RU226827U1 - Широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения - Google Patents
Широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU226827U1 RU226827U1 RU2024109872U RU2024109872U RU226827U1 RU 226827 U1 RU226827 U1 RU 226827U1 RU 2024109872 U RU2024109872 U RU 2024109872U RU 2024109872 U RU2024109872 U RU 2024109872U RU 226827 U1 RU226827 U1 RU 226827U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gamma radiation
- screen
- counters
- range
- detection unit
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 23
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 208000013860 rhabdoid tumor of the kidney Diseases 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области ядерного приборостроения и может быть использована при радиационном мониторинге обстановки на объектах ядерно-промышленного комплекса, для обнаружения локальных источников гамма-излучения, определения их углового положения и измерения мощности дозы гамма-излучения. Широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения состоит из корпуса, включающего в себя блок питания, контроллер, высоковольтный преобразователь, экран, выполненный в форме цилиндра, и блок счетчиков СИ42Г, расположенных по окружности вокруг экрана. За счет наличия экрана осуществляется определение углового положения источника гамма-излучения. При этом достигается экранирование элементов блока счетчиков, расположенных за экраном. Широкий диапазон измерений МД обеспечивается благодаря реализации переключаемой чувствительности СИ42Г, которая может принимать значения 18 имп/мкГр и 17,5 имп/мГр. Достигаемый диапазон измерения МД при этом принимает значения от 10-7 до 10 Гр/ч. Техническим результатом является снижение массогабаритных параметров блок детектирования гамма-излучения: замена детектирующих элементов на СИ42Г позволяет снизить массу устройства на 30% за счет использования одного типа детектирующих элементов с сохранением диапазона измерений мощности дозы. Уменьшение общего числа счетчиков гамма-излучения позволяет снизить объем устройства, массу и габариты массивного экрана и корпуса и других составных частей, зависящих от объема блок детектирования.
Description
Полезная модель относится к области ядерного приборостроения и может быть использована при радиационном мониторинге обстановки на объектах ядерно-промышленного комплекса, для обнаружения локальных источников гамма-излучения, определения их углового положения и измерения мощности дозы (далее - МД) гамма-излучения. Предложен широкодиапазонный блок детектирования (далее - БД) гамма-излучения, представляющий собой единый блок цилиндрической формы в корпусе из алюминиевого сплава с экраном, выполненным из вольфрамового сплава. В качестве чувствительных элементов широко диапазонный БД гамма-излучения содержит газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера СИ42Г.
При проведении радиационного мониторинга объектов и территорий с целью снижения воздействия радиации на персонал широко применяются мобильные робототехнические комплексы (далее - МРТК), несущие на борту дозиметрическую аппаратуру.
При разработке устройств радиационного мониторинга, применяемых в качестве полезной нагрузки МРТК, предназначенных для работы в условиях чрезвычайных ситуаций и экстремальных условий, необходимо снижать массогабаритные размеры аппаратуры.
Данную задачу можно решить несколькими способами, например, создав новую конструкцию дозиметрического оборудования с более компактными размерами. Для этого необходимо разработать новые технические решения для размещения компонентов устройства с целью сокращения его объема. При этом необходимо обеспечить сохранение измерительных характеристик и точности измерений, сравнимых с уже существующей аппаратурой. Разработка такого оборудования включает в себя длительный процесс оптимизации конструкции для достижения требуемой точности и диапазона измерений. Также требуется значительный объем работы по доработке и усовершенствованию уже существующего оборудования, т.к. массу устройства не удается сократить за счет снижения общего количества детектирующих элементов. Чаще всего для обеспечения требуемого диапазона измерения МД используются более одного типа счетчиков Гейгера-Мюллера с разной чувствительностью. При этом каждый тип обеспечивает измерения части общего диапазона МД.
Таким образом актуальна задача оптимизации конструкции существующих БД гамма-излучения с целью снижения массогабаритных показателей устройства для использования в качестве полезной нагрузки МРТК при сохранении заданного диапазона измерения МД с требуемой точностью.
С целью решения данной задачи предложен широкодиапазонный БД, детектирующими элементами которого являются газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера СИ42Г. Массогабаритные размеры устройства удается снизить за счет уменьшения размеров массивного экрана, достигаемого путем снижения суммарного количества детектирующих элементов (счетчиков одного типа), расположенных вокруг экрана. Снижение суммарного количества счетчиков Гейгера-Мюллера обусловлено тем, что в полезной модели используются счетчики одного типа. При этом БД позволяет измерять МД в широком диапазоне - от 10-7 Гр/ч до 10 Гр/ч.
Известен широкодиапазонный интеллектуальный БД гамма-излучения БДКГ-01, входящий в комплект дозиметра-радиометра МКС-АТ1117М («АТОМТЕХ») и предназначенный для измерения дозы непрерывного гамма-излучения от 10-7 Гр/ч до 10 Гр/ч в диапазоне энергий от 60 кэВ до 3 МэВ. БДКГ-01 выполнен в форме цилиндра, с габаритными показателями - ∅54×255 мм и массой - 0,5 кг. В качестве чувствительных элементов применяются газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. [Государственный реестр средств измерений, №29551-20 от 30.12.2020, https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/1384611].
Известен блок детектирования гамма-излучения БДГ2-РМ1403 [Полимастер, Белоруссия. В реестре СИ № ГБ 0317487112 https://media.belgim.by/grsi/5962.pdf], предназначенный для измерения мощности амбиентного эквивалента дозы рентгеновского и гамма-излучений (МЭД), измерения амбиентного эквивалента дозы фотонного излучения, поиска (обнаружения и локализации) радиоактивных материалов путем регистрации фотонного излучения. БДГ2-РМ1403 содержит газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера и измеряет дозу в диапазоне от 10-7 Гр/ч до 10 Гр/ч. БДГ2-РМ1403 выполнен в форме цилиндра, масса - 0,110 кг.
Несмотря на небольшую массу описанных выше аналогов, их общим недостатком является то, что данные устройства не позволяют определить угловое положение источника гамма-излучения ввиду отсутствия экрана (коллиматора).
Известно устройство для поиска фотонных источников (Патент на изобретение №2217776), предназначенное для поиска гамма-источников на местности с МД от уровня естественного фона до 10000 Р/ч. Устройство для поиска фотонных источников содержит детектирующий блок, включающий защитный экран в форме цилиндра, многоэлементный детектор, расположенный на боковой поверхности экрана, выполненного в виде цилиндра с полостью, в которой размещены преобразователь и блок электроники. Дополнительно устройство для поиска фотонных источников содержит второй многоэлементный детектор с динамическим диапазоном, дополнительным к диапазону первого детектора. Выходы элементов второго детектора последовательно соединены с другими входами преобразователя и блока электроники. В конкретном исполнении устройства для поиска фотонных источников в качестве чувствительных элементов первого детектора используются счетчики Гейгера СИ29БГ или СБМ-21, для второго детектора - сцинтиллятор-фотодиод СЭЛДИ-102. Таким образом, первый детектор работает в диапазоне МД гамма излучения от 0,0004 Гр/ч до 0,0014 Гр/ч, второй детектор - от 0, 001 Гр/ч до 100 Гр/ч.
Недостатком данного аналога является небольшой диапазон измерения МД гамма-излучения.
Известен БД гамма-поиска ГО.2.96.01 (БДГП-У) из состава измерителя мощности дозы и дифференциальных потоков гамма-излучения ИМД-24 ГО.2.96.00 (ЦНИИ РТК, Россия, в реестре СИ №46311-10 https://fgis.gost.m/fundmetrology/registry/4/items/1397276 который также описан в патенте на изобретение №2299450, предназначенный для обнаружения радиоактивно загрязненных участков местности, объектов и локальных источников гамма-излучения, а также для измерений МД гамма-излучения. БДГП-У содержит защитный экран из тяжелого сплава, выполненный в форме цилиндра, и многоэлементные детекторы, расположенные вокруг защитного экрана. Диапазон измерения МД гамма-излучения составляет от 10-5 Гр/ч до 10 Гр/ч. В качестве детекторов используются счетчики Гейгера-Мюллера типа СБМ21 в количестве 24 шт., СБМ20 в количестве 24 шт. и СИ38Г в количестве 2 шт.
В сравнении с предложенной полезной моделью основными недостатками аналога являются массогабаритные показатели БДГП-У: масса - 18,5 кг, габаритные размеры - ∅304×330 мм.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является БД гамма-поиска БДГП-Б ГО.1.30.10.01 (ЦНИИ РТК, Россия, в реестре СИ №82294-21), предназначенный для измерения МД гамма-излучения. Конструктивно БДГП-Б представляет собой герметичную конструкцию цилиндрической формы в корпусе из алюминиевого сплава. Для определения направления на источник гамма-излучения в БДГП-Б используется защитный экран. БДГП-Б включает в себя два яруса счетчиков, оси которых расположены вертикально и равномерно по образующей цилиндра. В БДГП-Б используются счетчики Гейгера-Мюллера СБМ21 в количестве 12 шт. и СИ38Г в количестве 12 шт. Диапазон измерения МД гамма-излучения составляет от 10-7 Гр/ч до 10 Гр/ч.
Принцип работы БДГП-Б заключается в следующем. В процессе поиска гамма-источника сигналы с выходов элементов детектора, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе, поступают на входы электронного блока, который содержит логическую схему и управляющий микроконтроллер и осуществляет поканальное накопление и преобразование данных в машинный код. Код по последовательному каналу поступает на ПЭВМ. При достижении МЭД значения Р2, близкого к верхней границе 1-го диапазона, первый многоэлементный детектор отключается. После чего включается второй детектор, и на вход электронного блока поступают сигналы с выходов элементов второго детектора, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе. При удалении устройства от источника и достижении МЭД в точке измерения значения Р1 ≈ К⋅Р2 (где коэффициент гистерезиса К < 1) отключается второй детектор, включается первый детектор и на вход электронного блока поступают сигналы с выходов элементов первого детектора, сформированные по амплитуде и длительности в преобразователе.
В сравнении с предложенной полезной моделью основными недостатками прототипа являются массогабаритные показатели БДГП-Б: масса - не более 11 кг, габаритные размеры - не более ∅250×240 мм. Кроме того, диапазон измерения МД гамма-излучения в прототипе обеспечивается с помощью двух различных типов счетчиков Гейгера-Мюллера, что увеличивает массогабаритные характеристики устройства.
Существенными общими признаками прототипа и заявляемой полезной модели являются назначение, использование счетчиков Гейгера-Мюллера в качестве детектирующих элементов, одинаковый диапазон измерения МД гамма-излучения.
Цель полезной модели - снижение массы и габаритов БД гамма-излучения при сохранении заданного диапазона измерения МД с требуемой точностью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачу улучшения основных характеристик прототипа, а именно разработать БД гамма-излучения со сниженными массогабаритными параметрами и широким диапазоном измерения МД гамма-излучения.
Задача решается за счет использования в качестве детектирующих элементов БД гамма-излучения счетчиков Гейгера-Мюллера типа СИ42Г. Широкий диапазон измерений МД обеспечивается благодаря реализации переключаемой чувствительности СИ42Г, которая может принимать значения 18 имп/мкГр и 17,5 имп/мГр. Достигаемый диапазон измерения МД при этом принимает значения от 10-7 до 10 Гр/ч. Таким образом, широкий диапазон изменения чувствительности СИ42Г позволяет применять счетчики Гейгера-Мюллера одного типа, сохраняя диапазон измерений МД и уменьшая массогабаритные характеристики за счет снижения массогабаритных размеров экрана и корпуса.
Техническим результатом является снижение массогабаритных параметров широко диапазонного БД гамма-излучения: замена детектирующих элементов на СИ42Г позволяет снизить массу устройства на 30% за счет использования одного типа детектирующих элементов с сохранением диапазона измерений МД. Уменьшение общего числа счетчиков гамма-излучения позволяет снизить объем устройства, массу и габариты массивного экрана и корпуса и других составных частей, зависящих от объема БД.
Предложена полезная модель широкодиапазонного БД гамма-излучения, включающая экран из тяжелого сплава в форме цилиндра, позволяющий определять угловое положение источника гамма-излучения, и детектирующие элементы - счетчики Гейгера-Мюллера СИ42Г, установленные по окружности вокруг экрана. Высота экрана равна высоте чувствительного объема счетчика Гейгера-Мюллера.
Предложенный широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения предназначен для использования в качестве полезной нагрузки МРТК и обеспечивает снижение массы и габаритов устройства при сохранении диапазона измерения МД гамма-излучения.
На фиг. 1 представлена блок-схема широкодиапазонного БД гамма-излучения.
Широко диапазонный БД гамма-излучения состоит из корпуса 1, включающего в себя систему питания 2, контроллер 3, сигналы которого поступают на высоковольтный преобразователь 4, а затем на блок счетчиков 5. Система передачи информации и ее индикация аналогичны прототипу.
На фиг. 2 представлена схема расположения счетчиков Гейгера-Мюллера и экрана внутри блока счетчиков 5.
Устройство содержит экран, выполненный в форме цилиндра 6, блок счетчиков СИ42Г 7, расположенных по окружности вокруг экрана. В конкретном исполнении широкодиапазонного БД гамма-излучения в качестве элементов блока счетчиков 5 установлены счетчики Гейгера-Мюллера типа СИ42Г в количестве 12 штук. Экран выполнен из вольфрамового сплава. Система питания, контроллер и высоковольтный преобразователь расположены над экраном и блоком счетчиков.
Широкодиапазонный БД гамма-излучения работает следующим образом. Система питания подключается к контроллеру и высоковольтному преобразователю. Контроллер осуществляет управление блоком счетчиков. При этом в контроллере осуществляется накопление сигнала и преобразование данных в машинный код. Код по последовательному каналу поступает на ПЭВМ.
Изначально измерения МД проводятся путем использования блока счетчиков в низкочувствительном режиме. При этом напряжение подается на вход низкочувствительной секции СИ42Г (чувствительность 18 имп/мкГр). При достижении нижнего порога МД низкочувствительного режима показания БД не позволяет получить достаточную статистику скорости счета и достоверно определить малые значения МД. В результате происходит переключение блока счетчиков в высокочувствительный режим. При этом напряжение подается на вход высокочувствительной секции СИ42Г (чувствительность 17,5 имп/мГр). При достижении верхнего порога МД высокочувствительного режима происходит обратное переключение блока счетчиков в низкочувствительный режим. Управление переключением режимов осуществляется контроллером.
За счет наличия экрана осуществляется определение углового положения источника гамма-излучения. При этом достигается экранирование элементов блока счетчиков, расположенных за экраном. При поиске источника гамма-излучения контроллер определяет разницу скоростей счета счетчиков, расположенных диаметрально противоположно друг другу. Выбирается пара счетчиков, разница показаний которых будет минимальна. Искомый источник гамма-излучения находится на оси, перпендикулярной линии, соединяющей данную пару счетчиков. При этом источник располагается в той полуплоскости относительно линии, соединяющей пару счетчиков, где суммарная скорость счета максимальна.
Claims (1)
- Широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения для обнаружения локальных источников гамма-излучения, определения их углового положения и измерения мощности дозы, содержащий корпус, в котором установлен экран в форме цилиндра и блок счетчиков, расположенных вокруг экрана, контроллер, соединенный с блоком счетчиков, и высоковольтный преобразователь, соединенный с контроллером, при этом экран выполнен из тяжелого сплава и имеет высоту чувствительного объема счетчиков Гейгера-Мюллера, отличающийся тем, что в качестве элементов блока счетчиков установлены счетчики Гейгера-Мюллера СИ42Г, с автоматическим переключением чувствительных секций в зависимости от мощности дозы в точке измерения.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU226827U1 true RU226827U1 (ru) | 2024-06-25 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2012016C1 (ru) * | 1991-06-17 | 1994-04-30 | Людмила Викторовна Володина | Устройство для поиска фотонных источников |
RU2299450C1 (ru) * | 2005-11-02 | 2007-05-20 | Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт Робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Устройство для измерения потоков фотонного излучения |
RU2386146C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-04-10 | Государственное научное учреждение центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Устройство со сферической зоной обзора для поиска фотонных источников |
CN117706603A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-03-15 | 宁波职业技术学院 | 一种实时确定核辐射放射源位置的方法与装置 |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2012016C1 (ru) * | 1991-06-17 | 1994-04-30 | Людмила Викторовна Володина | Устройство для поиска фотонных источников |
RU2299450C1 (ru) * | 2005-11-02 | 2007-05-20 | Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт Робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Устройство для измерения потоков фотонного излучения |
RU2386146C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-04-10 | Государственное научное учреждение центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Устройство со сферической зоной обзора для поиска фотонных источников |
CN117706603A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-03-15 | 宁波职业技术学院 | 一种实时确定核辐射放射源位置的方法与装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4463263A (en) | Positron-annihilation-radiation transmission gauge | |
US3246150A (en) | Radiation source measuring apparatus having automatic background subtract means | |
Been | Nondestructive soil bulk density measurements by X-ray attenuation | |
Oakley et al. | Photoproduction of Neutral Pions in Hydrogen: Magnetic Analysis of Recoil Protons | |
JP2017161259A (ja) | 放射能濃度測定装置及び放射能濃度測定方法 | |
US3233102A (en) | Apparatus relating to the detection and measurement of radioactivity in relatively large bodies | |
US4794256A (en) | Fast neutron process measurement system | |
RU226827U1 (ru) | Широкодиапазонный блок детектирования гамма-излучения | |
US6134289A (en) | Thermal neutron detection system | |
RU137122U1 (ru) | Устройство анализа материалов посредством меченых нейтронов | |
CN110320547A (zh) | 集成式宽量程伽玛中子探测装置 | |
JP4601838B2 (ja) | 燃焼度評価方法および装置 | |
US3699338A (en) | Oscillating monitor for fissile material | |
JPH05333155A (ja) | コンクリート中の人工放射性核種の放射能濃度測定法 | |
CN107449789A (zh) | 样品浓度检测装置及系统 | |
JP2000088966A (ja) | α放射能測定装置および方法 | |
US3805076A (en) | Noble gas scintillator for measuring neutron flux | |
US2576512A (en) | Volumetric fluid measuring | |
US3483371A (en) | Distance measuring between two points by the use of penetrative radiation | |
Armitage et al. | A scan a source matrix correction technique for use with a reconfigurable passive neutron plutonium assay system | |
Hankins | Determination of the neutron contribution to the rem dose | |
RU2359256C1 (ru) | Радиоизотопное устройство для контроля технологических параметров | |
CN114740521A (zh) | 一种基于β-γ符合的探测系统及方法 | |
Swanston et al. | A liquid effluent beta monitor | |
Stevens et al. | A Portable Neutron Counter for Determining Weights of Deposits of Uranium-fluorine Compounds |