RU2225017C2 - Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak - Google Patents
Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225017C2 RU2225017C2 RU2002105370/28A RU2002105370A RU2225017C2 RU 2225017 C2 RU2225017 C2 RU 2225017C2 RU 2002105370/28 A RU2002105370/28 A RU 2002105370/28A RU 2002105370 A RU2002105370 A RU 2002105370A RU 2225017 C2 RU2225017 C2 RU 2225017C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- reference peak
- gamma radiation
- stabilization
- spectrometric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и радиационному приборостроению и может быть использовано в радиометрической и спектрометрической аппаратуре, а также в радиационных приборах контроля различных технологических параметров с применением сцинтилляционных счетных и спектрометрических блоков детектирования. The invention relates to experimental nuclear physics and radiation instrumentation and can be used in radiometric and spectrometric equipment, as well as in radiation devices for monitoring various technological parameters using scintillation counting and spectrometric detection units.
Известен ряд способов стабилизации спектрометрического тракта, в которых используют информацию, получаемую от дополнительных реперных (опорных) радиоактивных или световых излучателей, причем предпочтение отдается первым, поскольку в них регулирующей обратной связью охвачен как детектор, так и усилительный тракт блока детектирования [1] Мамиконян С.В. Аппаратура и методы флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа., М., Атомиздат, 1976, с. 172. There are a number of methods for stabilizing the spectrometric path, in which information obtained from additional reference (reference) radioactive or light emitters is used, the first being preferred, since both the detector and the amplification path of the detection unit are covered by regulatory feedback [1] Mamikonyan C .IN. The equipment and methods of fluorescence x-ray radiometric analysis., M., Atomizdat, 1976, p. 172.
Эти известные способы имеют следующие недостатки:
во-первых, при работе с дополнительным реперным радиоактивным или световым излучателем не обеспечивается высокая стабильность и надежность при значительном изменении интенсивности измеряемого излучения, так как высота реперного пика на спектральном распределении остается постоянной, а остальная часть распределения, в том числе "подкладка" под реперным пиком изменяется пропорционально интенсивности измеряемого излучения. При значительных загрузках эта "подкладка" может во много раз превосходить высоту реперного пика, что снижает надежность стабилизации;
во-вторых, наличие дополнительного реперного радиоактивного или светового излучателя усложняет конструкцию, снижает надежность и повышает стоимость блока детектирования.These known methods have the following disadvantages:
firstly, when working with an additional reference radioactive or light emitter, high stability and reliability are not provided with a significant change in the intensity of the measured radiation, since the height of the reference peak in the spectral distribution remains constant, and the rest of the distribution, including the “lining” under the reference peak changes in proportion to the intensity of the measured radiation. With significant downloads, this “lining” can be many times higher than the height of the reference peak, which reduces the stability of stabilization;
secondly, the presence of an additional reference radioactive or light emitter complicates the design, reduces reliability and increases the cost of the detection unit.
В качестве прототипа выбран способ, наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и свободный от указанных выше недостатков, в котором для стабилизации в качестве реперного источника используют пик измеряемого излучения, с помощью дифференциальных амплитудных анализаторов формируют два окна стабилизации, симметрично расположенных на склонах реперного пика, а затем на схеме сравнения сравнивают скорости счета в окнах стабилизации для получения сигнала рассогласования и формируют управляющий сигнал коррекции коэффициента передачи детектирующего тракта [2] Цитович А.П. Ядерная электроника. М., Энергоатомиздат, 1984, с.47. As a prototype, a method is selected that is closest in technical essence to the proposed one and is free from the above disadvantages, in which the peak of the measured radiation is used as a reference source for stabilization, two stabilization windows are formed using differential amplitude analyzers symmetrically located on the slopes of the reference peak, and then, in the comparison scheme, the count rates in the stabilization windows are compared to obtain a mismatch signal and a control coefficient correction signal is generated transmission of the detecting tract [2] Tsitovich AP Nuclear Electronics. M., Energoatomizdat, 1984, p. 47.
Однако этот способ имеет свой недостаток. А именно стабилизация без дополнительного реперного источника (по измеряемому внешнему излучению) возможна только при наличии в спектральном распределении достаточно четко выраженного отдельно расположенного пика. Уже в случае с несколькими пиками стабилизация затруднена из-за необходимости распознавания конкретного пика. При использовании спектрометрического тракта для стабилизации чувствительности в сцинтилляционных счетных блоках детектирования, в которых рабочий порог дискриминации расположен в начале энергетического спектра (несколько кэВ), стабилизация по пику измеряемого излучения затруднена, так как он, как правило, расположен в области нескольких сотен кэВ, то есть значительно правее амплитуды насыщения усилителя. В случае отсутствия пика в измеряемом излучении, как например, при регистрации естественного или другого непрерывного излучения стабилизация указанным способом вообще невозможна. However, this method has its drawback. Namely, stabilization without an additional reference source (by measured external radiation) is possible only if there is a sufficiently distinct separately located peak in the spectral distribution. Already in the case of several peaks, stabilization is difficult due to the need to recognize a specific peak. When using the spectrometric path to stabilize the sensitivity in scintillation counting detection units, in which the working discrimination threshold is located at the beginning of the energy spectrum (several keV), stabilization by the peak of the measured radiation is difficult, since it is usually located in the region of several hundred keV, then there is much to the right of the saturation amplitude of the amplifier. In the absence of a peak in the measured radiation, such as during registration of natural or other continuous radiation, stabilization by this method is generally impossible.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении стабильности и надежности при работе с различными спектральными распределениями и интенсивностями измеряемого излучения, в том числе и при отсутствии пиков в спектре измеряемого излучения. The technical result provided by the implementation of the proposed method is to increase stability and reliability when working with various spectral distributions and intensities of the measured radiation, including in the absence of peaks in the spectrum of the measured radiation.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе дифференциальной стабилизации спектрометрического тракта сцинтилляционного блока детектирования гамма-излучения по реперному пику, заключающемся в регистрации излучения в двух смежных дифференциальных каналах, расположенных на разных склонах реперного пика, сравнении средних частот следования импульсов в первом и втором дифференциальных каналах и в формировании управляющего сигнала коррекции коэффициента передачи детектирующего тракта по результатам сравнения в качестве реперного источника используют поток характеристического излучения, генерируемого измеряемым (внешним) гамма-излучением в дополнительном экране из материала с фиксированным атомным номером, окружающем непосредственно сцинтилляционный детектор, с толщиной экрана, близкой к толщине насыщения характеристического излучения для этого материала. The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of differential stabilization of the spectrometric path of the scintillation unit for detecting gamma radiation by the reference peak, which consists in registering radiation in two adjacent differential channels located on different slopes of the reference peak, comparing the average pulse repetition frequencies in the first and the second differential channels and in the formation of the control signal of the correction of the transmission coefficient of the detecting path according to the results of As a reference source, the characteristic radiation flux generated by the measured (external) gamma radiation in an additional screen of material with a fixed atomic number surrounding the scintillation detector directly, with a screen thickness close to the saturation thickness of the characteristic radiation for this material, is used.
Указанная совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата, получаемого при реализации предлагаемого способа. The specified set of essential features is necessary and sufficient to achieve a technical result obtained by the implementation of the proposed method.
Предлагаемый способ апробирован на счетном сцинтилляционном блоке детектирования БД-1, в котором в качестве реперного источника использовался поток характеристического излучения, генерируемый измеряемым естественным (фоновым) гамма-излучением в свинцовом экране (толщиной 0,8 мм), окружающем боковую поверхность неорганического сцинтилляционного детектора на основе монокристалла NaJ(Tl) диаметром 40 мм и длиной 250 мм. The proposed method was tested on a counting scintillation detection unit BD-1, in which the characteristic radiation flux generated by the measured natural (background) gamma radiation in a lead shield (0.8 mm thick) surrounding the side surface of an inorganic scintillation detector on based on a NaJ (Tl) single crystal with a diameter of 40 mm and a length of 250 mm.
На чертеже изображен начальный участок спектра в диапазоне до 125 кэВ при отсутствии (1) и при наличии (2) свинцового экрана. Здесь же отмечены пороги дискриминации измеряемого излучения (Ei), а также левого (Е1 и Е2) и правого (Е2 и Е3) дифференциальных каналов спектрометрического тракта. Стабильность ширины дифференциальных каналов и их положения относительно Ei обеспечивалась использованием после усилителя высокостабильного резистивного делителя. The drawing shows the initial portion of the spectrum in the range up to 125 keV in the absence of (1) and in the presence of (2) a lead shield. The discrimination thresholds of the measured radiation (Ei), as well as the left (E1 and E2) and right (E2 and E3) differential channels of the spectrometric path are also noted here. The stability of the width of the differential channels and their position relative to Ei was ensured by using a highly stable resistive divider after the amplifier.
Как видно на чертеже, при наличии экрана (кривая 2) возникает четкий пик характеристического излучения свинца (его энергия около 72 кэВ), который и использовался в качестве реперного пика. Ширины окон левого и правого каналов равны и составляют около 12 кэВ, а порог дискриминации измеряемого излучения Ei - 15 кэВ. As can be seen in the drawing, in the presence of a screen (curve 2) there is a clear peak of characteristic radiation of lead (its energy is about 72 keV), which was used as a reference peak. The window widths of the left and right channels are equal and amount to about 12 keV, and the discrimination threshold for the measured radiation Ei is 15 keV.
Сигнал коррекции коэффициента передачи спектрометрического тракта по результатам сравнения средних частот следования импульсов в первом и втором дифференциальных каналах поступал на регулируемый высоковольтный преобразователь, изменяя напряжение питания фотоэлектронного умножителя и соответственно его коэффициент усиления. The signal of correction of the transmission coefficient of the spectrometric path according to the results of comparing the average pulse repetition frequencies in the first and second differential channels was fed to an adjustable high-voltage converter, changing the supply voltage of the photoelectronic multiplier and, accordingly, its gain.
Импульсы с усилителя поступали, кроме дискриминатора Ei и двух дифференциальных каналов, на амплитудный анализатор, на котором и были сняты энергетические спектры, представленные на чертеже. The pulses from the amplifier were received, in addition to the discriminator Ei and two differential channels, to the amplitude analyzer, on which the energy spectra shown in the drawing were taken.
Эффективность предлагаемого способа стабилизации проверялась путем определения температурной нестабильности чувствительности блока детектирования в двух режимах: при отключенной (в режиме плато счетной характеристики) и включенной схеме стабилизации. The effectiveness of the proposed stabilization method was checked by determining the temperature instability of the sensitivity of the detection unit in two modes: when the stabilization circuit is off (in the plateau mode of the counting characteristic) and the stabilization circuit is on.
Блок детектирования был установлен в термокамеру и при температурах +20, -30 и +50oС определялись нестабильность средней частоты следования импульсов с амплитудой выше порога дискриминации измеряемого (фонового) излучения и (на спектрометре) положение максимума реперного пика.The detection unit was installed in a heat chamber and at temperatures of +20, -30 and +50 o С, instability of the average pulse repetition rate with an amplitude above the discrimination threshold of the measured (background) radiation and (on the spectrometer) position of the maximum of the reference peak were determined.
При отключенной схеме стабилизации на максимальной отрицательной температуре отмечалось смещение положения максимума реперного пика влево в 1,4 раза относительно положения при нормальной температуре, что может быть объяснено уменьшением световыхода детектора. При максимальной положительной температуре максимум реперного пика также сместился влево в 1,1 раза. Что касается чувствительности, она уменьшилась на 3,4% при -30 и на 1,3% при +50oС.When the stabilization scheme was turned off at the maximum negative temperature, a shift in the position of the maximum of the reference peak to the left was observed by a factor of 1.4 relative to the position at normal temperature, which can be explained by a decrease in the light output of the detector. At the maximum positive temperature, the maximum of the reference peak also shifted to the left by 1.1 times. As for sensitivity, it decreased by 3.4% at -30 and 1.3% at +50 o C.
При включенной схеме стабилизации и при предельных минимальной и максимальной температурах положение максимума реперного пика практически не изменилось (не более 0, 5%). При этом чувствительность уменьшилась на 0,4% при -30oС и на 0,2% при +50oС, что подтвердило эффективность предлагаемого способа стабилизации. Аналогичные проверки были проведены и при работе с гамма-излучением от радионуклидных источников цезий - 137 и натрий - 22 при средних частотах следования импульсов(загрузках) до 10000 имп/с. Эти проверки также подтвердили эффективность предлагаемого способа.With the stabilization scheme turned on and at the maximum minimum and maximum temperatures, the position of the maximum of the reference peak remained almost unchanged (no more than 0.5%). In this case, the sensitivity decreased by 0.4% at -30 o C and 0.2% at +50 o C, which confirmed the effectiveness of the proposed stabilization method. Similar checks were carried out when working with gamma radiation from radionuclide sources of cesium - 137 and sodium - 22 at average pulse repetition frequencies (downloads) of up to 10,000 pulses / s. These checks also confirmed the effectiveness of the proposed method.
Характерно, что на спектральных распределениях во всех этих случаях отношение высоты реперного пика (см. чертеж) к "подкладке" оставалось практически постоянным. It is characteristic that in the spectral distributions in all these cases the ratio of the height of the reference peak (see the drawing) to the “lining” remained almost constant.
Анализ патентной и научно-технической литературы, содержащей описания аналогичных технических решений в рассматриваемой и смежных областях техники, позволяет сделать вывод, что предложенное решение является новым, для специалистов явным образом не следует из уровня техники, имеет изобретательский уровень, промышленно осуществимо и применимо в указанной области техники, то есть соответствует критериям изобретения. The analysis of patent and scientific and technical literature containing descriptions of similar technical solutions in the considered and related fields of technology allows us to conclude that the proposed solution is new, for specialists it does not follow from the prior art, has an inventive step, is industrially feasible and applicable in this technical field, that is, meets the criteria of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105370/28A RU2225017C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105370/28A RU2225017C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002105370A RU2002105370A (en) | 2003-11-27 |
| RU2225017C2 true RU2225017C2 (en) | 2004-02-27 |
Family
ID=32172398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105370/28A RU2225017C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2225017C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445648C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" | Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method |
| RU2495453C2 (en) * | 2010-03-04 | 2013-10-10 | Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" | Method of stabilising spectrometer path of scintillation unit for detecting gamma-radiation from reference peak |
| RU2495456C2 (en) * | 2010-08-26 | 2013-10-10 | Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" | Method of stabilising spectrometer path of scintillation unit for detecting gamma-radiation from reference peak |
| RU2606697C2 (en) * | 2012-10-24 | 2017-01-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Spectrum stabilization using two points |
| RU2704564C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-10-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | METHOD OF CALIBRATION AND STABILIZATION OF γ-RADIATION SPECTROMETER PARAMETERS |
| RU2725672C1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-07-03 | Игорь Юрьевич Бутиков | Method of stabilizing a spectrometric channel of a scintillation unit for detecting gamma-radiation using a reference peak |
| CN111999775A (en) * | 2020-08-06 | 2020-11-27 | 中国石油天然气集团有限公司 | Coincidence measurement energy spectrum processing method |
-
2002
- 2002-03-04 RU RU2002105370/28A patent/RU2225017C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЦИТОВИЧ А.П. Ядерная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.47. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2495453C2 (en) * | 2010-03-04 | 2013-10-10 | Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" | Method of stabilising spectrometer path of scintillation unit for detecting gamma-radiation from reference peak |
| RU2445648C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" | Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method |
| RU2495456C2 (en) * | 2010-08-26 | 2013-10-10 | Закрытое акционерное общество "НТЦ Экофизприбор" | Method of stabilising spectrometer path of scintillation unit for detecting gamma-radiation from reference peak |
| RU2606697C2 (en) * | 2012-10-24 | 2017-01-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Spectrum stabilization using two points |
| US9588251B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-03-07 | Halliburton Energy Services | Stabilizing a spectrum using two points |
| RU2704564C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-10-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | METHOD OF CALIBRATION AND STABILIZATION OF γ-RADIATION SPECTROMETER PARAMETERS |
| RU2725672C1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-07-03 | Игорь Юрьевич Бутиков | Method of stabilizing a spectrometric channel of a scintillation unit for detecting gamma-radiation using a reference peak |
| CN111999775A (en) * | 2020-08-06 | 2020-11-27 | 中国石油天然气集团有限公司 | Coincidence measurement energy spectrum processing method |
| CN111999775B (en) * | 2020-08-06 | 2024-03-01 | 中国石油天然气集团有限公司 | Method for processing coincidence measurement energy spectrum |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5406078A (en) | Induced gamma ray spectorscopy well logging system | |
| Storey et al. | The fluorescent decay of CsI (Tl) for particles of different ionization density | |
| CN101273283B (en) | Detector for measuring ionizing radiation | |
| US5600135A (en) | Spectral gain stabilization using gross shape features of largely invariant spectra | |
| Kishimoto | High time resolution x‐ray measurements with an avalanche photodiode detector | |
| JPH03150488A (en) | Stabilization of nuclear spectroscopic signal. calibration thereof and apparatus therefor | |
| US20160363672A1 (en) | Performance Stabilization For Scintillator-Based Radiation Detectors | |
| RU2225017C2 (en) | Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak | |
| US7177392B2 (en) | X-ray detector for feedback stabilization of an X-ray tube | |
| Johnson et al. | Proton‐Recoil Neutron Spectrometer | |
| US9069095B1 (en) | Monitoring the output of a radiation generator | |
| US5272336A (en) | Temperature corrections of measurements made with scintillation detectors | |
| US3183353A (en) | Gain-stabilized scintiliation detection system | |
| US3800143A (en) | Agc for radiation counter | |
| RU2364892C1 (en) | Method for stabilisation of sensitivity of scintillating gamma-radiation detection unit | |
| JPH03123881A (en) | Method and apparatus for analyzing gamma ray nuclide | |
| Williams et al. | A γ-spectrum stabiliser with compensation for the effects of detector temperature variation | |
| RU2606697C2 (en) | Spectrum stabilization using two points | |
| Alexander et al. | The 3.06 and 3.85 MeV states in O17 | |
| Fry et al. | Hanle Effect in 2 P 1 Helium | |
| Afanassyev et al. | Photon Counting with Synchronous Background Subtraction for Time Resolved Optically Stimulated Luminescence Readout | |
| Pettinato et al. | A readout system for highly sensitive diamond detectors for FLASH dosimetry | |
| Pieroni et al. | Measurement of time-dependent fast neutron spectra with an NE 213 scintillator | |
| SU776272A1 (en) | Scintillation detector with reference source | |
| RU2495456C2 (en) | Method of stabilising spectrometer path of scintillation unit for detecting gamma-radiation from reference peak |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150902 |