позволяет проводить нейтронный активационный анализ состава исследуемого объекта с помощью метода меченых нейтронов, и с помощью блока сбора и обработки данных обнаруживать наличие взрывчатых веществ в объекте по содержанию в исследуемом объекте кислорода, водорода и азота. Для уменьшения количества фоновых событий используется модуль радиационной защиты, подавляющий нейтронное и вторичное гамма-излучение, обусловленное испусканием нейтронов из нейтронного генератора в сторону гамма-детектора. В устройстве-прототипе модуль радиационной защиты состоит из металла (вольфрама).The prototype device allows for neutron activation analysis of the composition of the investigated object using the tagged neutron method, and using the data collection and processing unit to detect the presence of explosives in the object according to the content of oxygen, hydrogen and nitrogen in the investigated object. To reduce the number of background events, a radiation protection module is used, which suppresses neutron and secondary gamma radiation caused by the emission of neutrons from the neutron generator towards the gamma detector. In the prototype device, the radiation protection module consists of metal (tungsten).

Недостатком устройства-прототипа является большое количество регистрируемых фоновых событий. Это обусловлено относительно низким коэффициентом подавления модулем радиационной защиты нейтронного и вторичного гамма-излучения, обусловленного испусканием нейтронов из генератора меченых нейтронов в направлении гамма-детектора.The disadvantage of the prototype device is the large number of recorded background events. This is due to the relatively low coefficient of suppression of neutron and secondary gamma radiation by the radiation protection module due to the emission of neutrons from the tagged neutron generator in the direction of the gamma detector.

Техническим результатом заявленного предложения является уменьшение количества регистрируемых фоновых событий.The technical result of the proposed proposal is to reduce the number of recorded background events.

Технический результат достигается тем, что устройство обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов с активной радиационной защитой, содержащее генератор меченых нейтронов, внутри вакуумной камеры которого находятся многопиксельный альфа-детектор и нейтронообразующая мишень, также содержащее гамма-детектор, модуль радиационной защиты, исследуемый объект, блок сбора и обработки данных, при этом исследуемый объект находится в телесном угле вылета меченых нейтронов, гамма-детектор находится вне телесного угла вылета меченых нейтронов, началом временного окна альфа-гамма совпадений является регистрация сигнала с многопиксельного альфа-детектора, между генератором меченых нейтронов и гамма-детектором расположен модуль радиационной защиты, при этом размеры модуля радиационной защиты таковы, что все нейтроны, выходящие из генератора меченых нейтронов в сторону гамма-детектора, проходят через модуль радиационной защиты, при этом блок сбора и обработки данных соединен с многопиксельным альфа-детектором и гамма-детектором, между модулем радиационной защитой и гамма-детектором установлен защитный сцинтилляционный детектор, соединенный с блоком сбора и обработки данных, генератор меченых нейтронов, гамма-детектор, модуль радиационной защиты, защитный сцинтилляционный детектор, блок сбора и обработки данных закреплены на жестком каркасе, блок сбора и обработки данных выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора и гамма-детектора во временном окне альфа-гамма совпадений только при отсутствии сигнала с защитного сцинтилляционного детектора во временном окне альфа-гамма совпадений, причем гамма-детектор находится на расстоянии от 15 см до 60 см от нейтронообразующей мишени генератора меченых нейтронов, размеры защитного сцинтилляционного детектора таковы, что все нейтроны и вторичные гамма-кванты, выходящие из модуля радиационной защиты в направлении гамма-детектора, проходят через защитный сцинтилляционный детектор.The technical result is achieved by the fact that a device for detecting explosives by the method of tagged neutrons with active radiation protection, containing a tagged neutron generator, inside the vacuum chamber of which there are a multi-pixel alpha detector and a neutron-forming target, also containing a gamma detector, a radiation protection module, an object under study, a unit data collection and processing, while the object under study is in the solid angle of emission of tagged neutrons, the gamma detector is outside the solid angle of emission of tagged neutrons, the beginning of the alpha-gamma coincidence time window is the registration of the signal from the multipixel alpha detector, between the tagged neutron generator and gamma - a radiation protection module is located by the detector, while the dimensions of the radiation protection module are such that all neutrons leaving the tagged neutron generator towards the gamma detector pass through the radiation protection module, while the data collection and processing unit is connected to the multi-pixel alpha-detector and gamma-detector, a protective scintillation detector connected to the data collection and processing unit, a tagged neutron generator, a gamma detector, a radiation protection module, a protective scintillation detector, a collection and processing unit is installed between the radiation protection module and the gamma detector data are fixed on a rigid frame, the data collection and processing unit is made according to the scheme of joint registration of signals from a multi-pixel alpha detector and a gamma detector in the alpha-gamma coincidence time window only in the absence of a signal from the protective scintillation detector in the alpha-gamma coincidence time window, and The gamma detector is located at a distance of 15 cm to 60 cm from the neutron-forming target of the tagged neutron generator, the dimensions of the protective scintillation detector are such that all neutrons and secondary gamma quanta leaving the radiation protection module in the direction of the gamma detector pass through the protective scintillation detector ...

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом, на котором приведен эскиз заявляемого устройства, гдеThe essence of the claimed device is illustrated by a drawing, which shows a sketch of the claimed device, where

1 – генератор меченых нейтронов,1 - tagged neutron generator,

2 – многопиксельный альфа-детектор,2 - multi-pixel alpha detector,

3 – нейтронообразующая мишень,3 - neutron-forming target,

4 – исследуемый объект,4 - the object under study,

5 – гамма-детектор,5 - gamma detector,

6 – модуль радиационной защиты,6 - radiation protection module,

7 – телесный угол вылета меченых нейтронов,7 - solid angle of emission of tagged neutrons,

8 – защитный сцинтилляционный детектор,8 - protective scintillation detector,

9 – блок сбора и обработки данных,9 - data collection and processing unit,

10 – жесткий каркас.10 - rigid frame.

Устройство содержит генератор 1 меченых нейтронов, внутри вакуумной камеры которого расположены многопиксельный альфа-детектор 2 и нейтронообразующая мишень 3. Телесный угол 7 вылета меченых нейтронов определяется размерами многопиксельного альфа-детектора 2 и расстоянием от многопиксельного альфа-детектора 2 до нейтронообразующей мишени 3 генератора 1 меченых нейтронов. Устройство также содержит гамма-детектор 5, модуль радиационной защиты 6, исследуемый объект 4, блок 9 сбора и обработки данных. Исследуемый объект 4 полностью или частично находится в телесном угле 7 вылета меченых нейтронов. Гамма-детектор 5 находится вне телесного угла 7 вылета меченых нейтронов на расстоянии L от 15 см до 60 см от нейтронообразующей мишени 3 генератора 1 меченых нейтронов. С уменьшением расстояния L от гамма-детектора 5 до нейтронообразующей мишени 3 менее 15 см возрастает до недопустимо большого значения количество регистрируемых фоновых событий вследствие увеличения обратно пропорционально L2 плотности потока фоновых нейтронов на гамма-детектор 5. Кроме того, максимально допустимая толщина модуля 6 радиационной защиты уменьшается с уменьшением расстояния L, следовательно, уменьшается степень подавления фона. С увеличением расстояния L количество регистрируемых фоновых событий уменьшается, однако также уменьшается плотность потока меченых нейтронов на исследуемом объекте 4, поскольку исследуемый объект 4 также должен отодвигаться от нейтронообразующей мишени 3. При расстоянии L более 60 см количество зарегистрированных полезных событий слишком мало для надежного обнаружения в исследуемом объекте 4 взрывчатых веществ.The device contains a tagged neutron generator 1, inside the vacuum chamber of which a multipixel alpha detector 2 and a neutron-forming target 3 are located. neutrons. The device also contains a gamma detector 5, a radiation protection module 6, an object under study 4, and a data collection and processing unit 9. The investigated object 4 is fully or partially located in the solid angle 7 of the emission of tagged neutrons. The gamma detector 5 is located outside the solid angle 7 of the emission of tagged neutrons at a distance L from 15 cm to 60 cm from the neutron-forming target 3 of the tagged neutron generator 1. With a decrease in the distance L from the gamma detector 5 to the neutron-forming target 3 less than 15 cm, the number of recorded background events increases to an unacceptably large value due to an increase in inverse proportion to L 2 in the background neutron flux density at the gamma detector 5. In addition, the maximum permissible thickness of the radiation module 6 protection decreases with decreasing distance L, therefore, the degree of background suppression decreases. With an increase in the distance L, the number of recorded background events decreases, but the flux density of tagged neutrons on the object under study 4 also decreases, since the object under study 4 must also move away from the neutron-forming target 3. At a distance L more than 60 cm, the number of registered useful events is too small for reliable detection in investigated object 4 explosives.

Между гамма-детектором 5 и генератором 1 меченых нейтронов находятся модуль 6 радиационной защиты и защитный сцинтилляционный детектор 8. Блок 9 сбора и обработки данных соединен с многопиксельным альфа-детектором 2, гамма-детектором 5 и защитным сцинтилляционным детектором 8.Between the gamma detector 5 and the tagged neutron generator 1, there is a radiation protection module 6 and a protective scintillation detector 8. The data collection and processing unit 9 is connected to a multipixel alpha detector 2, a gamma detector 5 and a protective scintillation detector 8.

Генератор 1 меченых нейтронов, гамма-детектор 5, модуль 6 радиационной защиты, защитный сцинтилляционный детектор 8, а также блок 9 сбора и обработки данных закреплены на жестком каркасе 10 и соединены с ним сборочными операциями, например, привинчиванием и т.д. Это обеспечивает постоянство пространственного расположения (профиля) потока меченых нейтронов относительно гамма-детектора 5, модуля 6 радиационной защиты, защитного сцинтилляционного детектора 8 и отсутствие флуктуаций результатов измерения из-за изменения расположения этих элементов относительно потока меченых нейтронов. Размеры жесткого каркаса 10 могут изменяться в зависимости от расстояния L между гамма-детектором 5 и нейтронообразующей мишенью 3 генератора 1 меченых нейтронов, размеров гамма-детектором 5 и генератора 1 меченых нейтронов.A tagged neutron generator 1, a gamma detector 5, a radiation protection module 6, a protective scintillation detector 8, as well as a data collection and processing unit 9 are fixed on a rigid frame 10 and connected to it by assembly operations, for example, by screwing, etc. This ensures the constancy of the spatial location (profile) of the tagged neutron flux relative to the gamma detector 5, the radiation protection module 6, the protective scintillation detector 8 and the absence of fluctuations in the measurement results due to the change in the location of these elements relative to the tagged neutron flux. The dimensions of the rigid frame 10 can vary depending on the distance L between the gamma detector 5 and the neutron-forming target 3 of the tagged neutron generator 1, the dimensions of the gamma detector 5 and the tagged neutron generator 1.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Быстрые 14 МэВ нейтроны испускаются из нейтронообразующей мишени 3 генератора меченых нейтронов 1 практически изотропно. При испускании каждого нейтрона одновременно из нейтронообразующей мишени 3 испускается сопутствующая альфа-частица с энергией 3,5 МэВ, причем направление движения альфа-частицы почти (с поправкой на угол (5-7)°) противоположно направлению движения нейтрона. Часть альфа-частиц, выходящих из нейтронообразующей мишени 3, попадает на многопиксельный альфа-детектор 2 и вызывает появление сигналов с пикселей многопиксельного альфа-детектора 2. Эти сигналы используются для мониторинга вылетевшего нейтрона. Время испускания и направление движение меченого нейтрона находится по времени появления сигнала с пикселя и номеру сработавшего пикселя многопиксельного альфа-детектора 2.Fast 14 MeV neutrons are emitted from the neutron-forming target 3 of the tagged neutron generator 1 is practically isotropic. When each neutron is emitted simultaneously from the neutron-forming target 3, an accompanying alpha particle with an energy of 3.5 MeV is emitted, and the direction of motion of the alpha particle is almost (corrected for an angle of (5-7) °) opposite to the direction of motion of the neutron. Part of the alpha particles emerging from the neutron-forming target 3 falls on the multipixel alpha detector 2 and causes the appearance of signals from the pixels of the multipixel alpha detector 2. These signals are used to monitor the emitted neutron. The emission time and direction of movement of the tagged neutron is determined by the time of the appearance of the signal from the pixel and the number of the triggered pixel of the multipixel alpha detector 2.

Проходя через исследуемый объект 4, меченые нейтроны вступают в реакции неупругого рассеяния на ядрах химических элементов, содержащихся в исследуемом объекте 4. В результате этих реакций испускаются гамма-кванты, часть из которых попадает на гамма-детектор 5 и вызывает появление на нем сигналов.Passing through the investigated object 4, the tagged neutrons enter into reactions of inelastic scattering on the nuclei of chemical elements contained in the investigated object 4. As a result of these reactions, gamma quanta are emitted, some of which fall on the gamma detector 5 and cause the appearance of signals on it.

Расстояние L от нейтронообразующей мишени 3 генератора 1 меченых нейтронов до места испускания гамма-кванта в результате неупругого рассеяния меченого нейтрона в исследуемом объекте 4 можно определить путем измерения интервала времени Δt между регистрацией гамма-кванта гамма-детектором 5 и регистрацией сопутствующей меченому нейтрону альфа-частицы многопиксельным альфа-детектором 2. Зная расстояние L и направление движения меченого нейтрона, можно определить пространственные координаты места, где произошло испускание гамма-кванта при неупругом рассеянии меченого нейтрона в исследуемом объекте 4. Началом временного окна альфа-гамма совпадений является регистрация сигнала с многопиксельного альфа-детектора 2, и временное окно, в течение которого производится совместная регистрация гамма-кванта и альфа-частицы, устанавливается таким образом, чтобы можно было фиксировать время регистрации сигнала с гамма-детектора 5 относительно времени регистрации сигнала с многопиксельного альфа-детектора 2 при пролета мечеными нейтронами всего исследуемого объекта 4. Соответственно, минимальная длительность временного окна альфа-гамма совпадений равна времени пролета мечеными нейтронами исследуемого объекта 4. Например, при толщине объекта 50 см минимальная длительность временного окна равна 10 нс (скорость 14 МэВ меченого нейтрона около 5⋅107⋅м/с). На практике временное окно делается больше (40–100 нс) для измерений фоновых событий.The distance L from the neutron-forming target 3 of the tagged neutron generator 1 to the place of emission of a gamma quantum as a result of inelastic scattering of a tagged neutron in the object under study 4 can be determined by measuring the time interval Δt between the registration of the gamma quantum by the gamma detector 5 and the registration of the alpha particle accompanying the tagged neutron multipixel alpha detector 2. Knowing the distance L and the direction of movement of the tagged neutron, it is possible to determine the spatial coordinates of the place where the emission of a gamma quantum occurred during inelastic scattering of the tagged neutron in the object under study 4. The beginning of the alpha-gamma coincidence time window is the registration of the signal from the multipixel alpha -detector 2, and the time window during which the joint registration of the gamma quantum and the alpha particle is performed is set so that it is possible to fix the registration time of the signal from the gamma detector 5 relative to the registration time of the signal from the multipixel alpha detector a 2 when the tagged neutrons fly over the entire test object 4. Accordingly, the minimum duration of the alpha-gamma coincidence time window is equal to the time of the tagged neutron flight of the test object 4. For example, with an object thickness of 50 cm, the minimum time window duration is 10 ns (the tagged neutron velocity is 14 MeV about 5⋅10 7 ⋅m / s). In practice, the time window is made larger (40–100 ns) for measuring background events.

Данные о взаимодействии меченых нейтронов с ядрами исследуемого объекта 4 записываются в блок 9 сбора и обработки данных в виде трех чисел:Data on the interaction of tagged neutrons with the nuclei of the investigated object 4 are recorded in the block 9 for collecting and processing data in the form of three numbers:

времени между регистрацией гамма-кванта гамма-детектором 5 и сопутствующей меченому нейтрону альфа-частицы многопиксельным альфа-детектором 2;the time between the registration of the gamma quantum by the gamma detector 5 and the accompanying labeled neutron alpha particle by the multipixel alpha detector 2;

номера сработавшего пикселя многопиксельного альфа-детектора 2;the number of the triggered pixel of the multipixel alpha detector 2;

амплитуды сигнала с гамма-детектора 5.amplitude of the signal from the gamma detector 5.

На основании переданных событий блок 9 сбора и обработки данных измеряет спектр гамма-квантов неупругого рассеяния нейтронов, выходящих из разных точек исследуемого объекта 4, производит разложение спектра гамма-квантов на спектры от отдельных химических элементов, составляющих исследуемый объект 4, по соотношению этих спектров находит концентрацию углерода, азота и кислорода в исследуемом объекте 4. Концентрация углерода, азота и кислорода в определенном диапазоне значений является информативным признаком наличия в исследуемом объекте 4 взрывчатых веществ.Based on the transmitted events, the data collection and processing unit 9 measures the spectrum of gamma quanta of inelastic scattering of neutrons emerging from different points of the investigated object 4, decomposes the spectrum of gamma quanta into spectra from individual chemical elements that make up the investigated object 4, finds by the ratio of these spectra concentration of carbon, nitrogen and oxygen in the investigated object 4. The concentration of carbon, nitrogen and oxygen in a certain range of values is an informative sign of the presence of 4 explosives in the investigated object.

Гамма-детектор 5 находится вне телесного угла 7 вылета меченых нейтронов. Поскольку нейтроны выходят из дейтерий-тритиевого генератора 1 практически изотропно, часть нейтронов испускается в сторону гамма-детектора 5 и вызывает появление на нем сигналов. Эти сигналы могут стохастически сопровождаться сигналами с многопиксельного альфа-детектора 2 и создавать фоновые события. Для уменьшения количества этих фоновых событий используется модуль 6 радиационной защиты, поглощающий нейтроны и вторичное гамма-излучение, которое образуется при взаимодействии нейтронов с модулем 6 радиационной защиты. Модуль 6 радиационной защиты может состоять из металла, водородосодержащих веществ, в том числе содержащих поглотители тепловых нейтронов, или их комбинаций [V. M. Bystritsky, V.Valkovic, D.N. Grozdanov et al. Multilayer passive shielding of scintillation detectors based on BGO, NaI(Tl), and stilbene crystals operating in intense neutron fields with an energy of 14.1 MeV, Physics of Particles and Nuclei Letters 12/2 (2015) 325-335].The gamma detector 5 is outside the solid angle 7 of the emission of tagged neutrons. Since the neutrons leave the deuterium-tritium generator 1 is practically isotropic, a part of the neutrons is emitted towards the gamma detector 5 and causes the appearance of signals on it. These signals can be stochastically accompanied by signals from the multi-pixel alpha detector 2 and generate background events. To reduce the number of these background events, a radiation protection module 6 is used, which absorbs neutrons and secondary gamma radiation, which is generated by the interaction of neutrons with the radiation protection module 6. Radiation protection module 6 may consist of metal, hydrogen-containing substances, including those containing thermal neutron absorbers, or combinations thereof [V. M. Bystritsky, V. Valkovic, D.N. Grozdanov et al. Multilayer passive shielding of scintillation detectors based on BGO, NaI (Tl), and stilbene crystals operating in intense neutron fields with an energy of 14.1 MeV, Physics of Particles and Nuclei Letters 12/2 (2015) 325-335].

С увеличением длины модуля 6 радиационной защиты вероятность полного поглощения нейтронов и гамма-квантов увеличивается. Однако с увеличением длины модуля 6 радиационной защиты из-за геометрического фактора уменьшается вероятность попадания гамма-квантов, испускаемых при прохождении меченых нейтронов в исследуемом объекте 4, на гамма-детектор 5, а также уменьшается плотность потока меченых нейтронов, проходящих через исследуемый объект 4, что уменьшает количество полезных событий.With an increase in the length of the radiation protection module 6, the probability of complete absorption of neutrons and gamma quanta increases. However, with an increase in the length of the radiation protection module 6, due to the geometric factor, the probability of hitting gamma quanta emitted during the passage of tagged neutrons in the object under study 4 to the gamma detector 5 decreases, and the flux density of tagged neutrons passing through the object under study 4 decreases. which reduces the number of useful events.

Генератор 1 меченых нейтронов, гамма-детектор 5, модуль 6 радиационной защиты, защитный сцинтилляционный детектор 8, а также блок 9 сбора и обработки данных закреплены на жестком каркасе 10.A tagged neutron generator 1, a gamma detector 5, a radiation protection module 6, a protective scintillation detector 8, and a data collection and processing unit 9 are fixed on a rigid frame 10.

В устройстве обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов используется активная защита от нейтронов и фоновых гамма-квантов, приходящих через модуль 6 радиационной защиты на гамма-детектор 5. С этой целью между модулем 6 радиационной защиты и гамма-детектором 5 устанавливается защитный сцинтилляционный детектор 8 таким образом, что через него проходят все нейтроны и гамма-кванты, выходящие из модуля 6 радиационной защиты в направлении гамма-детектора 5. Одновременное появление сигналов в защитном сцинтилляционном детекторе 8 и в гамма-детекторе 5 означает, что гамма-квант или нейтрон, вышедший из модуля 6 радиационной защиты, прошел через защитный сцинтилляционный детектор 8 и зарегистрировался в гамма-детекторе 5. Такой сигнал является фоновым и может вызывать фоновое событие, если фоновый сигнал случайным образом сопровождается регистрацией сигнала с многопиксельного альфа-детектора 2 во временном окне альфа-гамма совпадений. Это событие должно быть режектировано.The device for detecting explosives by the tagged neutron method uses active protection against neutrons and background gamma quanta coming through the radiation protection module 6 to the gamma detector 5. For this purpose, a protective scintillation detector 8 is installed between the radiation protection module 6 and the gamma detector 5 in such a way in such a way that all neutrons and gamma quanta pass through it, leaving the radiation protection module 6 in the direction of the gamma detector 5. The simultaneous appearance of signals in the protective scintillation detector 8 and in the gamma detector 5 means that the gamma quantum or neutron emitted from the radiation protection module 6, passed through the protective scintillation detector 8 and registered in the gamma detector 5. Such a signal is a background signal and can cause a background event if the background signal is randomly accompanied by the registration of a signal from the multi-pixel alpha detector 2 in the alpha-gamma time window coincidences. This event must be rejected.

Блок 9 сбора и обработки данных устройства-прототипа выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора 2 и гамма-детектора 5 во временном окне альфа-гамма совпадений. При этом также могут регистрироваться фоновые сигналы, которые случайным образом сопровождаются сигналом с многопиксельного альфа-детектора 2 во временном окне альфа-гамма совпадений. Это приводит к увеличению количества фоновых событий. В настоящем устройстве при наличии сигнала с защитного сцинтилляционного детектора 8 во временном окне альфа-гамма совпадений (что является признаком фонового сигнала) производится режекция этого события (событие не будет записано). Совместная регистрация сигналов с многопиксельного альфа-детектора 2 и гамма-детектора 5 во временном окне альфа-гамма совпадений производится только при отсутствии сигнала с защитного сцинтилляционного детектора 8 во временном окне альфа-гамма совпадений. Это позволяет уменьшить количество фоновых событий.The block 9 for collecting and processing data of the prototype device is made according to the scheme of joint registration of signals from the multi-pixel alpha detector 2 and the gamma detector 5 in the alpha-gamma coincidence time window. In this case, background signals can also be recorded, which are randomly accompanied by the signal from the multi-pixel alpha detector 2 in the alpha-gamma coincidence time window. This leads to an increase in the number of background events. In the present device, in the presence of a signal from the protective scintillation detector 8 in the alpha-gamma coincidence time window (which is a sign of a background signal), this event is rejected (the event will not be recorded). Joint registration of signals from multipixel alpha detector 2 and gamma detector 5 in the alpha-gamma coincidence time window is performed only in the absence of a signal from the protective scintillation detector 8 in the alpha-gamma coincidence time window. This allows you to reduce the number of background events.

Устройство обнаружения взрывчатых веществ может быть осуществлено с использованием коммерчески доступного оборудования. В эксперименте, подтверждающим работоспособность устройства, генератор 1 меченых нейтронов типа ИНГ-27 содержит многопиксельный альфа-детектор 2 с девятью пикселями, расстояние между многопиксельным альфа-детектором 2 и нейтронообразующей мишенью 3 равно 67 мм. Телесный угол 7 вылета меченых нейтронов, в котором находится исследуемый объект 4, составляет около 0,2 рад. Гамма-детектор 5 находится вне телесного угла 7 вылета меченых нейтронов на расстоянии 40 см от нейтронообразующей мишени 3 и выполнен в виде цилиндра из кристалла BGO диаметром 63 мм и высотой 63 мм, сопряженным с ФЭУ XP4392. Модуль 6 радиационной защиты выполнен из вольфрамовых параллепипедов размером 50 × 100 ×100 мм, общая толщина модуля радиационной защиты 160 мм, поперечные размеры 100 × 100 мм. Между модулем 6 радиационной защиты и гамма-детектором 5 установлен защитный сцинтилляционный детектор 8 на основе сцинтиллятора BGO в виде прямоугольного параллелепипеда толщиной 50 мм и поперечными размерами 72 × 72 мм, сопряженным с ФЭУ 93. Таким образом, выполняется условие, что размеры защитного сцинтилляционного детектора 8 таковы, что все нейтроны и вторичные гамма-кванты, выходящие из модуля 6 радиационной защиты в сторону гамма-детектора 5, проходят через защитный сцинтилляционный детектор 8. В блоке 9 сбора и обработки данных для регистрации событий используются одна шестиканальная плата БГД-6 и одна шестнадцатикальная плата БАД-256, для питания многоканального альфа-детектора 2, защитного сцинтилляционного детектора 8 и гамма-детектора 5 используется плата БВН-8 производства ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова [Нейтронные генераторы для элементного анализа веществ и материалов. URL:http://vniia.ru/production/neitronnie-generatory/elementniy-analiz/neytronnye-generatory-dlya-elementnogo-analiza-veshchestv-i-materialov.php]. Платы находятся в крейте, обеспечивающем питание и обмен данными между платами. В крейте находится одноплатный компьютер типа EmCORE-i89M2-6822EQ производства Arbor Technology, осуществляющий обработку данных.The explosives detection device can be implemented using commercially available equipment. In the experiment confirming the operability of the device, the ING-27 type tagged neutron generator 1 contains a multi-pixel alpha detector 2 with nine pixels, the distance between the multi-pixel alpha detector 2 and the neutron-forming target 3 is 67 mm. The solid angle 7 of the emission of tagged neutrons, in which the investigated object 4 is located, is about 0.2 rad. The gamma detector 5 is located outside the solid angle 7 of the emission of tagged neutrons at a distance of 40 cm from the neutron-forming target 3 and is made in the form of a cylinder made of a BGO crystal with a diameter of 63 mm and a height of 63 mm, coupled with the XP4392 PMT. The radiation protection module 6 is made of tungsten parallelepipeds 50 × 100 × 100 mm in size, the total thickness of the radiation protection module is 160 mm, and the transverse dimensions are 100 × 100 mm. A protective scintillation detector 8 based on a BGO scintillator in the form of a rectangular parallelepiped 50 mm thick and transverse dimensions 72 × 72 mm coupled with PMT 93 is installed between the radiation protection module 6 and the gamma detector 5. Thus, the condition is satisfied that the dimensions of the protective scintillation detector 8 are such that all neutrons and secondary gamma quanta emerging from the radiation protection module 6 towards the gamma detector 5 pass through the protective scintillation detector 8. In the data collection and processing unit 9, one six-channel BGD-6 board is used to register events and one sixteen-channel BAD-256 board, to power the multichannel alpha detector 2, the protective scintillation detector 8 and the gamma detector 5, the BVN-8 board produced by the V.I. N.L. Dukhova [Neutron generators for elemental analysis of substances and materials. URL: http: //vniia.ru/production/neitronnie-generatory/elementniy-analiz/neytronnye-generatory-dlya-elementnogo-analiza-veshchestv-i-materialov.php]. The cards are in a crate that provides power and data exchange between the cards. The crate houses a single-board computer, type EmCORE-i89M2-6822EQ, manufactured by Arbor Technology, which performs data processing.

Гамма-детектор 5 присоединен к плате БГД-6. Девять выходов многопиксельного альфа-детектора 2 присоединены к девяти входам шестнадцатикальной плате БАД-256. К свободному входу платы БАД-256 присоединен защитный сцинтилляционный детектор 8. Плата БГД-6 производит совместную регистрацию сигналов с многопиксельного альфа-детектора 2 и гамма-детектора 5 во временном окне альфа-гамма совпадений, установленном равным 80 нс, при отсутствии наложений сигналов в шестнадцатикальной плате БАД-256. В случае, если во временном окне альфа-гамма совпадений на плату БАД-256 будут одновременно поданы сигналы с многопиксельного альфа-детектора 2 и защитного сцинтилляционного детектора 8, плата БАД-256 выработает признак наложения, и событие не будет записано блоком БГД-6 (будет режектировано).Gamma detector 5 is connected to the BGD-6 board. Nine outputs of the multipixel alpha detector 2 are connected to nine inputs of the sixteen-channel BAD-256 board. A protective scintillation detector 8 is connected to a free input of the BAD-256 board. The BGD-6 board performs joint registration of signals from multipixel alpha detector 2 and gamma detector 5 in the alpha-gamma coincidence time window set equal to 80 ns, in the absence of overlapping signals in sixteen-channel board BAD-256. If, in the time window of alpha-gamma coincidences, signals from the multi-pixel alpha detector 2 and the protective scintillation detector 8 are simultaneously sent to the BAD-256 board, the BAD-256 board will develop an overlap sign, and the event will not be recorded by the BGD-6 unit ( will be rejected).

С целью оценки эффективности устройства обнаружения взрывчатых веществ для уменьшения количества фоновых событий проведено экспериментальное сравнение двух вариантов радиационной защиты гамма-детектора от нейтронов и вторичных гамма-квантов. Первый вариант, являющийся макетом настоящего устройства с активной радиационной защитой, выполнен согласно эскизу модели для осуществления заявляемого устройства, в котором суммарная толщина модуля 6 радиационной защиты (160 мм) и защитного сцинтилляционного детектора 8 (50 мм) равна толщине модуля 6 радиационной защиты устройства-прототипа (210 мм). Во втором варианте, являющемся макетом устройства-прототипа, защитный сцинтилляционный детектор 8 отсутствует, а модуль 6 радиационной защиты выполнен, как в устройстве-прототипе, из вольфрама толщиной 210 мм.In order to evaluate the effectiveness of the device for detecting explosives to reduce the number of background events, an experimental comparison of two variants of radiation protection of a gamma detector from neutrons and secondary gamma quanta was carried out. The first option, which is a mock-up of this device with active radiation protection, is made according to a model sketch for the implementation of the proposed device, in which the total thickness of the radiation protection module 6 (160 mm) and the protective scintillation detector 8 (50 mm) is equal to the thickness of the radiation protection module 6 of the device - prototype (210 mm). In the second version, which is a prototype device prototype, the protective scintillation detector 8 is absent, and the radiation protection module 6 is made, as in the prototype device, from tungsten 210 mm thick.

Критерием эффективности радиационной защиты выбран коэффициент Ks, равный отношению скорости счета гамма-детектором 5 фоновых событий устройством с радиационной защитой к скорости счета устройством без радиационной защиты в диапазоне энергий гамма-квантов от 2,0 МэВ до 8,0 МэВ (в котором находятся основные пики гамма-излучения неупругого рассеяния нейтронов на ядрах углерода, азота, кислорода). Результаты измерения коэффициента Ks для обоих вариантов представлены в таблице, откуда следует, что в настоящем устройстве количество фоновых событий на 28 % меньше по сравнению с устройством прототипом.The criterion for the effectiveness of radiation protection is the coefficient K s , which is equal to the ratio of the count rate of a gamma detector of 5 background events by a device with radiation protection to the count rate of a device without radiation protection in the energy range of gamma quanta from 2.0 MeV to 8.0 MeV (in which there are the main peaks of gamma radiation of inelastic scattering of neutrons on nuclei of carbon, nitrogen, oxygen). The results of measuring the coefficient K s for both options are presented in the table, from which it follows that in the present device the number of background events is 28% less than in the prototype device.

Таким образом, в устройстве обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов с активной радиационной защитой достигается технический результат – уменьшение количества регистрируемых фоновых событий.Thus, in the device for detecting explosives by the method of tagged neutrons with active radiation protection, the technical result is achieved - a decrease in the number of recorded background events.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Дорин А.Б. и др. Переносной комплекс СКС-14П «Шелеспер», предназначенный для поиска и идентификации опасных, в том числе взрывчатых веществ // Сборник докладов международной научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». – М.: ВНИИА, 2013. − C. 60–67.1. Doreen A.B. and others. Portable complex SKS-14P "Shelesper", intended for the search and identification of hazardous, including explosives // Collection of reports of the international scientific and technical conference "Portable neutron generators and technologies based on them." - M .: VNIIA, 2013. - P. 60–67.

2. Балыгин К.А. и др. Многодетекторные системы нейтронного анализа методом меченых нейтронов с использованием аппаратной селекции полезных событий // Ядерные информационно-измерительные технологии. – 2014. −№ 4. − С.45–56.2. Balygin K.A. et al. Multidetector systems of neutron analysis by the method of tagged neutrons with the use of hardware selection of useful events // Nuclear information and measurement technologies. - 2014. -№ 4. - P.45-56.

3. Bagdasaryan Kh.E., Batyaev V.F., Belichenko S.G., Bestaev R.R., Gavryuchenkov A.V., Karetnikov M.D. Parameters of explosive detection through tagged neutron method / // Nucl. Instr. & Methods in Phys. Res. – 2015. – А 784. – PP. 412–416.3. Bagdasaryan Kh.E., Batyaev V.F., Belichenko S.G., Bestaev R.R., Gavryuchenkov A.V., Karetnikov M.D. Parameters of explosive detection through tagged neutron method / // Nucl. Instr. & Methods in Phys. Res. - 2015. - A 784. - PP. 412-416.

4. Bystritsky V. M., Valkovic V., Grozdanov D.N. et al. Multilayer passive shielding of scintillation detectors based on BGO, NaI(Tl), and stilbene crystals operating in intense neutron fields with an energy of 14.1 MeV, Physics of Particles and Nuclei Letters 12/2 (2015) 325–335.4. Bystritsky V. M., Valkovic V., Grozdanov D.N. et al. Multilayer passive shielding of scintillation detectors based on BGO, NaI (Tl), and stilbene crystals operating in intense neutron fields with an energy of 14.1 MeV, Physics of Particles and Nuclei Letters 12/2 (2015) 325–335.

5. Нейтронные генераторы для элементного анализа веществ и материалов. URL:http://vniia.ru/production/neitronnie-generatory/elementniy-analiz/neytronnye-generatory-dlya-elementnogo-analiza-veshchestv-i-materialov.php.5. Neutron generators for elemental analysis of substances and materials. URL: http: //vniia.ru/production/neitronnie-generatory/elementniy-analiz/neytronnye-generatory-dlya-elementnogo-analiza-veshchestv-i-materialov.php.

Claims (1)

Устройство обнаружения взрывчатых веществ методом меченых нейтронов с активной радиационной защитой, содержащее генератор меченых нейтронов, внутри вакуумной камеры которого находятся многопиксельный альфа-детектор и нейтронообразующая мишень, также содержащее гамма-детектор, модуль радиационной защиты, блок сбора и обработки данных, гамма-детектор находится вне телесного угла вылета меченых нейтронов, началом временного окна альфа-гамма совпадений является регистрация сигнала с многопиксельного альфа-детектора, между генератором меченых нейтронов и гамма-детектором расположен модуль радиационной защиты, при этом размеры модуля радиационной защиты таковы, что все нейтроны, выходящие из генератора меченых нейтронов в сторону гамма-детектора, проходят через модуль радиационной защиты, при этом блок сбора и обработки данных соединен с многопиксельным альфа-детектором и гамма-детектором, отличающееся тем, что между модулем радиационной защиты и гамма-детектором установлен защитный сцинтилляционный детектор, соединенный с блоком сбора и обработки данных, генератор меченых нейтронов, гамма-детектор, модуль радиационной защиты, защитный сцинтилляционный детектор, блок сбора и обработки данных закреплены на жестком каркасе, блок сбора и обработки данных выполнен по схеме совместной регистрации сигналов с многопиксельного альфа-детектора и гамма-детектора во временном окне альфа-гамма совпадений только при отсутствии сигнала с защитного сцинтилляционного детектора во временном окне альфа-гамма совпадений, причем гамма-детектор находится на расстоянии от 15 см до 60 см от нейтронообразующей мишени генератора меченых нейтронов, размеры защитного сцинтилляционного детектора таковы, что все нейтроны и вторичные гамма-кванты, выходящие из модуля радиационной защиты в направлении гамма-детектора, проходят через защитный сцинтилляционный детектор.A device for detecting explosives by the method of tagged neutrons with active radiation protection, containing a tagged neutron generator, inside the vacuum chamber of which there are a multi-pixel alpha detector and a neutron-forming target, also containing a gamma detector, a radiation protection module, a data collection and processing unit, a gamma detector is located outside the solid angle of emission of tagged neutrons, the beginning of the alpha-gamma coincidence time window is the registration of a signal from a multi-pixel alpha detector, a radiation protection module is located between the tagged neutron generator and the gamma detector, while the dimensions of the radiation protection module are such that all neutrons emitted from tagged neutron generator towards the gamma detector, pass through the radiation protection module, while the data collection and processing unit is connected to a multi-pixel alpha detector and a gamma detector, characterized in that a protective scintillation is installed between the radiation protection module and the gamma detector a radiation detector connected to a data collection and processing unit, a tagged neutron generator, a gamma detector, a radiation protection module, a protective scintillation detector, a data collection and processing unit are fixed on a rigid frame, the data collection and processing unit is made according to the scheme of joint registration of signals from a multipixel an alpha detector and a gamma detector in the alpha-gamma coincidence time window only in the absence of a signal from the protective scintillation detector in the alpha-gamma coincidence time window, and the gamma detector is located at a distance of 15 cm to 60 cm from the neutron-forming target of the tagged neutron generator, the dimensions of the protective scintillation detector are such that all neutrons and secondary gamma quanta leaving the radiation protection module in the direction of the gamma detector pass through the protective scintillation detector.
RU2021118028U 2021-06-22 2021-06-22 Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding RU207121U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021118028U RU207121U1 (en) 2021-06-22 2021-06-22 Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021118028U RU207121U1 (en) 2021-06-22 2021-06-22 Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU207121U1 true RU207121U1 (en) 2021-10-13

Family

ID=78286787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021118028U RU207121U1 (en) 2021-06-22 2021-06-22 Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU207121U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7420175B2 (en) * 2005-04-13 2008-09-02 University Of Houston Explosives detection by directional fast neutron beams scan with associated particles
RU137122U1 (en) * 2013-11-12 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF MATERIALS BY MEANS OF LABELED NEUTRONS
RU195097U1 (en) * 2019-08-23 2020-01-15 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for detecting explosive, poisonous and fissile materials on the seabed

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7420175B2 (en) * 2005-04-13 2008-09-02 University Of Houston Explosives detection by directional fast neutron beams scan with associated particles
RU137122U1 (en) * 2013-11-12 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" DEVICE FOR ANALYSIS OF MATERIALS BY MEANS OF LABELED NEUTRONS
RU195097U1 (en) * 2019-08-23 2020-01-15 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for detecting explosive, poisonous and fissile materials on the seabed

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kh.E. Bagdasaryan, V.F. Batyaev, S.G. Belichenko et al. Parameters of explosive detection through tagged neutron method. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 784 (2015), p. 412-416. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0470226A1 (en) Apparatus and method for detecting contraband using fast neutron activation
WO2015034958A1 (en) Radiation-monitoring system with correlated hodoscopes
US20030165212A1 (en) Method and apparatus for detecting, locating, and analyzing chemical compounds using subatomic particle activation
Guardincerri et al. Detecting special nuclear material using muon-induced neutron emission
Sardet et al. Gamma signatures of the C-BORD tagged neutron inspection system
RU207121U1 (en) Tagged neutron detection device for explosives with active radiation shielding
Streicher et al. Fast neutron detection using pixelated CdZnTe spectrometers
US20080061994A1 (en) Radionuclide Detector and Software for Controlling Same
CN101711370A (en) Be used to discern the noninvasive method that nuclear material exists from the high energy prompt neutron of photon-induced fission
Mihalczo et al. Nuclear Material Identification System with imaging and gamma-ray spectrometry for plutonium, highly enriched uranium, high explosives, and other materials
Goodman et al. Qualitative measurement of spatial shielding isotopics via Compton imaging neutron-induced gamma rays using 3-D CdZnTe detectors
Pausch et al. Neutron detection based on capture-gamma sensing and calorimetry
Kiff et al. Using fast neutron signatures for improved UF6 cylinder enrichment measurements.
US20050205799A1 (en) Radionuclide detector and software for controlling same
Ryzhikov et al. A new multi-layer scintillation detector for detection of neutron-gamma radiation
Karetnikov et al. Multidetector system for nanosecond tagged neutron technology based on hardware selection of events
Al Hamrashdi et al. Design and Optimisation of a Three Layers Thermal Neutron, Fast Neutron and Gamma-Ray Imaging System
Trombetta et al. Sensitive detection of special nuclear materials for rpm applications based on gamma-fast neutron coincidence counting
Kane et al. Simulations of multi-gamma coincidences from neutron-induced fission in special nuclear materials
US11061164B1 (en) System, algorithm, and method using short pulse interrogation with neutrons to detect and identify matter
Paff Organic Scintillation Detectors for Spectroscopic Radiation Portal Monitors
Nebbia et al. The use of tagged 14 MeV neutron beams for the detection of illicit materials in land and sea transportation
Ryzhikov et al. Fast neutron detectors based on solid-state single crystalline and multilayer composite scintillators
CA2550549A1 (en) Radionuclide detector and software for controlling same
Dallimore et al. High-resolution scintillation spectrometers for neutron-activation analysis