RU2300121C1 - Mode of detection of direction to the source of fast neutrons - Google Patents
Mode of detection of direction to the source of fast neutrons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300121C1 RU2300121C1 RU2005129790/28A RU2005129790A RU2300121C1 RU 2300121 C1 RU2300121 C1 RU 2300121C1 RU 2005129790/28 A RU2005129790/28 A RU 2005129790/28A RU 2005129790 A RU2005129790 A RU 2005129790A RU 2300121 C1 RU2300121 C1 RU 2300121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- neutrons
- radiation
- fast neutrons
- fiber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования и/или анализа материалов путем определения их физических свойств, конкретно к обнаружению радиоактивных материалов.The invention relates to the field of research and / or analysis of materials by determining their physical properties, specifically to the detection of radioactive materials.
Известен способ анализа многокомпонентных материалов, согласно которому исследуемый образец помещают между источником γ-излучения и детектором. Далее γ-кванты регистрируют, импульсы детектора усиливают и через счетчик направляют в вычислительное устройство (контроллер), после обработки информацию выводят на дисплей. Патент Великобритании №2088050, G01N 23/08, 1998 г.A known method of analysis of multicomponent materials, according to which the test sample is placed between the source of γ-radiation and the detector. Next, γ-quanta are recorded, the detector pulses are amplified and sent through a counter to a computing device (controller), after processing, the information is displayed. UK patent No. 2088050, G01N 23/08, 1998
Недостатком изобретения является необходимость использовать источник радиоактивного излучения и детектор с высоким энергетическим разрешением.The disadvantage of the invention is the need to use a radiation source and a detector with high energy resolution.
Известен способ обнаружения контрабанды на основе полиэнергетического источника γ-излучения и спектрометрических оценок γ-излучения. Патент Российской Федерации №2161299, МПК: G01N 23/08, 2000 г.A known method for detecting contraband based on a polyenergy source of γ-radiation and spectrometric estimates of γ-radiation. Patent of the Russian Federation №2161299, IPC: G01N 23/08, 2000
Недостатком изобретения являются трудности определения состава скрытого материала, поскольку величина альбедо (показателя отражения) широкого пучка γ-излучения не позволяет связать интенсивность регистрируемого γ-излучения с атомным номером или плотностью отражающего вещества и, следовательно, не позволяет идентифицировать характер скрытой закладки. Недостатком изобретения является также необходимость использовать источник радиоактивного излучения и детектор с высоким энергетическим разрешением.The disadvantage of the invention is the difficulty in determining the composition of the hidden material, since the albedo (reflection index) of a wide beam of γ-radiation does not allow us to relate the intensity of the detected γ-radiation to the atomic number or density of the reflecting substance and, therefore, does not allow us to identify the nature of the hidden bookmark. A disadvantage of the invention is the need to use a radiation source and a high energy resolution detector.
Известен способ определения проникающего излучения и ядерно-физических параметров и элементного состава сборки, содержащей делящееся вещество. Импульсами протонов длительностью 5-50 нс облучают сборку, временное распределение гамма-квантов регистрируют в течение 200-2000 нс после прохождения через исследуемый объект облучающего импульса, вызывающего в делящихся материалах эмиссию запаздывающих гамма-квантов. Для каждого зарегистрированного гамма-кванта измеряют его энергию, запоминают время регистрации. Патент Российской Федерации №2130653, G21С 17/06, Бюл. №14, 1999 г.A known method of determining penetrating radiation and nuclear-physical parameters and elemental composition of the assembly containing fissile material. Proton pulses of 5-50 ns duration irradiate the assembly, the temporal distribution of gamma rays is recorded for 200-2000 ns after passing through the object under study an irradiation pulse that causes the emission of delayed gamma rays in fissile materials. For each registered gamma-ray, its energy is measured, and the registration time is stored. Patent of the Russian Federation No. 2130653, G21C 17/06, Bull. No. 14, 1999
Изобретение основано на методике сравнения с калибровочными данными при регистрации запаздывающих гамма-квантов и применимо только в условиях сложной стационарной установки.The invention is based on a comparison method with calibration data when registering delayed gamma rays and is applicable only in complex stationary installations.
Известен способ, в котором тяжелые заряженные частицы с энергией 5-6 МэВ в виде коротких импульсов и МГц-частотой повторения, конвертируют, получая слабонаправленный поток быстрых нейтронов, формируют пучок нейтронов карандашного типа, направляют его на инспектируемый объект и перемещают по поверхности объекта. Активируют по микрообъемам вещество объекта (закладку, контрабанду), регистрируют характеристические гамма-кванты элементов, входящих в состав этого вещества. Патент США №5076993, МПК: G21G 1/06, 1991 г.A method is known in which heavy charged particles with an energy of 5-6 MeV in the form of short pulses and a MHz repetition rate are converted to receive a weakly directed fast neutron flux, a pencil-type neutron beam is formed, directed to an inspected object, and moved along the surface of the object. The substance of an object (bookmark, contraband) is activated by microvolumes, characteristic gamma-quanta of the elements that make up this substance are recorded. U.S. Patent No. 5076993, IPC:
В данном способе для отображения содержимого объекта на мониторах применяют времяпролетный анализ для построения трехмерного изображения внутреннего содержимого объекта.In this method, time-of-flight analysis is used to display the contents of an object on monitors to construct a three-dimensional image of the internal contents of an object.
Способ не применим для инспекции ядерных материалов, сокрытых в средах нейтронозамедляющих легкоэлементных веществ (типа воды, нефти, спирта и т.п.) или прикрытых защитными экранами из веществ большого атомного номера Z. Способ не применим в условиях производства и полевых условиях.The method is not applicable for the inspection of nuclear materials hidden in the environment of neutron-slowing element elements (such as water, oil, alcohol, etc.) or covered with protective shields from substances of large atomic number Z. The method is not applicable in the production and field conditions.
Известен способ обнаружения проникающего излучения в виде потока нейтронов с помощью волоконного блока из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, основанный на рождении протонов отдачи в материале волокна, преобразовании энергии протонов отдачи в световое излучение и регистрации излучения позиционно-чувствительным фотоприемником. Патент Российской Федерации №2119178, МПК: G01Т 3/06, Бюл. №26, 1998 г. Прототип.A known method of detecting penetrating radiation in the form of a neutron flux using a fiber block of layers of polymer scintillating optical fibers, based on the creation of recoil protons in the fiber material, the conversion of recoil proton energy into light radiation and registration of radiation by a position-sensitive photodetector. Patent of the Russian Federation No. 2119178, IPC:
Недостатки прототипа заключаются в том, что указанный способ позволяет регистрировать только быстрые нейтроны и не позволяет идентифицировать излучение, определить направление излучения. Данный способ не применим при энергии нейтронов, пробег протонов отдачи от которых меньше сечения волокна.The disadvantages of the prototype are that this method allows you to register only fast neutrons and does not allow to identify radiation, determine the direction of radiation. This method is not applicable for neutron energy, the path of recoil protons from which is less than the fiber cross section.
Настоящее изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.The present invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является определение направления на источник быстрых нейтронов и идентификация источника излучения, выявление закамуфлированных в нейтронозамедляющих средах ядерных веществ и изделий из них.The technical result of the invention is the determination of the direction to the source of fast neutrons and the identification of the radiation source, the identification of nuclear substances camouflaged in neutron-slowing media and their products.
Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения источника быстрых нейтронов с помощью полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, основанном на замедлении быстрых нейтронов, рождении протонов отдачи в материале волокна, преобразовании энергии протонов отдачи в световое излучение и регистрации излучения позиционно-чувствительным фотоприемником, используют волоконно-оптический экран преобразователь из продольных волокон с нанесенной в шахматном порядке на одной из его торцевых поверхностей маской люминофора для регистрации тепловых нейтронов, регистрируют изменение количества фотонов от одной стороны волоконно-оптического экрана преобразователя к другой и по калибровочным значениям светового сигнала, полученным при различных углах падения пучка проникающего излучения или по значению градиента сигнала между противоположными сторонами ВОЭП, определяют плоскость в которой лежит источник быстрых нейтронов, а для определения направления на источник необходимо повернуть ВОЭП так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна найденной ранее плоскости и повторно измерить направление градиента, указывающего в этом случае на источник излучения. По величине отношения сигналов от тепловых нейтронов и быстрых нейтронов проводят идентификацию источника излучения.The technical result is achieved by the fact that in the method of detecting a source of fast neutrons using polymer scintillating optical fibers, based on the deceleration of fast neutrons, the production of recoil protons in a fiber material, the conversion of recoil proton energy into light radiation and the detection of radiation by a position-sensitive photodetector, fiber optical screen transducer of longitudinal fibers staggered on one of its end surfaces with a phosphor mask for registration of thermal neutrons, register the change in the number of photons from one side of the fiber-optic screen of the transducer to the other and the calibration values of the light signal obtained at different angles of incidence of the penetrating radiation beam or the value of the signal gradient between the opposite sides of the VEP, determine the plane in which the source of fast neutrons, and to determine the direction to the source, it is necessary to rotate the WEPP so that its longitudinal axis is perpendicular to that found previously plane and re-measure the direction of the gradient, indicating in this case the radiation source. The magnitude of the ratio of signals from thermal neutrons and fast neutrons carry out the identification of the radiation source.
Сущность изобретения поясняется на фигурах 1-6.The invention is illustrated in figures 1-6.
На фиг.1 схематично представлен регистратор ионизирующих излучений в виде блока волоконно-оптического экрана-преобразователя (ВОЭП), гдеFigure 1 schematically shows the recorder of ionizing radiation in the form of a block of fiber optic screen-converter (VOEP), where
1 - позиционно-чувствительный фотоприемник,1 - position-sensitive photodetector,
2 - сборка из полистирольного сцинтиллирующего водородосодержащего волокна, выполненная в виде цилиндра (усеченного конуса, усеченная пирамида),2 - assembly of polystyrene scintillating hydrogen-containing fiber, made in the form of a cylinder (truncated cone, truncated pyramid),
3 - маска для регистрации тепловых нейтронов в виде слоя люминофора, расположенного в шахматном порядке на одной из торцевых поверхностей жгута 2,3 - mask for recording thermal neutrons in the form of a phosphor layer, staggered on one of the end surfaces of the tow 2
4 - пучок ионизирующего излучения, например быстрых нейтронов, φ-угол между пучком и нормалью к оси экранного блока. Система азимутальных перемещений, выполненная, например, на основе шарового шарнира, на фигурах не показана.4 - a beam of ionizing radiation, such as fast neutrons, φ-angle between the beam and the normal to the axis of the screen unit. The azimuthal displacement system, made, for example, based on a ball joint, is not shown in the figures.
На фиг.2 представлено пространственное распределение фотонов от быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ, а именно зависимости сигнала от расстояния до центральной плоскости ВОЭП при различных углах падения φ.Figure 2 shows the spatial distribution of photons from fast neutrons with an energy of 14 MeV, namely, the dependence of the signal on the distance to the central plane of the WEP at various incidence angles φ.
На фиг.3 представлено пространственное распределение фотонов на выходе ВОЭП, обусловленных быстрыми нейтронами различного спектра, при падении пучка первичных нейтронов перпендикулярно оси волокон (φ=0, пучок нейтронов падает справа).Figure 3 shows the spatial distribution of photons at the VEP exit, due to fast neutrons of various spectra, when the primary neutron beam is incident perpendicular to the fiber axis (φ = 0, the neutron beam falls to the right).
На фиг.4 представлено пространственное распределение фотонов на поверхности ВОЭП, обусловленных тепловыми нейтронами, при падении пучка первичных нейтронов различного спектра перпендикулярно оси волокон (φ=0, пучок нейтронов падает справа).Figure 4 shows the spatial distribution of photons on the surface of the VEP due to thermal neutrons when a primary neutron beam of a different spectrum is incident perpendicular to the fiber axis (φ = 0, the neutron beam falls on the right).
На фиг.5 представлено пространственное распределение отношения фотонов от тепловых и быстрых нейтронов при различных углах φ (пучок нейтронов падает справа) для различных источников быстрых нейтронов.Figure 5 shows the spatial distribution of the ratio of photons from thermal and fast neutrons at various angles φ (the neutron beam falls on the right) for various sources of fast neutrons.
На фиг.6 схематично в два этапа представлено определение направления на источник нейтронов.Figure 6 schematically in two stages presents the determination of the direction to the neutron source.
Способ обнаружения проникающего излучения заключается в получении двухмерных изображений пространственных распределений быстрых и тепловых нейтронов с помощью ВОЭП, волоконный жгут 2 которого с маской 3 и позиционно-чувствительным фотоприемником 1 служит одновременно замедлителем быстрых нейтронов, детектором как быстрых, так и тепловых нейтронов. Для этого жгут 2 выполнен из сцинтиллирующих под действием быстрых нейтронов волокон. На торец жгута 2 нанесена люминесцентная маска 3 для регистрации тепловых нейтронов, возникающих в результате замедления быстрых нейтронов или излучаемых внешним источником 4.A method for detecting penetrating radiation is to obtain two-dimensional images of the spatial distributions of fast and thermal neutrons using VOEP, a fiber bundle 2 of which with a
Быстрые нейтроны (пучок ионизирующего излучения 4) замедляются в жгуте 2 из полистирольных сцинтиллирующих волокон и при упругом рассеянии нейтронов на ядрах водорода теряют свою энергию, рождают протоны отдачи, которые и вызывают сцинтилляции. Свет от сцинтилляционных вспышек распространяется по волокнам жгута 2 к ее торцам. Для увеличения количества собираемого света (фотонов) волокна покрыты светоотражающей оболочкой.Fast neutrons (beam of ionizing radiation 4) are slowed down in a bundle 2 of polystyrene scintillating fibers and, when neutrons are scattered elastically on hydrogen nuclei, lose their energy, produce recoil protons, which cause scintillations. Light from scintillation flashes propagates through the fibers of the tow 2 to its ends. To increase the amount of light (photons) collected, the fibers are coated with a reflective sheath.
Люминесцентная маска 3 для тепловых нейтронов нанесена в виде слоя люминофора (светосостава) Li6F+ZnS в шахматном порядке на одну из торцевых поверхностей жгута 2. Этот слой может быть выполнен и в виде прозрачной пластины, накладываемой на торец жгута 2 и содержащей люминофор, расположенный в шахматном порядке.The
Тепловые нейтроны, образовавшиеся в жгуте 2 в результате замедления, вытекают наружу через поверхность жгута 2. Для их регистрации на торцы волокон, суммарной площадью от нескольких миллиметров до нескольких сотен миллиметров и нанесен (например, в шахматном порядке) люминофор, излучающий свет при захвате теплового нейтрона. Этот свет захватывается соответствующими волокнами и переносится на позиционно-чувствительный фотоприемник 1. Поскольку волокна с нанесенным на них люминофором также регистрируют и быстрые нейтроны, сигнал только от тепловых нейтронов определяется разницей сигналов в смежных областях маски 3, предназначенных для регистрации быстрых и тепловых нейтронов. Для увеличения сигнала от быстрых нейтронов участки поверхности маски 3, не покрытые люминофором, покрыты светоотражающим материалом.Thermal neutrons formed in the bundle 2 as a result of deceleration escape outward through the surface of the bundle 2. To register them on the ends of the fibers, with a total area of several millimeters to several hundred millimeters, a phosphor is emitted (for example, in a checkerboard pattern) that emits light when the heat is captured neutron. This light is captured by the corresponding fibers and transferred to a position-
Обнаружение источника тепловых или быстрых нейтронов происходит при превышении величины сигнала, регистрируемого позиционно-чувствительным фотоприемником 1, уровня фонового сигнала с учетом его стандартного отклонения (сигнал плюс два или три стандартных отклонения).The detection of a source of thermal or fast neutrons occurs when the signal recorded by the position-
Направление на источник определяют по направлению быстрейшего роста двухмерного сигнала быстрых нейтронов и находят как вектор между областями ВОЭП, используемыми для регистрации быстрых нейтронов, симметричными относительно оси ВОЭП, для которого значение функцииThe direction to the source is determined by the direction of the fastest growth of the two-dimensional signal of fast neutrons and is found as a vector between the regions of the WEP used for detecting fast neutrons, symmetric about the axis of the WEP, for which the value of the function
F(θ)=ln(S1/S2)/r1-2 F (θ) = ln (S 1 / S 2 ) / r 1-2
максимально, где:maximally, where:
S1 и S2 - усредненные сигналы от быстрых нейтронов в ячейках, распложенных симметрично относительно центра изображения;S 1 and S 2 - averaged signals from fast neutrons in cells arranged symmetrically relative to the center of the image;
r1-2 - расстояние между центрами выбранных ячеек.r 1-2 is the distance between the centers of the selected cells.
Схематичное определение направления на источник нейтронов показано на фиг.6.A schematic definition of the direction to the neutron source is shown in Fig.6.
Направление быстрейшего роста сигналов, регистрируемых с помощью позиционно-чувствительного фотоприемника 1 на выходе ВОЭП, является проекцией направления на источник на основание ВОЭП. Ориентация этого вектора позволяет определить угол φ между плоскостью, в которой лежит источник быстрых нейтронов, и осью Х (этап 1). Для определения направления на источник необходимо повернуть ВОЭП так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна найденной ранее плоскости (этап 2).The direction of the fastest growth of the signals recorded using the position-
Определенное из второго измерения направление быстрейшего роста сигналов дает возможность определить азимутальный угол θ и, тем самым, определить направление на источник быстрых нейтронов.The direction of the fastest signal growth determined from the second measurement makes it possible to determine the azimuthal angle θ and, thereby, determine the direction to the source of fast neutrons.
Из графиков на фиг.2 видно, что при нормальном падении 14 МэВ нейтронов количество фотонов уменьшается от одного края ВОЭП к другому приблизительно в 2,2 раза. При меньших энергиях нейтронов эта зависимость более резкая. Количество фотонов уменьшается от одного края ВОЭП к другому в 5,4 раза для нейтронов с энергией 3 МэВ и в 7,9 раз для спектра деления.From the graphs in figure 2 it is seen that with a normal incidence of 14 MeV neutrons, the number of photons decreases from one edge of the VEP to another approximately 2.2 times. At lower neutron energies, this dependence is sharper. The number of photons decreases from one edge of the WEP to the other by 5.4 times for neutrons with an energy of 3 MeV and 7.9 times for the fission spectrum.
Из приведенных зависимостей на фиг.2, 3, 4 видно, что направление на источник выявляют по направлению, соответствующему наибольшему отношению количества фотонов от быстрых нейтронов на противоположных сторонах ВОЭП.From the above dependencies in figure 2, 3, 4 shows that the direction to the source is detected in the direction corresponding to the largest ratio of the number of photons from fast neutrons on opposite sides of the WEP.
Направление на источник находится в плоскости, определяемой осью ВОЭП и линией, соответствующей наибольшему спаду сигнала между противоположными сторонами ВОЭП. При повороте ВОЭП так, чтобы его ось стала перпендикулярна этой плоскости, вновь полученная линия, соответствующая наибольшему спаду сигнала, прямо указывает на источник.The direction to the source is in the plane defined by the axis of the VEP and the line corresponding to the largest decay of the signal between the opposite sides of the VEP. When the VOEP is rotated so that its axis becomes perpendicular to this plane, the newly obtained line corresponding to the largest decay of the signal directly indicates the source.
Идентифицируют спектр падающих нейтронов по следующим критериям:The spectrum of incident neutrons is identified by the following criteria:
- по пространственному распределению оптического сигнала от быстрых нейтронов в ВОЭП (фиг.3);- according to the spatial distribution of the optical signal from fast neutrons in VOEP (figure 3);
- по пространственному распределению оптического сигнала от тепловых нейтронов, образовавшихся в результате термализации быстрых нейтронов в ВОЭП и вытекающих через одну из его торцевых поверхностей (фиг.4);- according to the spatial distribution of the optical signal from thermal neutrons formed as a result of thermalization of fast neutrons in VOEP and flowing through one of its end surfaces (figure 4);
- по пространственному распределению отношения оптических сигналов от тепловых и быстрых нейтронов (фиг.5).- the spatial distribution of the ratio of optical signals from thermal and fast neutrons (figure 5).
ВОЭП выполнен из волокон полистирола ⌀15 см и высотой 10 см. На одну из торцевых поверхностей ВОЭП в шахматном порядке нанесен люминофор, предназначенный для регистрации вытекающих из ВОЭП тепловых нейтронов, например Li6F+ZnS:Ag.VOEP is made of ⌀15 cm polystyrene fibers and 10 cm high. A phosphor is staggered on one of the end surfaces of the VEPP, designed to detect thermal neutrons emanating from the VEPP, for example, Li 6 F + ZnS: Ag.
Быстрые нейтроны регистрируют полистирольными волокнами, проходящими между торцами ВОЭП.Fast neutrons are recorded with polystyrene fibers passing between the ends of the VOEP.
На фиг.3 наблюдается равномерный спад сигнала от быстрых нейтронов с расстоянием. Величина сигнала определяется произведением количества образовавшихся протонов отдачи и их средней энергией. При уменьшении энергии нейтронов количество протонов отдачи растет из-за увеличения сечения рассеяния. Однако этот эффект значительно меньше эффекта, связанного с уменьшением энергии, средней по спектру протонов отдачи. Сигнал падает с уменьшением энергии нейтронов за счет уменьшения их количества и средней энергии, несмотря на увеличение сечения рождения протонов отдачи. Различие в сечениях проявляется в величине отношения сигналов на боковых границах ВОЭП. Значение отношения падает при увеличении энергии первичных нейтронов.Figure 3 shows a uniform decay of the signal from fast neutrons with distance. The magnitude of the signal is determined by the product of the number of generated recoil protons and their average energy. With a decrease in neutron energy, the number of recoil protons increases due to an increase in the scattering cross section. However, this effect is much smaller than the effect associated with a decrease in the energy average over the spectrum of recoil protons. The signal decreases with decreasing neutron energy due to a decrease in their number and average energy, despite an increase in the proton production cross section for recoil. The difference in cross sections is manifested in the magnitude of the ratio of signals at the lateral boundaries of the VEP. The value of the ratio decreases with increasing primary neutron energy.
Величина отношения для первичных нейтронов с энергией 14 МэВ составляет примерно 2,2. Для нейтронов с энергией 3 МэВ величина отношения составляет 5,4. Для нейтронов спектра деления Pu239 величина отношения составляет 7,9.The ratio for primary neutrons with an energy of 14 MeV is approximately 2.2. For neutrons with an energy of 3 MeV, the ratio is 5.4. For neutrons in the fission spectrum of Pu 239, the ratio is 7.9.
На фиг.3 пространственное распределение фотонов на выходе ВОЭП обусловлено быстрыми нейтронами, при падении пучка первичных нейтронов перпендикулярно оси волокон (φ=0, пучок нейтронов падает справа).In Fig. 3, the spatial distribution of photons at the VOEP output is due to fast neutrons, when the primary neutron beam is incident perpendicular to the fiber axis (φ = 0, the neutron beam is incident on the right).
Сигнал от тепловых нейтронов образован замедлившимися в ВОЭП быстрыми нейтронами. Величина сигнала падает при увеличении энергии первичных нейтронов из-за того, что нейтроны более высоких энергий термализуются менее эффективно. Для идентификации источника используют заранее измеренные для различных источников быстрых нейтронов двумерные распределения сигналов тепловых и быстрых нейтронов и величина Кn, являющаяся отношением сигналов от тепловых и быстрых нейтронов, просуммированных по всей площади позиционно-чувствительного фотоприемника 1. В табл.1 представлены максимальные и минимальные значения Кn при варьировании углов φ и θThe signal from thermal neutrons is formed by fast neutrons that are slowed down in the WEP. The magnitude of the signal decreases with increasing primary neutron energy due to the fact that neutrons of higher energies are thermalized less efficiently. To identify the source, two-dimensional distributions of thermal and fast neutron signals previously measured for various sources of fast neutrons are used and the value of K n , which is the ratio of signals from thermal and fast neutrons summed over the entire area of the position-
Из таблицы видно, что рассмотренные источники нейтронов можно разбить на четыре группы по величине Kn:The table shows that the considered neutron sources can be divided into four groups according to the value of K n :
- генератор 14 МэВ нейтронов;- 14 MeV neutron generator;
- генератор 3 МэВ нейтронов;- 3 MeV neutron generator;
- изотопные источники на основе реакций Ве9(α, n)С12;- isotopic sources based on Be9 (α, n) C12 reactions;
- источник нейтронов спонтанного деления.- source of spontaneous fission neutrons.
Отличие в величине Kn между этими группами превышает 50%, что значительно больше изменения Kn при изменении ориентации ВОЭП относительно источника нейтронов. В группе источников нейтронов деления выделяются источник 252Cf, Kn для которого примерно на 20% ниже, чем для нейтронов деления других изотопов.The difference in the value of K n between these groups exceeds 50%, which is significantly larger than the change in K n with a change in the orientation of the EPEC relative to the neutron source. In the group of fission neutron sources, a 252 Cf source is distinguished, K n for which is approximately 20% lower than for fission neutrons of other isotopes.
Тип источника устанавливается путем определения Kn при произвольном положении ВОЭП и сравнения с величиной Kn из банка данных. В случае неоднозначного определения типа источника при произвольном положении ВОЭП проводится дополнительное измерение, в котором ВОЭП устанавливается так, чтобы пучок нейтронов падал на торец ВОЭП с детектором тепловых нейтронов. При такой ориентации ВОЭП уменьшается диапазон возможных значений, коэффициента Кn для данного типа источника. Для увеличения надежности идентификации источника проводят сравнение измеренных в этом положении двумерных распределений сигналов от быстрых и тепловых нейтронов с ранее измеренными для различных типов источников. В качестве критерия используют отношение величин сигналов на краях ВОЭП.The type of source is established by determining K n at an arbitrary position of the VEP and comparing it with the value of K n from the data bank. In the case of ambiguous determination of the type of source at an arbitrary position of the VEP, an additional measurement is carried out in which the VEP is set so that the neutron beam falls on the end of the VEP with a thermal neutron detector. With this orientation VOEP decreases the range of possible values, the coefficient K n for this type of source. To increase the reliability of source identification, two-dimensional distributions of signals from fast and thermal neutrons measured in this position are compared with previously measured for various types of sources. As a criterion, the ratio of the values of the signals at the edges of the VEP is used.
Пространственное распределение тепловых нейтронов (фиг.4) имеет колоколообразный вид. Расстояние до поверхности падения, на котором наблюдают максимум потока тепловых нейтронов, тем меньше, чем меньше энергия первичного нейтрона. Максимум распределения наблюдается на расстоянии 1-2 см от центральной плоскости ВОЭП. Положение максимума используют как дополнительный критерий при установлении типа источника. Для идентификации источника быстрых нейтронов, исходя из пространственных зависимостей, представленных на фиг.3 и 4, проводят калибровочные измерения для конкретного типа фотоприемного устройства с различными типами источников.The spatial distribution of thermal neutrons (figure 4) has a bell-shaped appearance. The distance to the incidence surface, at which the maximum of the thermal neutron flux is observed, is the smaller, the lower the energy of the primary neutron. The distribution maximum is observed at a distance of 1-2 cm from the central plane of the VEP. The maximum position is used as an additional criterion in establishing the type of source. To identify the source of fast neutrons, based on the spatial dependences presented in figures 3 and 4, carry out calibration measurements for a specific type of photodetector with various types of sources.
Лучшим критерием для идентификации источника быстрых нейтронов является отношение сигналов от тепловых нейтронов, зарегистрированных слоем Li6F+ZnS и быстрых нейтронов (фиг.5). Величина этого отношения практически не зависит от положения источника.The best criterion for identifying a source of fast neutrons is the ratio of signals from thermal neutrons recorded by a Li 6 F + ZnS layer and fast neutrons (Fig. 5). The magnitude of this ratio is practically independent of the position of the source.
Величина отношения сигналов отличается, примерно на порядок, при переходе от первичных нейтронов с энергией 14 МэВ к нейтронам с энергией 3 МэВ и при переходе от нейтронов с энергией 3 МэВ к нейтронам спектра деления.The magnitude of the signal ratio differs, by approximately an order of magnitude, in the transition from primary neutrons with an energy of 14 MeV to neutrons with an energy of 3 MeV and in the transition from neutrons with an energy of 3 MeV to neutrons in the fission spectrum.
Разница между величиной отношения для первичных нейтронов с энергией 3 МэВ и первичных нейтронов спектра деления, несмотря на сравнительно малую разницу в средних энергиях нейтронов, вызвана присутствием в спектре деления значительной части нейтронов с энергией менее 3 МэВ.The difference between the ratio for primary neutrons with an energy of 3 MeV and primary neutrons in the fission spectrum, despite the relatively small difference in the average neutron energies, is caused by the presence of a significant part of neutrons with an energy of less than 3 MeV in the fission spectrum.
Идентификация источника излучения, основанная на измерении отношения оптических сигналов: от тепловых и быстрых нейтронов, позволяет обходиться без угловых перемещений ВОЭП.Identification of the radiation source, based on measuring the ratio of optical signals: from thermal and fast neutrons, allows you to do without angular displacements VOEP.
Таким образом, характер поведения отношения количества фотонов от быстрых и тепловых нейтронов решает задачу идентификации спектра первичных нейтронов.Thus, the behavior of the ratio of the number of photons from fast and thermal neutrons solves the problem of identifying the spectrum of primary neutrons.
Направление градиента оптического сигнала, регистрируемого с помощью матричного фотоприемника на выходе ВОЭП, позволяет определить плоскость, в которой находится источник быстрых нейтронов.The direction of the gradient of the optical signal recorded with the matrix photodetector at the output of the VOEP allows us to determine the plane in which the source of fast neutrons is located.
Эта плоскость для мононаправленного пучка в любом случае проходит через ось ВОЭП. Для определения направления на источник достаточно повернуть ВОЭП вокруг направления градиента на 90 градусов и провести дополнительное измерение. Определенное из второго измерения направление градиента непосредственно указывает на источник быстрых нейтронов.In any case, this plane for a unidirectional beam passes through the VOEP axis. To determine the direction to the source, it is enough to turn the WEPP around the gradient direction by 90 degrees and conduct an additional measurement. The direction of the gradient determined from the second dimension directly indicates the source of fast neutrons.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005129790/28A RU2300121C1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Mode of detection of direction to the source of fast neutrons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005129790/28A RU2300121C1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Mode of detection of direction to the source of fast neutrons |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2300121C1 true RU2300121C1 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005129790/28A RU2300121C1 (en) | 2005-09-28 | 2005-09-28 | Mode of detection of direction to the source of fast neutrons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300121C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110361773A (en) * | 2019-06-05 | 2019-10-22 | 中国辐射防护研究院 | A method of positioning unknown power spectrum Neutron Radiation Field neutron source position |
-
2005
- 2005-09-28 RU RU2005129790/28A patent/RU2300121C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110361773A (en) * | 2019-06-05 | 2019-10-22 | 中国辐射防护研究院 | A method of positioning unknown power spectrum Neutron Radiation Field neutron source position |
CN110361773B (en) * | 2019-06-05 | 2023-09-15 | 中国辐射防护研究院 | Method for positioning neutron source position of neutron radiation field of unknown energy spectrum |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6989541B2 (en) | Coincident neutron detector for providing energy and directional information | |
US7804072B2 (en) | Heterogeneous capture-gated neutron spectrometer | |
US9557427B2 (en) | Thin gap chamber neutron detectors | |
CN110361773B (en) | Method for positioning neutron source position of neutron radiation field of unknown energy spectrum | |
KR20190058193A (en) | Muon detector and muon detecting system having the same | |
CN112997102A (en) | Radiation detection system and method | |
Mascarenhas et al. | Development of a neutron scatter camera for fission neutrons | |
Luo et al. | Development and commissioning of a compact Cosmic Ray Muon imaging prototype | |
Bravar et al. | Design and testing of a position-sensitive plastic scintillator detector for fast neutron imaging | |
RU2300121C1 (en) | Mode of detection of direction to the source of fast neutrons | |
Ghadiri et al. | Studying the response of a plastic scintillator to gamma rays using the Geant4 Monte Carlo code | |
RU2308740C1 (en) | Method of detecting source of penetrating radiation | |
De Vita et al. | A large surface neutron and photon detector for civil security applications | |
Worstell et al. | Development of a high-resolution PET detector using LSO and wavelength-shifting fibers | |
Anzivino et al. | Recent developments in quartz fibre calorimetry | |
RU2119178C1 (en) | Neutron detector | |
EP3444639A1 (en) | Fast neutron detector based on proton recoil detection in a composite scintillator with embedded wavelength-shifting fibers | |
RU166127U1 (en) | POSITIVE-SENSITIVE DETECTOR | |
Ahlen et al. | High resolution Cherenkov and range detectors for balloon-borne cosmic-ray experiment | |
Peel et al. | Development of a directional scintillating fiber detector for 14 MeV neutrons | |
RU2502986C1 (en) | Neutron radiography method | |
RU2574322C1 (en) | Spectrometric position-sensitive detector | |
RU51425U1 (en) | RECORDER OF IONIZING RADIATIONS | |
RU2300120C1 (en) | Ionizing radiation registering device | |
Bogolubov et al. | Specific features of 3-D detection arrays of plastic scintillators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110929 |