RU2309398C1 - Ionizing radiation converter - Google Patents
Ionizing radiation converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309398C1 RU2309398C1 RU2006105836/28A RU2006105836A RU2309398C1 RU 2309398 C1 RU2309398 C1 RU 2309398C1 RU 2006105836/28 A RU2006105836/28 A RU 2006105836/28A RU 2006105836 A RU2006105836 A RU 2006105836A RU 2309398 C1 RU2309398 C1 RU 2309398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- ionizing radiation
- radiation converter
- phosphor
- layer
- Prior art date
Links
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 и т.д.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, etc.
Преобразователь может быть использован в виде моноблока, а также в виде сборки. Такая сборка позволяет получить и изучить двухмерное распределение интенсивности ионизирующего излучения. Может использоваться в двухкоординатных детекторах, в частности, для целей радиографии.The converter can be used as a monoblock, as well as in the form of an assembly. Such an assembly allows one to obtain and study a two-dimensional distribution of the intensity of ionizing radiation. It can be used in two-coordinate detectors, in particular, for radiography purposes.
Известен сцинтиллирующий модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.Known scintillation module, assembled from layers of polymer scintillating optical fibers, stacked alternately in two mutually perpendicular directions.
Патент США №4942302, МПК: G01Т 3/06, 1990.U.S. Patent No. 4,942,302, IPC: G01T 3/06, 1990.
Данный сцинтиллирующий модуль требует сложную систему считывания информации и имеет низкую эффективность.This scintillation module requires a complex information reading system and has low efficiency.
Известен сцинтиллирующий 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.Known scintillation 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.
Патент Российской Федерации №2119178, МПК: G01Т 3/06, 1998.Patent of the Russian Federation No. 2119178, IPC: G01T 3/06, 1998.
Известный сцинтиллирующий модуль имеет сравнительно низкую эффективность, низкое пространственное разрешение, предназначен для регистрации только быстрых нейтронов, в частности одиночных.The known scintillation module has a relatively low efficiency, low spatial resolution, designed to detect only fast neutrons, in particular single ones.
Известен преобразователь ионизирующего излучения, выполненный из набора пластин, каждая из которых представляет собой смесь водородосодержащего вещества, запоминающего энергонакапливающего люминофора и дополнительного порошкового люминофора.A known converter of ionizing radiation, made of a set of plates, each of which is a mixture of a hydrogen-containing substance that stores energy-storage phosphor and an additional powder phosphor.
Патент Российской Федерации №2189031, G01N 23/04, G01Т 1/16, 2002. Прототип.Patent of the Russian Federation No. 2189031, G01N 23/04, G01T 1/16, 2002. Prototype.
Недостатком прототипа является сложность системы считывания полученной информации, ограниченность регистрации ионизирующего излучения, большие габариты из-за наличия свинцовых экранов.The disadvantage of the prototype is the complexity of the system for reading the information received, the limited registration of ionizing radiation, large dimensions due to the presence of lead screens.
Данное изобретение устраняет недостатки и аналогов, и прототипа.This invention eliminates the disadvantages of both analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей экрана, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма-лучей, повышение эффективности регистрации за счет протяженности детектора в направлении падающего излучения.The technical result of the invention is to increase spatial resolution, expand the functionality of the screen, simultaneously register various types of penetrating radiation: fast neutrons, and / or thermal neutrons, and / or X-rays and gamma rays, increase the detection efficiency due to the length of the detector in the direction of incident radiation.
Технический результат достигается тем, что преобразователь ионизирующего излучения, выполненный из плоских элементов, причем, по крайней мере, один из них выполнен в виде слоя порошкового люминофора, содержит спектросмещающие элементы в виде лент и оптоволокно, на концах которого установлены фотоприемники, слой порошкового люминофора нанесен на поверхность одной из лент или введен в ее состав. Светосостав порошкового люминофора и материал спектросмещающего элемента выбраны из условий перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии люминофора. Слой порошкового люминофора введен в состав ленты спектросмещающего элемента, при этом концентрация люминофора в ленте и ее толщина выбраны из условий перехвата более 30% света при прохождении возбуждающим светом пути, равного толщине ленты.The technical result is achieved in that the ionizing radiation converter made of flat elements, at least one of which is made in the form of a layer of powder phosphor, contains spectroscopic elements in the form of ribbons and optical fiber, at the ends of which photodetectors are installed, a layer of powder phosphor is deposited on the surface of one of the tapes or entered into its composition. The luminosity of the powder phosphor and the material of the spectroscopic element are selected from the conditions of overlapping the excitation spectrum of the spectroscopic element and the emission spectrum of the phosphor. A layer of powder phosphor is introduced into the tape of the spectroscopic element, while the concentration of the phosphor in the tape and its thickness are selected from the conditions of interception of more than 30% of the light when the path passes by the exciting light equal to the thickness of the tape.
Слой порошкового люминофора для регистрации тепловых нейтронов выполнен из светосостава 6LiFZnS:Ag или Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O2Tb, или 10BZnS:Ag.The layer of powder phosphor for detecting thermal neutrons is made of a light composition of 6 LiFZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb, or 157 Gd 2 O 2 Tb, or 10 BZnS: Ag.
Слой порошкового люминофора для регистрации рентгеновского и гамма-излучений выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb.The layer of powder phosphor for recording x-ray and gamma radiation is made of the light composition of ZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb.
Слой порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов выполнен из светосостава ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14%. Спектросмещающие элементы расположены с четырех сторон порошкового слоя люминофора. Спектросмещающие элементы покрыты отражающим свет материалом. Оптоволокно покрыто отражающим свет материалом.The layer of powder phosphor for detecting fast neutrons is made of the light composition of ZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb with a hydrogen-containing substance with a volume content of light composition of at least 5% and no more than 14%. Spectroscopic elements are located on four sides of the powder layer of the phosphor. Spectroscopic elements are coated with light-reflecting material. The fiber is coated with light-reflecting material.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где:The invention is illustrated in the drawing, where:
1 - порошковый люминофор в виде светосоставов: 6LiFZnS:Ag, или Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O2Tb, или 10BZnS:Ag; ZnS:Ag, или Gd2O2S:Tb; ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb в смеси с водородосодержащим веществом;1 - powder phosphor in the form of light compositions: 6 LiFZnS: Ag, or Gd 2 O 2 S: Tb, or 157 Gd 2 O 2 Tb, or 10 BZnS: Ag; ZnS: Ag, or Gd 2 O 2 S: Tb; ZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb in a mixture with a hydrogen-containing substance;
2 - спектросмещающие элементы в виде лент, 3 - оптоволокна.2 - spectroscopic elements in the form of tapes, 3 - optical fibers.
Эффективность экрана-преобразователя определяется протяженностью, а пространственное разрешение - поперечным сечением его чувствительного элемента.The effectiveness of the screen converter is determined by the length, and the spatial resolution is determined by the cross section of its sensitive element.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Быстрые нейтроны в спектросмещающей ленте 2 вызывают протоны отдачи. Возникающий протон отдачи при прохождении через порошковый люминофор 1 возбуждает сцинтилляционное свечение, которое распространяется во все стороны. Для собирания света и служат спектросмещающие элементы в виде лент 2.Fast neutrons in spectroscopic tape 2 cause recoil protons. The arising recoil proton when passing through the powder phosphor 1 excites scintillation emission, which propagates in all directions. To collect the light and are spectroscopic elements in the form of ribbons 2.
Спектросмещающие ленты 2 поглощает около 80% падающих на них фотонов первичного излучения и излучают фотоны меньшей энергии, которые распространяются по ним к торцам. Оптоволокно 3 служит для переноса света к фотоприемному устройству.Spectroscopic tape 2 absorbs about 80% of the primary radiation photons incident on them and emit lower-energy photons that propagate along them to the ends. Fiber optic 3 is used to transfer light to a photodetector.
Как уже отмечалось, светосостав люминофора и материал спектросмещающего элемента выбираются из условия перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии порошкового люминофора.As already noted, the luminosity of the phosphor and the material of the spectroscopic element are selected from the condition of overlapping the excitation spectrum of the spectroscopic element and the emission spectrum of the powder phosphor.
Лента спектросмещающего элемента покрыта светоотражающей оболочкой с показателем рефракции, меньшим показателя рефракции материала ленты. Транспортировка света на концы ленты осуществляется за счет полного внутреннего отражения света от отражающей оболочки.The tape of the spectroscopic element is covered with a reflective sheath with a refractive index lower than the refractive index of the tape material. Light is transported to the ends of the tape due to the total internal reflection of light from the reflective sheath.
В качестве фотоприемного устройства для отдельного элемента может использоваться фотодиод, а для экрана-преобразователя - ПЗС-матрица.A photodiode can be used as a photodetector for an individual element, and a CCD matrix for a screen converter.
Для регистрации тепловых нейтронов между пластинами 2 расположены стандартные светосоставы: 6LiFZnS:Ag или Gd2O2S:Tb, или 157Gd2O2S:Tb, или 10BZnS:Ag.To register thermal neutrons between plates 2, standard light compositions are located: 6 LiFZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb, or 157 Gd 2 O 2 S: Tb, or 10 BZnS: Ag.
В случае использования светосостава 6LiFZnS: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 LiFZnS: 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.When using the light composition of 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.
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.To record x-ray and gamma rays, the light composition of Gd 2 O 2 S: Tb was used. In this 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.
Эксперименты показали, что выполнение слоя порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов из светосоставов ZnS:Ag или Gd2O2S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14% является режимом, возможным для фиксации быстрых нейтронов. Начиная с объемного количества водородосодержащего вещества более 5%, уже можно фиксировать появление быстрых нейтронов. При количестве водородосодержащего вещества более 14% регистрации практически нет.The experiments showed that the implementation of a powder phosphor layer for detecting fast neutrons from ZnS: Ag or Gd 2 O 2 S: Tb light compositions with a hydrogen-containing substance with a volume content of light composition of not less than 5% and not more than 14% is a regime possible for fast neutron fixation. Starting from a volumetric amount of a hydrogen-containing substance of more than 5%, it is already possible to detect the appearance of fast neutrons. When the amount of hydrogen-containing substances is more than 14%, there is practically no registration.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105836/28A RU2309398C1 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Ionizing radiation converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105836/28A RU2309398C1 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Ionizing radiation converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2309398C1 true RU2309398C1 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=38955839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006105836/28A RU2309398C1 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Ionizing radiation converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309398C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013019143A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Elin Vladimir Aleksandrovich | Emission sensor |
-
2006
- 2006-02-28 RU RU2006105836/28A patent/RU2309398C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013019143A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Elin Vladimir Aleksandrovich | Emission sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7582880B2 (en) | Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite | |
| CN101443679B (en) | Neutron and gamma ray monitor | |
| US20050135535A1 (en) | Neutron detector using neutron absorbing scintillating particulates in plastic | |
| US9268044B2 (en) | Neutron spectrometer | |
| EP3351971B1 (en) | Scintillator array | |
| RU2300782C2 (en) | Scintillation-based neutron detector | |
| RU2323453C1 (en) | Light fiber-based scintillation detector | |
| RU2309398C1 (en) | Ionizing radiation converter | |
| US20070205369A1 (en) | Scintillator with improved light collection | |
| WO2014188458A1 (en) | Thermal-neutron detectors not making use of he-3, and method for their manufacturing | |
| RU2388015C1 (en) | X-ray analyser | |
| RU54438U1 (en) | IONIZING RADIATION TRANSDUCER | |
| JPH09197050A (en) | Radiation detector | |
| RU2290666C1 (en) | Detector of penetrating radiations | |
| RU2377598C2 (en) | Scintillation detector | |
| Artikov et al. | New-generation large-area muon scintillation counters with wavelength shifter fiber readout for CDF II | |
| RU2290667C1 (en) | Transformer screen | |
| RU84137U1 (en) | MATRIX SCREEN CONVERTER | |
| Koroleva et al. | New scintillation materials and scintiblocs for neutron and γ-rays registration | |
| RU2310831C1 (en) | Container | |
| RU2308740C1 (en) | Method of detecting source of penetrating radiation | |
| Moats | Improving the Optical Yield of a Portable Plastic-Scintillator-Based Muon Tomography System | |
| RU2751761C1 (en) | Neutron detector with polylayer structure | |
| RU2814061C1 (en) | Scintillation detector of neutron and gamma radiation | |
| Afanasenko et al. | Hard gamma quantum flow detector with minimized image noise and improved registration efficiency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110301 |