Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано для контроля работы ядерных реакторов. The invention relates to the field of nuclear physics and can be used to control the operation of nuclear reactors.
Известен детектор для измерения потоков незаряженных частиц и квантов, состоящий из двух электродов, разделенных изоляцией, и помещенный в вакуум, и прибора, измеряющего разность потенциалов между электродами [1]
В качестве прототипа взято устройство для измерения потоков незаряженных частиц и квантов, содержащее трубу, на одном конце которой помещен источник света, и два электрода, расположенные внутри трубы и закрепленные одними концами в изоляторе [2] Недостатком прототипа является недостаточно большая чувствительность регистрирующей системы.A known detector for measuring flows of uncharged particles and quanta, consisting of two electrodes separated by insulation, and placed in a vacuum, and a device that measures the potential difference between the electrodes [1]
As a prototype, a device for measuring flows of uncharged particles and quanta was taken, containing a tube, a light source placed at one end, and two electrodes located inside the tube and fixed at one end in the insulator [2] The disadvantage of the prototype is the insufficient sensitivity of the recording system.
Заявляемое устройство свободно от этого недостатка, так как регистрирующая система вынесена из поля излучения и обеспечивает оптическое усиление. Отличительной особенностью устройства является то, что электроды выполнены в виде пластин. Одна из пластин имеет толщину, меньше пробега вторичных заряженных частиц, и не ней закреплено зеркало; вторая пластина имеет толщину большую, чем пробег вторичных заряженных частиц, обе пластины помещены на одном конце вакуумированной трубы на изоляторе. На противоположном конце трубы помещен источник света, дающий тонкий световой луч, отражающийся от зеркала, закрепленного на первой пластине, и после отражения попадающий в окно фотоэлектрического приемника. Ток на выходе фотоэлектрического приемника связан функционально с отклонением пучка света, отраженного от зеркала. Находясь в потоке незаряженных частиц и квантов, в результате эмиссии заряженных частиц из первой пластины (тонкой) и поглощения этих заряженных частиц во второй пластине между ними возникает разность потенциалов, которая приводит к смещению пластин относительно друг друга и к смещению зеркала, находящегося на тонкой пластине. Величина смещения зависит от разности потенциалов, последняя зависит от потока частиц и квантов и поэтому смещение зеркала и смещение пучка света характеризуют поток частиц и квантов. The inventive device is free from this drawback, since the recording system is removed from the radiation field and provides optical amplification. A distinctive feature of the device is that the electrodes are made in the form of plates. One of the plates has a thickness less than the path of the secondary charged particles, and a mirror is not fixed to it; the second plate has a thickness greater than the path of the secondary charged particles, both plates are placed at one end of the evacuated pipe on the insulator. A light source is placed at the opposite end of the tube, giving a thin light beam reflected from the mirror mounted on the first plate, and after reflection it enters the window of the photoelectric receiver. The current at the output of the photoelectric receiver is connected functionally with the deviation of the light beam reflected from the mirror. Being in a stream of uncharged particles and quanta, as a result of emission of charged particles from the first plate (thin) and absorption of these charged particles in the second plate, a potential difference arises between them, which leads to the displacement of the plates relative to each other and to the displacement of a mirror located on a thin plate . The magnitude of the displacement depends on the potential difference, the latter depends on the flux of particles and quanta, and therefore the displacement of the mirror and the displacement of the light beam characterize the flux of particles and quanta.
Толщина первой пластины выбирается с учетом энергии квантов регистрируемого излучения. Чем больше энергия кванта, тем больше толщина пластины: она всегда меньше пробега вторичных частиц в веществе пластины. Толщина первой пластины в месте закрепления ее в изоляторе выбирается из условий, определяющих чувствительность устройства: чем она больше, тем больше смещение пластины под действием одной и той же электростатической силы и тем больше чувствительность устройства. Изменяя атомный номер пластины эмиттера и атомный номер пластинки коллектора, можно изменять чувствительность устройства по отношению к гамма-излучению и по отношению к нейтронам. Устройство позволяет избирательно регистрировать в основном потоки гамма-излучения, если в качестве эмиттера выбран металл с большим Z. The thickness of the first plate is selected taking into account the energy of quanta of the detected radiation. The greater the quantum energy, the greater the thickness of the plate: it is always less than the mean free path of secondary particles in the plate material. The thickness of the first plate at the place of its fixing in the insulator is selected from the conditions that determine the sensitivity of the device: the larger it is, the greater the displacement of the plate under the influence of the same electrostatic force and the greater the sensitivity of the device. By changing the atomic number of the emitter plate and the atomic number of the collector plate, it is possible to change the sensitivity of the device with respect to gamma radiation and with respect to neutrons. The device allows to selectively register mainly gamma radiation fluxes if a metal with large Z is selected as an emitter.
На чертеже изображено устройство. Эмиттер 1 и коллекторная пластина 2 закреплены в изоляторе 3. На эмиттерной пластине помещено зеркало 4. Тонкий луч света от источника 5 отражается от зеркала 4 и попадает в фотоэлектронное устройство 6. Обе пластины и изолятор помещены в вакуумированную трубу 7. The drawing shows a device. The emitter 1 and the collector plate 2 are fixed in the insulator 3. A mirror 4 is placed on the emitter plate. A thin ray of light from the source 5 is reflected from the mirror 4 and enters the photoelectronic device 6. Both plates and the insulator are placed in a vacuum tube 7.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Незаряженные частицы или кванты, взаимодействуя с веществом эмиттера 1, образуют электроны, часть из которых попадает на коллектор 2, заряжая его отрицательно относительно эмиттера. Под действием возникающей разности потенциалов эмиттер 1 отклоняется, это приводит к отклонению тонкого луча света испускаемого источником 5 и отражаемого зеркалами 4 и 8. Отклонение луча света, регистрируемого фотоэлектрическим устройством 6, приводит к изменению величины сигнала, по которому определяют величину потока незаряженных частиц и квантов. Uncharged particles or quanta, interacting with the substance of emitter 1, form electrons, some of which fall on collector 2, charging it negatively with respect to the emitter. Under the action of the resulting potential difference, the emitter 1 deviates, this leads to a deviation of a thin ray of light emitted by the source 5 and reflected by the mirrors 4 and 8. The deviation of the ray of light detected by the photovoltaic device 6 leads to a change in the magnitude of the signal, which determines the magnitude of the flow of uncharged particles and quanta .