RU2290665C1 - Screen for transforming penetrating radiations - Google Patents
Screen for transforming penetrating radiations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2290665C1 RU2290665C1 RU2005110973/28A RU2005110973A RU2290665C1 RU 2290665 C1 RU2290665 C1 RU 2290665C1 RU 2005110973/28 A RU2005110973/28 A RU 2005110973/28A RU 2005110973 A RU2005110973 A RU 2005110973A RU 2290665 C1 RU2290665 C1 RU 2290665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- screen
- channels
- fiber
- transducer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами и может быть использовано для их дефектоскопии в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах.The invention relates to the field of non-destructive testing of materials and products by radiation methods and can be used for their flaw detection in production and field conditions, as well as for the detection of hazardous materials at checkpoints, railway stations, airports, customs services.
Известен волоконный модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.Known fiber module, assembled from layers of polymer scintillating optical fibers, stacked alternately in two mutually perpendicular directions.
Патент США №4942302, МПК G 01 Т 3/06, 1990 г.U.S. Patent No. 4,942,302, IPC G 01 T 3/06, 1990
Указанное устройство имеет низкую эффективность, т.к. не обеспечивает двухкоординатную регистрацию протонов отдачи с пробегом меньше поперечного сечения одиночного волокна; а также имеет ограничения по количеству волокон в слое и числу слоев, накладываемые числом используемых фотоприемников. Устройство имеет ограниченное пространственное разрешение, определяемое сечением волокна.The specified device has low efficiency, because does not provide two-coordinate registration of recoil protons with a range less than the cross section of a single fiber; and also has restrictions on the number of fibers in the layer and the number of layers imposed by the number of photodetectors used. The device has a limited spatial resolution, determined by the cross-section of the fiber.
Известен волоконный модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Торцы волокон расположены в плоскостях граней волоконного параллелепипеда, образуемого слоями волокон. Диаметр волокон равен половине длины свободного пробега протона отдачи в материале волокна. Патент Российской Федерации №2119178, МПК G 01 Т 3/06, бюл. №26, 1998 г.Known fiber module, assembled from layers of polymer scintillating optical fibers, stacked alternately in two mutually perpendicular directions. The ends of the fibers are located in the planes of the faces of the fiber parallelepiped formed by layers of fibers. The diameter of the fibers is equal to half the mean free path of the recoil proton in the fiber material. Patent of the Russian Federation No. 2119178, IPC G 01 T 3/06, bull. No. 26, 1998
Этот модуль сложен для реализации, имеет сравнительно низкую эффективность, низкое пространственное разрешение, предназначен для регистрации только быстрых нейтронов.This module is difficult to implement, has a relatively low efficiency, low spatial resolution, and is designed to detect only fast neutrons.
В портативной установке для неразрушающего контроля материалов и изделий используют источники радиационных излучений, характеризующиеся малым размером излучающей области. Причем плотность излучения источника уменьшается с расстоянием обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. При размере исследуемого объекта, сравнимом с расстоянием до источника радиационного излучения, объект облучают коническим пучком.In a portable installation for non-destructive testing of materials and products using radiation sources, characterized by a small size of the emitting region. Moreover, the radiation density of the source decreases with distance in inverse proportion to the square of the distance to the source. When the size of the investigated object, comparable with the distance to the source of radiation, the object is irradiated with a conical beam.
В этом случае указанные аналоги не обеспечивают пространственное разрешение для периферийных областей объекта.In this case, these analogues do not provide spatial resolution for the peripheral areas of the object.
Известные детекторы должны располагаться на достаточно больших от источника расстояниях, при которых пучок может считаться параллельным. При этом уменьшается производительность контроля.Known detectors should be located at sufficiently large distances from the source at which the beam can be considered parallel. This decreases the performance of the control.
Для более полного использования излучения, сокращения времени контроля, уменьшения наведенной в объекте активности исследуемый объект и детектор излучения располагают на возможно меньшем расстоянии, при этом объект облучается коническим пучком излучения.To make fuller use of radiation, reduce monitoring time, and reduce the activity induced in the object, the object under study and the radiation detector are located at the smallest possible distance, while the object is irradiated with a conical radiation beam.
Для обеспечения высокой эффективности регистрации излучения в детекторе необходимо использовать протяженные вдоль пучка экраны-преобразователи.To ensure high detection efficiency of radiation in the detector, it is necessary to use transducer screens extended along the beam.
При использовании известных детекторов повышение эффективности за счет толщины экрана-преобразователя ограничено происходящей потерей пространственного разрешения: чем больше эффективность, тем меньше пространственное разрешение. Для достижения максимально возможной эффективности регистрации, например, быстрых 14 МэВ нейтронов толщина экрана должна составлять 10-12 см.When using known detectors, the increase in efficiency due to the thickness of the screen converter is limited by the occurring loss of spatial resolution: the higher the efficiency, the lower the spatial resolution. To achieve the highest possible detection efficiency, for example, fast 14 MeV neutrons, the screen thickness should be 10-12 cm.
При расстоянии между источником нейтронов и экраном, равном 0,5 м, для детектора с экраном толщиной 10 см и диаметром 20 см пространственное разрешение на периферии детектора ухудшится до значения примерно 1,8 см.When the distance between the neutron source and the screen is 0.5 m, for a detector with a screen 10 cm thick and 20 cm in diameter, the spatial resolution at the periphery of the detector will deteriorate to a value of about 1.8 cm.
Известен экран-преобразователь проникающего излучения, выполненный в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды с расходящимися капиллярными каналами транспортировки излучения, стенки которых имеют форму боковой поверхности усеченных конуса или пирамиды, или цилиндра, или призмы, на одном торце которого расположено средство, чувствительное к излучению. Патент Российской Федерации №2239822, МПК G 01 N 23/04, бюл. №31, от 10.12.2004. Прототип.Known screen transducer of penetrating radiation, made in the form of a truncated cone or a truncated pyramid with diverging capillary channels for transporting radiation, the walls of which have the shape of the side surface of a truncated cone or pyramid, or cylinder, or prism, at one end of which is located a means that is sensitive to radiation. Patent of the Russian Federation No. 2239822, IPC G 01 N 23/04, bull. No. 31, dated December 10, 2004. Prototype.
Прототип сложен в изготовлении, предназначен для работы с протяженным источником излучения, по существу является лишь коллиматором излучения и только средство, чувствительное к излучению, позволяет его считать экраном-преобразователем. Прототип позволяет выявлять и преобразовывать только один вид излучений.The prototype is difficult to manufacture, designed to work with an extended radiation source, in essence it is only a radiation collimator and only a radiation sensitive tool allows it to be considered a screen-converter. The prototype allows you to identify and convert only one type of radiation.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и пространственного разрешения не только в параллельном, но и в коническом пучке, возможность радиографии коническим пучком объектов различных размеров, расширение функциональных возможностей детектора, регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, тепловых нейтронов, рентгеновских и гамма-лучей.The technical result of the invention is to increase the efficiency and spatial resolution not only in parallel but also in a conical beam, the possibility of radiography with a conical beam of objects of various sizes, expanding the detector's functionality, recording various types of penetrating radiation: fast neutrons, thermal neutrons, x-rays and gamma rays .
Технический результат достигается тем, что в экране-преобразователе проникающего излучения, выполненном в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды с расходящимися каналами транспортировки излучения, стенки которых имеют форму боковой поверхности усеченных конуса или пирамиды, или цилиндра, или призмы, на одном торце которого расположено средство чувствительное к излучению, каналы транспортировки излучения выполнены в виде волоконно-оптических сцинтилляторов, каналы скомпонованы в пакет в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды.The technical result is achieved by the fact that in the screen transducer of penetrating radiation, made in the form of a truncated cone or a truncated pyramid with diverging channels for transporting radiation, the walls of which are in the form of a lateral surface of a truncated cone or pyramid, or cylinder, or prism, on one end of which there is a means sensitive to radiation, radiation transport channels are made in the form of fiber optic scintillators, channels are arranged in a package in the form of a truncated cone or a truncated iramidy.
Средство для регистрации излучения с другим спектром расположено на меньшем торце скомпонованного пакета в виде слоя люминофора.A means for detecting radiation with a different spectrum is located on the smaller end of the arranged packet in the form of a phosphor layer.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.The invention is illustrated in figure 1 and figure 2.
На фиг.1 представлена оптическая схема радиографического детектора для конического нейтронного пучка, где: 1 - источник быстрых нейтронов, 2 - экран-преобразователь, выполненный в виде волоконно-оптического усеченного конуса или усеченной пирамиды, 3 - отклоняющее зеркало, 4 - проекционный объектив, 5 - усилитель изображения, 6 - масштабирующий объектив, 7 - ПЗС-матрица.Figure 1 presents the optical diagram of a radiographic detector for a conical neutron beam, where: 1 is a source of fast neutrons, 2 is a screen transformer made in the form of a fiber-optic truncated cone or a truncated pyramid, 3 is a deflecting mirror, 4 is a projection lens, 5 - image intensifier, 6 - zoom lens, 7 - CCD.
На фиг.2 представлен поперечный разрез экрана-преобразователя 2, где: 8 - волокна, 9 - слой люминофора.Figure 2 presents a cross section of the screen of the transducer 2, where: 8 - fiber, 9 - phosphor layer.
Для того чтобы экран-преобразователь 2 был максимально эффективен, осевые линии волокон 8 должны пересекаться в одной точке, а именно в центре, где будет расположен источник излучения, а каждое волокно должно быть в виде усеченного конуса или усеченной прямой пирамиды. В последнем случае плотность упаковки волокон 8 в экране-преобразователе 2 составит 90%. При выходном сечении волокна 1×1 мм2 входное сечение волокна должно составлять 0,8×0,8 мм2.In order for the screen-converter 2 to be as efficient as possible, the axial lines of the
Прямоугольное сечение (около 1×1 мм) волокон 8 также обеспечивает высокую (примерно, 90%) плотность их упаковки в экране-преобразователе 2. В случае цилиндрических и конических волокон плотность их упаковки в экране-преобразователе 2 ниже. Ниже оказывается и эффективность регистрации.The rectangular cross-section (about 1 × 1 mm) of the
Волокна 8 экрана-преобразователя 2 изготовлены из полистирола и имеют светоотражающую оболочку. Макетный образец детектора нейтронов имеет экран сечением 150×150 мм.The
Протяженность экрана вдоль нейтронного пучка составляет 100 мм. Оптическое изображение, возникающее в экране-преобразователе 2 в результате облучения, переносится по волокнам 8 на поверхность экрана-преобразователя 2, обращенную в сторону отклоняющего зеркала 3, которым передается на проекционный объектив 4, а затем с его помощью - на усилитель изображения 5 и далее с помощью масштабирующего объектива 6 на ПЗС-матрицу 7.The length of the screen along the neutron beam is 100 mm. The optical image that occurs in the transducer screen 2 as a result of irradiation is transferred through the
В отличие от известных приемников других типов устройство с волоконно-оптическим экраном-преобразователем 2 является более универсальным, так как его конструкция обеспечивает возможность использования вместо него и других типов экранов: дисперсных экранов при регистрации быстрых нейтронов, а также люминесцентных экранов для тепловых нейтронов и рентгеновского излучения. Эти экраны имеют толщину от нескольких десятков микрон до нескольких миллиметров. Их устанавливают в фокальной плоскости проекционного объектива 4, совпадающей с большим торцом конического экрана-преобразователя 2.Unlike other types of known receivers, a device with a fiber-optic screen-converter 2 is more universal, since its design makes it possible to use other types of screens instead of it: dispersed screens for detecting fast neutrons, as well as luminescent screens for thermal neutrons and x-ray radiation. These screens have a thickness of several tens of microns to several millimeters. They are installed in the focal plane of the projection lens 4, which coincides with the large end face of the conical screen of the transducer 2.
При радиографии источник быстрых нейтронов 1 располагают в точке пересечения осей всех волокон 8. Исследуемый образец (не показан) устанавливают между источником 1 и экраном-преобразователем 2.When radiography, the source of fast neutrons 1 is located at the point of intersection of the axes of all
При регистрации быстрых нейтронов волокна 8 экрана-преобразователя 2 выполнены из люминесцирующего полистирола. При регистрации тепловых нейтронов - из люминесцирующего полистирола с добавками бора. При регистрации рентгеновского и гамма-излучений волокна 8 выполняют из прозрачных сцинтилляторов, предназначенных для регистрации этих видов излучения: вольфрамат германия, иттриевый гранат и др.When registering fast neutrons, the
Для обеспечения плотной упаковки волокон в экране-преобразователе 2 сечение волокна 8 должно быть квадратным. Величина сечения определяется с учетом размера экрана (150×150), количества элементов ПЗС-матрицы 7 (560×768), а также пространственного разрешения детектора (примерно 1,5 толщины волокна). Для указанных размеров сечение волокна должно составлять около 1×1 мм2.To ensure a tight packing of the fibers in the screen transducer 2, the cross section of the
Волокна 8 экрана-преобразователя 2 изготовлены из полистирола и могут иметь светоотражающую оболочку. Светоотражающая оболочка может быть выполнена в виде тонкого слоя серебристой краски. Наличие оболочки обеспечивает полное внутреннее отражение световой вспышки при ее распространении вдоль волокна 8.The
Макетный образец детектора нейтронов имеет экран-преобразователь 2 с входным сечением 150×150 мм и выходным сечением около 200×200 мм. Протяженность экрана-преобразователя 2 составляет 100 мм. Оптическое изображение, возникающее в экране-преобразователе 2 в результате облучения быстрыми нейтронами, переносится по волокнам 8 на поверхность, обращенную в сторону проекционного объектива 4, а затем с его помощью - на усилитель изображения 5 и далее с помощью масштабирующего объектива 6 на ПЗС-матрицу 7.The prototype model of the neutron detector has a screen transducer 2 with an input section of 150 × 150 mm and an output section of about 200 × 200 mm. The length of the screen Converter 2 is 100 mm The optical image that arises in the transducer screen 2 as a result of irradiation with fast neutrons is transferred through the
Для регистрации быстрых нейтронов обычно используют полимерные оптические волокна 8, в частности из люминесцирующего полистирола.To detect fast neutrons, polymer
При регистрации тепловых нейтронов - из люминесцирующего полистирола с добавками бора. При регистрации рентгеновского и гамма излучений оптические волокна выполняют из прозрачных сцинтилляторов, предназначенных для регистрации этих видов излучения: германат висмута, иттриевый гранат и др.When registering thermal neutrons - from luminescent polystyrene with boron additives. When registering x-ray and gamma radiation, optical fibers are made of transparent scintillators designed to detect these types of radiation: bismuth germanate, yttrium garnet, etc.
Средство для регистрации излучения, расположенное на меньшем торце скомпонованного пакета в виде слоя люминофора 9, изготовлено из известных люминесцентных материалов, чувствительных к различным видам излучения.A means for detecting radiation located on the smaller end of the arranged packet in the form of a
Для регистрации тепловых нейтронов слой люминофора 9 изготовлен из светосоставов: 6LiF ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O2S:Tb, или 10BZnS:Ag.To detect thermal neutrons, the
В случае использования светосостава 6LiF ZnS:Ag ядро изотопа лития захватывает тепловой нейтрон и излучает тритон, и альфа частицы, которые и вызывают сцинтилляционное свечение сульфида цинка.In the case of using light composition 6 LiF ZnS: Ag, the nucleus of the lithium isotope captures the thermal neutron and emits triton, and alpha particles, which cause the scintillation glow of zinc sulfide.
В случае использования светосостава Gd2O2S:Tb или 157Gd2O2S:Tb ядро 157Gd захватывает нейтрон и излучает конверсионный электрон, который возбуждает сцинтилляционное свечение в светосоставе. Для регистрации рентгеновских и гамма-квантов использован светосостав Gd2O2S:Tb. В таком светосоставе под действием рентгеновских и гамма-квантов возникают заряженные частицы: электроны и позитроны, которые и вызывают сцинтилляционное свечение Gd2O2S:Tb. Возникшее свечение по волокнам 8 передается к большему торцу экрана-преобразователя 2, обращенного в сторону проекционного объектива 4, а затем с его помощью - на усилитель изображения 5 и далее с помощью масштабирующего объектива 6 на ПЗС-матрицу 7.In the case of using the light composition Gd 2 O 2 S: Tb or 157 Gd 2 O 2 S: Tb, the 157 Gd nucleus captures a neutron and emits a conversion electron, which excites scintillation emission in the light composition. To record x-ray and gamma rays, the light composition of Gd 2 O 2 S: Tb was used. In such a light composition, under the influence of x-ray and gamma rays, charged particles arise: electrons and positrons, which cause the scintillation glow of Gd 2 O 2 S: Tb. The resulting glow through the
Эффективность регистрации обеспечивается протяженностью экрана-преобразователя 2 вдоль направления распространения излучения.The registration efficiency is provided by the length of the screen transducer 2 along the direction of radiation propagation.
Для регистрации объектов с различными габаритами необходимо изготовить несколько экранов-преобразователей 2 с различными углами между образующими. При этом изменяется и расстояние от источника излучения 1 до торца экрана-преобразователя 2.To register objects with different dimensions, it is necessary to manufacture several transformer screens 2 with different angles between the generators. In this case, the distance from the radiation source 1 to the end of the screen-converter 2 also changes.
При изменении расстояния между источником излучения 1 и образцом необходимо использовать экран-преобразователь 2 с углом между образующими φ, который определяется поперечным размером торца экрана S и расстоянием от него до источника L:φ=S/L. Этим обеспечивается возможность исследовать объекты различного размера.When changing the distance between the radiation source 1 and the sample, it is necessary to use a screen-converter 2 with an angle between the generators φ, which is determined by the transverse size of the screen end S and the distance from it to the source L: φ = S / L. This provides the opportunity to explore objects of various sizes.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110973/28A RU2290665C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Screen for transforming penetrating radiations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110973/28A RU2290665C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Screen for transforming penetrating radiations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005110973A RU2005110973A (en) | 2006-10-20 |
RU2290665C1 true RU2290665C1 (en) | 2006-12-27 |
Family
ID=37437683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005110973/28A RU2290665C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Screen for transforming penetrating radiations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2290665C1 (en) |
-
2005
- 2005-04-15 RU RU2005110973/28A patent/RU2290665C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005110973A (en) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7582880B2 (en) | Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite | |
US9182508B2 (en) | Neutron detector using neutron absorbing scintillating particulates in plastic | |
JP5231402B2 (en) | Neutron and gamma ray monitors | |
US3225193A (en) | Scintillation device and system | |
US8436315B1 (en) | Compact thermal neutron monitor | |
JP2005521061A (en) | Two-dimensional ionized particle detector | |
JP2006201086A (en) | Detector for radiation directivity, and method and device for monitoring radiations | |
CN102597805A (en) | Scintillation pixel design and method of operation | |
CN109313277A (en) | The gamma ray detector of pixelation | |
JP2000346947A (en) | Radiation detecting device | |
CN101839992B (en) | Photosensitive device inclined arrangement type high energy ray detector | |
JP2008051626A (en) | Line sensor, line sensor unit and radiation nondestructive inspection system | |
RU2290666C1 (en) | Detector of penetrating radiations | |
Perot et al. | The EURITRACK project: development of a tagged neutron inspection system for cargo containers | |
RU2290665C1 (en) | Screen for transforming penetrating radiations | |
JP2012127703A (en) | Directivity radiation detector and transparent shield member | |
RU2408902C1 (en) | Two-dimensional detector | |
RU2290667C1 (en) | Transformer screen | |
Koroleva et al. | New scintillation materials and scintiblocs for neutron and γ-rays registration | |
RU48068U1 (en) | TRANSMISSION RADIATION SCREEN | |
RU2290664C1 (en) | Detector of penetrating radiations | |
RU84137U1 (en) | MATRIX SCREEN CONVERTER | |
RU2391649C1 (en) | Screen-converter | |
JP5060410B2 (en) | Radiation detector | |
RU54438U1 (en) | IONIZING RADIATION TRANSDUCER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110416 |