RU2110080C1 - Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) - Google Patents
Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110080C1 RU2110080C1 RU97104837/25A RU97104837A RU2110080C1 RU 2110080 C1 RU2110080 C1 RU 2110080C1 RU 97104837/25 A RU97104837/25 A RU 97104837/25A RU 97104837 A RU97104837 A RU 97104837A RU 2110080 C1 RU2110080 C1 RU 2110080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- radiation
- sensitive
- voltage
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
- H01J47/12—Neutron detector tubes, e.g. BF3 tubes
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: в области регистрации нейтронов, в частности для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов. Сущность изобретения: двухсекционная газонаполненная ионизационная камера содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V14 и V25 высотой L1 и L2 соответственно, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами. Второй чувствительный объем V2 заполнен смесью газов или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, до давления P2, выбранного из заранее определенного интервала. При этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема обеспечивает полную компенсацию тока от γ - излучения и не превышает абсолютного значения 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема. Во втором варианте изобретения давление P2 выбирается в пределах другого заранее заданного интервала, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ -излучения, превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания abs / -Um a x /. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии электрической связи 9 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты, и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11. Изготовление камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от γ -излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4 - 8 раз выше по сравнению с камерами КНК - 17 - 1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2 • 102 до 1 • 109 с- 1 • см- 2 на фоне сопутствующего γ -излучения. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.
Description
Изобретение относится к технической физике, точнее - к области регистрации нейтронов. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при изготовлении камер для измерения потока нейтронов в токовых каналах системы управления и защиты ядерных реакторов, критических сборок и других источников нейтронов.
Известно устройство двухсекционной камеры, содержащей две газонаполненные секции, в каждой из которых размещена система электродов, каждая из которых содержит высоковольтный электрод, предназначенный для электрического соединения с внешними источниками напряжений питания, и электрически соединенные сигнальные электроды, предназначенные для соединения с измерителем электрического тока [1].
Недостатком этого устройства является отсутствие связи параметров конструкции секций с характеристиками камер.
Известно устройство канала с газонаполненной ионизационной камерой, содержащей заключенные в герметичном корпусе три электрода, образующих два равных чувствительных объема, поверхности электродов в одном из которых покрыты слоем материала, испускающего заряженные частицы под воздействием нейтронов. Другой объем не содержит нейтроночувствительного материала и служит для компенсации тока от фонового γ-излучения (см. решение от 15.05.96 о выдаче патента РФ по заявке N 95120353 на "Токовый канал для измерения потока нейтронов").
Работа этого устройства основана на регистрации разностного электрического тока, возникающего в цепи сигнальных электродов под воздействием излучения реактора. При создании на электродах секций противоположных по знаку электрических напряжений питания в цепи электрически соединенных сигнальных электродов возникает разностный ток, обусловленный реакцией с нейтронами в первой секции. Компенсация фонового тока в цепи сигнального электрода осуществляется регулировкой потенциала на высоковольтном электроде γ-чувствительной секции.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность твердого радиатора, размещенного на поверхностях электродов нейтроночувствительной секции, что обусловливает сравнительно низкую чувствительность к нейтронам.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению являются двухсекционные газонаполненные ионизационные камеры типа КНК, содержащие заключенные в корпусе две герметичные секции и систему электродов, образующую внутри этих секций два герметичных чувствительных объема, один из которых заполнен соответственно 3Не или 10ВF3 - газами, эффективно испускающими энергетичные заряженные частицы в реакции с нейтронами, а второй объем - инертным газом, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, а сигнальные электроды электрически соединены между собой [2].
Недостатком этих устройств является отсутствие связи физических характеристик материалов с характеристиками конструкции, что обусловливает низкий выход годных изделий.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением Р1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжений питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р2 в интервале
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения
номинального напряжения питания первого чувствительного объема, или в двухсекционной газонаполненной ионизационной камере, содержащей заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением Р1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, второй объем содержит газ или смесь газов под давлением Р2 в интервале
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания 
.
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
е - заряд электрона;
Еe - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент,
при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение
Предложенное техническое решение удовлетворяет критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень" несмотря на известность некоторых использованных в нем признаков, так как совокупность изложенных признаков, взятая в новой взаимосвязи, позволяет изготавливать скомпенсированные по току от фонового γ-излучения двухсекционные камеры с увеличенной чувствительностью для каналов контроля потока нейтронов в реакторе за счет установленного соотношения между давлением газов, номинальными напряжениями питания, характеристиками конструкции и используемых в ней материалов.
На фиг. 1 изображена электрическая схема двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры; на фиг. 2 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 3 - схема конструкции двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; на фиг. 4 - вольт-амперные характеристики секций газонаполненной ионизационной камеры, возникающие под воздействием γ-излучения радиационной установки с источником 60Со; на фиг. 5 - зависимость коэффициента а1 от максимального наклона вольт-амперной характеристики первого чувствительного объема η1 и коэффициентов а2 и a3 от максимального наклона вольт-амперной характеристики второго чувствительного объема η2 при номинальном электрическом напряжении питания 500 В и максимальном допустимом напряжении питания 1000 В; на фиг. 6 - диаграмма для определения граничных отношений давлений газов по физическим характеристикам газов и отношению чувствительных объемов в секциях камеры.
В табл. 1 представлены основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК; в табл. 2 - молекулярные массы μi и средние энергии wi образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием γ-излучения и быстрых электронов; в табл. 3 - значения коэффициентов k для определения отношения давлений газов в секциях с различным составом газов по изображенной на фиг. 6 диаграмме.
Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (фиг.1) содержит заключенные в корпусе 1 две электродные системы 2 и 3, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 4 и V2 5 высотой L1 и L2 соответственно. Все электроды электрически изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6. Один из электродов 7 в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения посредством электрических вводов 8 и линии 9 электрической связи с внешним источником 10 номинального электрического напряжения питания. Два других сигнальных электрода электрически замкнуты и предназначены для соединения с измерителем электрического тока 11.
Электродные системы могут быть изготовлены в аксиальной цилиндрической или плоскопараллельной геометрии электродов в каждой секции. Наиболее перспективна конструкция, в которой первая секция содержит систему из двух электродов, представляющую набор плоских дисков с отверстием в центре, закрепленных параллельно один другому, и заполнена газовой смесью или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, а вторая секция содержит систему из двух аксиальных цилиндрических электродов, заполнена газовой смесью или газом, не образующим заряженных частиц в реакции с нейтронами, и размещена внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы первой секции. При такой геометрии электродной системы нейтроночувствительный объем в первой секции практически совпадает с объемом, занимаемым нейтроночувствительным газом, что обеспечивает минимальное ослабление нейтронного потока, достигающего нейтроночувствительный объем. Конструкции камер с такой комбинацией геометрий электродных систем в секциях условно обозначим КНК-56М.
Электродная система в первой секции может быть закреплена при помощи стержней или стоек. В конструкциях, в которых используют стержни, электродная система 2 может представлять набор из 148 (КНК-56М1) или 244 (КНК-56М2) дисков диаметром около 44 мм и толщиной около 0,4 мм, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки около 0,8 мм (фиг.2). Диски имеют одинаковые отверстия в центре и по четыре отверстия на периферии, два диаметрально противоположных из которых предназначены для прокладки стержней и крепления дисков одного электрода на опорных стержнях 12 этого электрода, а два других отверстия - для прокладки опорных стержней второго электрода. Диски зафиксированы при помощи втулок, нанизанных на опорные стержни и стянутых гайкой 13. Длина втулок подобрана таким образом, что каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, размещен между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7, предназначенного для соединения посредством электрического ввода 8 с внешним источником номинального электрического напряжения питания 10, и между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм. Для большей устойчивости диски электродов могут быть стянуты шинами, продолженными в вырезах на периферии и приваренными к дискам одноименных электродов. Электродная система разделена на четыре части с помощью трех опорных колец 14, в которых закреплены керамические втулки 15 с отверстием для прокладки опорных стержней 12. Высота каждой части L1 = 72,4 мм в КНК-56М1 и L1 = 120,4 мм в КНК-56М2. Стержни изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах одна из стоек каждого электрода электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, изготовленным из спая корундовой керамики с коваром и вваренным в верхний торцевой фланец 16, а одна из стоек сигнального электрода электрически соединена со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в нижний торцевой фланец 17.
В конструкции, условно обозначенной КНК-56М3, первая секция может быть собрана из трех частей, установленных одна за другой и сваренных между собой посредством переходных фланцев 18 (фиг.3). Каждая часть содержит систему из двух электродов, размещенных в цилиндрическом корпусе 1 внешним диаметром около 50 мм и толщиной стенки 0,8 мм. Электроды набраны из 44 и 45 дисков диаметром 44 и толщиной около 0,4 мм, в центре которых изготовлены одинаковые отверстия. Диски каждого из электродов на периферии имеют вырезы для прокладки трех стоек 19, изогнутых в поперечном направлении по форме вырезов в дисках, и выступы, которые при сборке электродной системы заводят в отверстия несущих стоек, загибают и приваривают к последним точечной электросваркой. Отверстия в стойках расположены таким образом, что между дисками разноименных электродов образуется зазор около 1,6 мм, а каждый диск одного электрода, который называется сигнальным, оказывается размещенным между двумя дисками другого высоковольтного электрода 7. Высота каждой части этой конструкции L1 = 176,4 мм. Стойки изолированы от корпуса с помощью опорных изоляторов из высокоглиноземистой керамики 6 марки ВК100-2, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в переходных фланцах 18 и опорных изоляторах 6 стойки одноименных электродов соседних частей соединены между собой токоведущими проводниками, а одна из стоек каждого электрода верхней части электрически соединена с отдельным стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец 16. Одна из стоек сигнального электрода нижней части электрически соединена со стандартным электрическим вводом, вваренным в нижний торцевой фланец 17.
Размещенная внутри цилиндрической полости, образованной отверстиями в дисках электродной системы, в опорных кольцах 14 и во фланцах 16, 17, 18 первой секции, вторая секция камеры состоит из заключенных в герметичном цилиндрическом корпусе максимальным внешним диаметром 19,5 мм двух электродов 3, изготовленных из аксиальных цилиндрических труб, закрепленных с помощью опорных изоляторов 6 из высокоглиноземистой керамики, установленных в специальные гнезда во фланцах. Через отверстия в опорных изоляторах один из электродов 7 соединен токоведущим проводником со стандартным электрическим вводом 8, вваренным в верхний торцевой фланец секции и предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания 9. Этот электрод называется высоковольтным. Сигнальный электрод, предназначенный для компенсации тока от фонового γ-излучения в цепи сигнального электрода первой секции, электрически соединен посредством соседних электрических вводов 8, установленных на нижних торцевых фланцах 17, с сигнальным электродом первой секции.
За исключением узлов электрических вводов и опорных изоляторов все металлические детали двухсекционной камеры изготовлены из нержавеющей стали аустенитного класса. После сваривания верхних 16 и нижних 17 торцевых фланцев секций между собой обеспечивается крепление второй секции внутри первой и герметизация первой секции. Чувствительный объем 4 (V1) в первой секции определяется объемом полости, ограниченной проекционной плоскостью крайних пластин в каждой части электродной системы на стенки корпуса, заключенными между этими плоскостями внутренней поверхностью стенки корпуса этой секции, внешней поверхностью стенки корпуса второй секции и поверхностью электродной системы (поверхностью дисков, стержней со втулками, стоек). В описанных выше конструкциях КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V1 соответственно равны 356, 594 и 711 см3. Чувствительный объем 5 (V2) во второй секции определяется объемом полости, ограниченной внутренней и внешней цилиндрическими поверхностями аксиальных электродов большего и меньшего диаметров соответственно и поверхностями, образованными на противоположных краях электродной системы вращением линии, проходящей по краям электродов и пересекающей ось электродной системы, вокруг оси электродной системы. Например, при использовании тонкостенных труб диаметром 14 и 5 мм во второй секции конструкций КНК-56М1, КНК-56М2 и КНК-56М3 значения V2 соответственно равны 42, 69 и 76 см3. Отношения V1/V2 соответственно равны 8,56; 8,6 и 9,3.
После обезгаживания откачку и наполнение секций газами осуществляют через трубки 20, вваренные в нижние торцевые фланцы. Первая секция может быть заполнена до давления Р1 газом или газовой смесью, содержащей ядра, испускающие заряженные частицы в реакции с нейтронами, например, 10BF3(n,α)7Li + 3F или 3He(n,p)3H. Давление и состав газовой смеси выбирают с точки зрения получения требуемой или максимально возможной для конкретной конструкции чувствительности к нейтронам. Другая секция, предназначенная для компенсации тока от γ-излучения, возникающего при измерении потока нейтронов на фоне сопутствующего γ-излучения, заполнена до давления Р2 электроположительной смесью газов или газом, например, 4Не, Ar, Kr, Xe и др., не образующими заряженных частиц в реакции с нейтронами, и, следовательно, чувствительна только к γ-излучению. Основные характеристики модификаций двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры типа КНК приведены в табл.1.
Под воздействием нейтронов возникают энергетичные заряженные α-частицы в реакции 10BF3(n,α)7Li или протоны в реакции 3Не(n,p)3H, которые производят ионизацию газа в чувствительном объеме первой секции. При создании внешним источником питания номинального электрического напряжения +U0 на высоковольтном электроде в цепи сигнального электрода этой секции протекает ионизационный ток. Под воздействием γ-излучения в материале возникают быстрые вторичные электроны, длина пробега которых значительно превышает расстояние между электродами в каждой из секций описанных выше конструкций. В процессе торможения эти электроны замедляются и образуют в газонаполненных чувствительных объемах секций ионы и термализованные медленные вторичные электроны с максимальной энергией спектра Еe = 50 эВ.
При создании внешними источниками 10 на высоковольтных электродах секций электрических напряжений питания +U и -U в чувствительных объемах происходит собирание носителей заряда и возникают ионизационные токи Ii(i = 1,2 соответственно для первой и второй секций камеры), которые достигают насыщения I0i при напряжениях питания +Uнас и -Uнас. Значения +Uнас и -Uнас зависят главным образом от скорости образования и условий собирания носителей заряда в каждом из чувствительных объемов. Когда давление газа в секциях и мощность излучения низки и ионы не влияют на движение медленных вторичных электронов, абсолютные значения +Uнас и -Uнас приближаются к Umin = m•e•Ee = 50 В. При противоположных по знаку напряжениях питания +U и -U токи I1 и I2 вычитаются в цепи электрически соединенных сигнальных электродов секций, и на вход регистратора 11 поступает разностный ток.
Если предположить, что в описанных выше конструкциях выполняется соотношение Брегга - Грея, и происходит полное собирание носителей заряда,
где е - заряд электрона;
ρi , Vi - плотность газа и объем i-го чувствительного объема соответственно;
fi - отношения средних массовых тормозных способностей быстрых электронов, возникающих под воздействием γ-излучения, в материале электродов и в газе i-й секции;
wi - средняя энергия образования ионов в газе i-й секции под воздействием γ-излучения;
Pγ - мощность дозы, создаваемая внешним γ-излучением;
μi - молекулярные массы газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме;
NL - постоянная Лошмидта;
Рi - давление газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме.
где е - заряд электрона;
ρi , Vi - плотность газа и объем i-го чувствительного объема соответственно;
fi - отношения средних массовых тормозных способностей быстрых электронов, возникающих под воздействием γ-излучения, в материале электродов и в газе i-й секции;
wi - средняя энергия образования ионов в газе i-й секции под воздействием γ-излучения;
Pγ - мощность дозы, создаваемая внешним γ-излучением;
μi - молекулярные массы газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме;
NL - постоянная Лошмидта;
Рi - давление газа (газовой смеси) в i-ом чувствительном объеме.
Для газовой смеси значение μi вычисляют по формуле
где pi, μj - парциальное давление и молекулярная масса j-го газа в смеси соответственно; n - количество составляющих газов в смеси. Молекулярные массы μi и средние энергии wi образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием γ-излучения и быстрых электронов приведены в табл. 2.
где pi, μj - парциальное давление и молекулярная масса j-го газа в смеси соответственно; n - количество составляющих газов в смеси. Молекулярные массы μi и средние энергии wi образования одной пары ионов в чистых газах и воздухе под воздействием γ-излучения и быстрых электронов приведены в табл. 2.
При увеличении напряжения питания выше 
электрический ток в секциях увеличивается, главным образом, ввиду увеличения подвижности носителей заряда, которая возрастает пропорционально напряженности электрического поля, значение Ii выражается формулой
где
- наклон вольт-амперной характеристики в i-ом чувствительном объеме;
ηi - максимальный наклон вольт-амперной характеристики в i-ой секции при полном собирании носителей заряда в чувствительном объеме;
- вольт-амперные характеристики первой и второй секций, в которых I01 = I02 обозначены на фиг. 4 позициями 21 и 22 соответственно.
где
ηi - максимальный наклон вольт-амперной характеристики в i-ой секции при полном собирании носителей заряда в чувствительном объеме;
Когда абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U находится в интервале от m•e•Ee до 
, верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от γ-излучения, имеют вид
Вольт-амперные характеристики второй секции, обеспечивающие полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничных напряжениях питания второй секции
, обозначены на фиг.4 позициями 23 и 24 соответственно. Используя (1) и (2) и принимая I01/I02 = χ•P1•V1/(V2•P2) = 1, из этих условий получаем интервал давления P2 газа во второй секции
χ•a2•P1•V1/V2 < P2 χ•a1•P1•V1/V2,
где
;
≈1 - отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения.
Вольт-амперные характеристики второй секции, обеспечивающие полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничных напряжениях питания второй секции
χ•a2•P1•V1/V2 < P2 χ•a1•P1•V1/V2,
где
По второму варианту, в котором абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема превышает абсолютное значение 
номинального напряжения питания первого чувствительного объема, но не выше абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимального допустимого напряжения питания 
, верхнее и нижнее граничные условия, при которых достигается полная компенсация фонового тока от γ-излучения, имеют вид
Вольт-амперная характеристика второй секции, обеспечивающая полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничном напряжении питания
или напряжении электрической прочности изоляции Uпр, обозначена на фиг. 4 позицией 25. Аналогично, используя (1) и (2) и принимая I01/I02= χ•P1•V1/(V2•P2) = 1, получаем
χ•a3•V1•P1/V2 < P2≤ χ•a2•V1•P1/V2,
где
.
Вольт-амперная характеристика второй секции, обеспечивающая полную компенсацию фонового тока от γ-излучения при граничном напряжении питания
χ•a3•V1•P1/V2 < P2≤ χ•a2•V1•P1/V2,
где
Обычно для обеспечения определенной степени надежности устанавливают 
.
Зависимость a1 от η1 показана позицией 26 на фиг. 5. Значения а2 удобно определять в зависимости от η2 по графикам 27, 28, 29 и 30, построенным при η1 = 3•10-4, 5•10-4, 1•10-3 и 2•10-3 В-1 соответственно. Здесь же нанесены зависимости а3 от η2 31, 32, 33 и 34, построенные при η1 = 3•10-4, 5•10-4, 1•10-3 и 2•10-3 В-1 соответственно.
В качестве примера на фиг.6 показана диаграмма для определения значений граничных отношений давлений газов P2/P1, при которых достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, по отношению чувствительных объемов V1/V2 в секциях камеры. Физические характеристики газов учитываются коэффициентом (множителем) k. Значения k при некоторых комбинациях газов в секциях камеры приведены в табл. 3. На этой диаграмме штрих-пунктирная линия 35 построена в предположении I01 = I02. Линии 36, 37 и 37, 38 заключают между собой значения P2/P1 в конструкции, в которой η1 = 3•10-4 В-1, η2 = 5•10-4 В-1, и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, находится в интервалах 
соответственно. Здесь же пунктирными линиями нанесены границы интервалов отношения давлений газов, вычисленные для конструкции, в которой η1 = 5•10-4 В-1, η2 = 3•10-4 В-1, +U0 = 500 B и абсолютное значение напряжения питания второго чувствительного объема -U, при котором достигается полная компенсация тока от фонового γ-излучения, равно m•e•Ee 39 и 
. Видно, что более предпочтительны конструкции, в которых η1 < η2, так как в них имеется тенденция к снижению давлений газов в секции, не чувствительной к нейтронам, по сравнению с конструкциями, в которых η1 > η2.
Изготовление двухсекционной газонаполненной ионизационной камеры описанным выше образом позволяет получать скомпенсированные по току от γ-излучения образцы, чувствительность которых к тепловым нейтронам в 4-8 раз выше по сравнению с камерами КНК-17-1 с твердым борсодержащим радиатором, и использовать их в токовых каналах для измерения потока тепловых нейтронов в интервале от 2•102 до 1•109 с-1•см-2 на фоне сопутствующего γ-излучения.
Claims (2)
1. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективности испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P2 в интервале
κ•a2•V1•P1/V2<P2<κ•a1•V1•P1/V2 ,
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ -излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных масс газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения
номинального напряжения питания первого чувствительного объема.
κ•a2•V1•P1/V2<P2<κ•a1•V1•P1/V2 ,
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, не превышает абсолютного значения
2. Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера, содержащая заключенные в корпусе две электродные системы, образующие внутри двух герметичных секций два чувствительных объема V1 и V2, первый из которых заполнен под давлением P1 газовой смесью, эффективно испускающей заряженные частицы в реакции с нейтронами, или газом, эффективно испускающим заряженные частицы в реакции с нейтронами, при этом один из электродов в первой и второй секциях электрически изолирован от других электродов и является высоковольтным, предназначенным для соединения с внешним источником номинального электрического напряжения питания, отличающаяся тем, что второй объем содержит газ или смесь газов под давлением P2 в интервале
κ•a3•V1•P1/V2<P2≤κ•a2•V1•P1/V2,
- отношение средних массовых тормозных способностей быстрых вторичных электронов, возникающих под воздействием фонового γ-излучения, в газах (газовых смесях), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних молекулярных газов (газовых смесей), содержащихся в первом и втором чувствительных объемах;
- отношение средних энергий образования ионов в газах (газовых смесях), содержащихся во втором и первом чувствительных объемах, под воздействием γ-излучения;
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение
номинального напряжения питания первого чувствительного объема вплоть до абсолютного значения электрической прочности изоляции или максимально допустимого напряжения питания 
.
κ•a3•V1•P1/V2<P2≤κ•a2•V1•P1/V2,
η1 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения в первом чувствительном объеме;
η2 - максимальный наклон вольт-амперной характеристики, возникающей под воздействием γ-излучения во втором чувствительном объеме;
e - заряд электрона;
Ee - максимальная энергия медленных вторичных электронов, образующихся в чувствительных объемах под воздействием ионизирующего излучения;
m - размерный коэффициент, при этом абсолютное значение номинального электрического напряжения питания второго чувствительного объема, обеспечивающего полную компенсацию тока от γ-излучения, превышает абсолютное значение
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97104837/25A RU2110080C1 (ru) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97104837/25A RU2110080C1 (ru) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2110080C1 true RU2110080C1 (ru) | 1998-04-27 |
| RU97104837A RU97104837A (ru) | 1998-10-10 |
Family
ID=20191285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97104837/25A RU2110080C1 (ru) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2110080C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130228696A1 (en) * | 2009-08-27 | 2013-09-05 | Douglas S. McGregor | Gas-filled neutron detectors and imaging system and array of such detectors |
| CN114019558A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-08 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种宽量程的γ剂量率测量电离室 |
-
1997
- 1997-03-27 RU RU97104837/25A patent/RU2110080C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Векслер В. и др. Ионизационные методы исследования излучений. - М.: Гос.изд-во технико-теоретической литературы, 1950. 2. Чукляев С.В. и др. Вторично-эмиссионные детекторы ионизирующих излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 181. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130228696A1 (en) * | 2009-08-27 | 2013-09-05 | Douglas S. McGregor | Gas-filled neutron detectors and imaging system and array of such detectors |
| US9817138B2 (en) * | 2009-08-27 | 2017-11-14 | Douglas S. McGregor | Gas-filled neutron detectors and imaging system and array of such detectors |
| CN114019558A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-08 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种宽量程的γ剂量率测量电离室 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Beckers et al. | Optimization of microstrip gas chamber design and operating conditions | |
| US4393307A (en) | Neutron detectors | |
| JPH0255904B2 (ru) | ||
| CA1165019A (en) | Neutron detector for use within nuclear reactor | |
| RU2110080C1 (ru) | Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) | |
| JPS6261906B2 (ru) | ||
| JPH0213900A (ja) | 密封高ビーム束中性子管 | |
| US3860845A (en) | Long life proportional counter radiation detector | |
| Didenko et al. | Cerenkov radiation of high-current relativistic electron beams | |
| Walenta | A system of large multiwire driftchambers | |
| US4091288A (en) | Threshold self-powered gamma detector for use as a monitor of power in a nuclear reactor | |
| Cho et al. | GEM: Performance and aging tests | |
| JP2009222410A (ja) | 放射線検出器 | |
| US3075116A (en) | Radiation detector | |
| RU209870U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка | |
| CN110927770B (zh) | 用于测量粒子源空气比释动能率的装置及方法 | |
| CN219609233U (zh) | 一种耐辐照型计数管探测器 | |
| US11842820B2 (en) | Structured plasma cell energy converter for a nuclear reactor | |
| Gruebler et al. | Source of polarized ions for a tandem accelerator | |
| RU2223519C1 (ru) | Ионизационная камера деления | |
| RU29382U1 (ru) | Ионизационная камера деления | |
| RU2089926C1 (ru) | Токовый канал для измерения потока нейтронов | |
| Pivarč et al. | The multipurpose 14-MeV neutron source at Bratislava | |
| RU97104837A (ru) | Двухсекционная газонаполненная ионизационная камера (варианты) | |
| Dmitrenko et al. | High pressure xenon gamma-spectrometers with high energy resolution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070119 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140328 |