RU2386148C1 - Prismatic detector - Google Patents
Prismatic detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386148C1 RU2386148C1 RU2009106982/28A RU2009106982A RU2386148C1 RU 2386148 C1 RU2386148 C1 RU 2386148C1 RU 2009106982/28 A RU2009106982/28 A RU 2009106982/28A RU 2009106982 A RU2009106982 A RU 2009106982A RU 2386148 C1 RU2386148 C1 RU 2386148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- scintillator
- prismatic
- radiation
- scintillator layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к регистрации рентгеновского и гамма-излучений, к определению их энергетического спектра, к медицинской рентгеновской томографии, к неразрушающему контролю материалов и изделий радиографическим и томографическим методами, к обнаружению источников ионизирующих излучений, к контролю содержимого багажа на контрольно-пропускных пунктах.The invention relates to the registration of x-ray and gamma radiation, to the determination of their energy spectrum, to medical x-ray tomography, to non-destructive testing of materials and products by radiographic and tomographic methods, to the detection of sources of ionizing radiation, to the control of baggage contents at checkpoints.
Известен детектор проникающих излучений, содержащий волоконный модуль, собранный из сцинтиллирующих оптических волокон, оптическую систему регистрации излучения, выходящего из торцов этих волокон.Known detector of penetrating radiation, containing a fiber module assembled from scintillating optical fibers, an optical system for detecting radiation emerging from the ends of these fibers.
Волоконный модуль выполнен в виде комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя, сцинтиллирующие волокна которого составлены из последовательно соединенных отрезков различных типов сцинтиллирующих материалов.The fiber module is made in the form of a combined luminescent screen-converter, the scintillating fibers of which are composed of series-connected segments of various types of scintillating materials.
Оптическая система содержит отклоняющее зеркало и не менее двух оптических каналов, выполненных в виде последовательно расположенных вдоль оси канала входного проекционного объектива со светофильтром, усилителя изображения, масштабирующего объектива, с которого световой поток попадает на ПЗС-матрицу. Патент Российской Федерации №2290666, МПК G01T 1/20, G01N 23/02, 2006 г.The optical system contains a deflecting mirror and at least two optical channels, made in the form of an input projection lens with a filter, sequentially arranged along the channel axis, an image amplifier, a scaling lens, from which the light flux enters the CCD matrix. Patent of the Russian Federation No. 2290666, IPC G01T 1/20, G01N 23/02, 2006
Известен сцинтилляционный призматический детектор со сцинтилляторами различного типа с различными спектрами излучения и фотоприемниками.Known scintillation prismatic detector with scintillators of various types with different emission spectra and photodetectors.
Сцинтиллятор выполнен составным и содержит не менее двух составных элементов различного типа с различными спектрами излучения, установленных последовательно, на одном из торцов составного сцинтиллятора установлено такое же количество фотоприемников со спектральными чувствительностями или светофильтрами, согласованными с соответствующим типом составного элемента сцинтиллятора.The scintillator is made composite and contains at least two composite elements of various types with different emission spectra that are installed in series, the same number of photodetectors with spectral sensitivities or light filters matched to the corresponding type of the composite element of the scintillator are installed on one of the ends of the composite scintillator.
Для регистрации быстрых нейтронов использован пластиковый сцинтиллятор, для регистрации тепловых нейтронов сцинтиллятор изготовлен из кристалла 6LiF, а для регистрации рентгеновских и гамма-квантов сцинтиллятор изготовлен из кристалла NaI(T1). Патент Российской Федерации на полезную модель №76141, МПК G01T 1/20, 2008 г.A plastic scintillator was used to detect fast neutrons, a scintillator was made of 6 LiF crystal for detecting thermal neutrons, and a scintillator made of NaI (T1) crystal to register x-ray and gamma quanta. Utility Model Patent of the Russian Federation No. 76141, IPC
Известен сцинтилляционный призматический детектор, содержащий два разных сцинтиллятора, светящиеся в двух диапазонах длин волн, расположенных последовательно друг за другом.Known scintillation prismatic detector containing two different scintillators, glowing in two ranges of wavelengths, arranged sequentially one after another.
Первый служит для регистрации мягкого рентгеновского излучения, второй - для регистрации жесткой компоненты.The first serves to register soft x-ray radiation, the second - to register the hard component.
Первый элемент сцинтиллятора включает гадолиний и имеет толщину от 0.03 мм до 0.06 мм; второй элемент сцинтиллятора включает отдельный кристаллический вольфрамат кадмия, толщиной от 2 мм до 3 мм.The first element of the scintillator includes gadolinium and has a thickness of 0.03 mm to 0.06 mm; the second element of the scintillator includes a separate crystalline cadmium tungstate, with a thickness of 2 mm to 3 mm.
Один из оптических датчиков включает кремниевый фотодиод. Полная толщина элементов сцинтиллятора от 1.0 мм до 10.0 мм.One of the optical sensors includes a silicon photodiode. The total thickness of the scintillator elements is from 1.0 mm to 10.0 mm.
Общая толщина сцинтиллирующих кристаллов достаточна для поглощения 99% всего излучения. Патент США №7388208, МПК G01T 1/00, 2008 г. Прототип.The total thickness of the scintillating crystals is sufficient to absorb 99% of all radiation. US patent No. 7388208, IPC
Основным недостатком всех устройств является не полное разделение сигналов, возникающих в том или ином фотоприемнике по нескольким причинам:The main disadvantage of all devices is the incomplete separation of signals arising in a given photodetector for several reasons:
- из-за частичного перекрытия спектров оптического излучения существующих прозрачных сцинтилляторов и не идеальности светофильтров, стоящих перед фотоприемниками, каждый из которых пропускает частично свет от другого сцинтиллятора,- due to the partial overlap of the optical radiation spectra of the existing transparent scintillators and not the ideal filters that are facing the photodetectors, each of which partially passes light from another scintillator,
- из-за амплитудного распределения энерговыделения в каждом из сцинтилляторов, обусловленного как спектром регистрируемого излучения, так и размером сцинтиллятора,- due to the amplitude distribution of energy release in each of the scintillators, due to both the spectrum of the detected radiation and the size of the scintillator,
- из-за ослабления света в сцинтилляторах и светофильтрах.- due to the attenuation of light in scintillators and filters.
Уменьшение влияния этого недостатка с помощью амплитудной дискриминации регистрируемого сигнала или другими средствами ведет к уменьшению эффективности детектора.Reducing the effect of this drawback using amplitude discrimination of the recorded signal or by other means leads to a decrease in the efficiency of the detector.
Недостатками устройств являются также низкая чувствительность обнаружения источников ионизирующих излучений из-за наличия собственных шумов фотоприемных устройств, невозможность учета вклада рассеянного в детекторе излучения, необходимость использования только прозрачных сцинтилляторов, отличающихся в необходимой степени спектром оптического излучения.The disadvantages of the devices are also the low sensitivity of detection of sources of ionizing radiation due to the presence of intrinsic noise of photodetector devices, the impossibility of taking into account the contribution of the radiation scattered in the detector, the need to use only transparent scintillators that differ to the necessary extent in the spectrum of optical radiation.
Изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа.The invention eliminates the disadvantages of analog and prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности, понижение порога обнаружения источника излучений, расширение спектрометрических возможностей за счет применения набора сцинтилляционных детекторных элементов и последующей математической обработки количества поступивших с них сигналов, расширение спектра используемых сцинтилляционных материалов, включая дисперсные и порошковые.The technical result of the invention is to increase the efficiency, lower the threshold for detecting a radiation source, expand spectrometric capabilities through the use of a set of scintillation detector elements and subsequent mathematical processing of the number of signals received from them, expand the spectrum of scintillation materials used, including dispersed and powder ones.
Технический результат изобретения достигается тем, что в призматическом детекторе, содержащем последовательные детекторные элементы, внешние поверхности которых покрыты слоями защитного материала, и фотоприемные устройства, каждый детекторный элемент, выполненный в виде треугольной призмы с элементом, отражающим свет, расположенным на наклонной поверхности призмы, содержит слой сцинтиллятора, а фотоприемные устройства расположены на общем основании, а светочувствительная поверхность детекторного элемента и поверхность слоя сцинтиллятора расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.The technical result of the invention is achieved in that in a prismatic detector containing successive detector elements, the outer surfaces of which are coated with layers of protective material, and photodetectors, each detector element made in the form of a triangular prism with an element that reflects light located on the inclined surface of the prism contains the scintillator layer, and the photodetectors are located on a common base, and the photosensitive surface of the detector element and the surface of the scinton layer llyatora located in mutually perpendicular planes.
Требуемое количество однотипных детекторных элементов в призматическом детекторе определяется назначением детектора и зависит от энергетического спектра регистрируемого излучения, а также материала сцинтиллятора.The required number of detector elements of the same type in a prismatic detector is determined by the purpose of the detector and depends on the energy spectrum of the detected radiation, as well as the scintillator material.
Существо изобретения поясняется на чертежах.The invention is illustrated in the drawings.
На фиг.1 представлен детекторный призматический элемент, где: 1 - слой дисперсного или порошкового сцинтиллятора, 2 - треугольные призмы, 3 - фотоприемное устройство, 4 - элемент, отражающий свет, нанесенный на грань призмы, 5 - сцинтилляционная вспышка, 6 - клеевой слой с функцией оптического контакта.Figure 1 shows the detector prismatic element, where: 1 is a layer of a dispersed or powder scintillator, 2 is a triangular prism, 3 is a photodetector, 4 is an element that reflects light applied to the prism face, 5 is a scintillation flash, 6 is an adhesive layer with optical contact function.
На фиг.2 представлен вид детектора сверху, где: 1 - слои дисперсного или порошкового сцинтиллятора, 2 - треугольные призмы, 3 - фотоприемные устройства, 4 - элемент, отражающий свет, нанесенный на грань призмы, X - направление излучения, 7 - основание для крепления фотоприемных устройств.Figure 2 presents a top view of the detector, where: 1 - layers of a dispersed or powder scintillator, 2 - triangular prisms, 3 - photodetectors, 4 - an element that reflects light deposited on the prism face, X - radiation direction, 7 - base for mounting photodetectors.
Треугольные призмы 2 и элемент, отражающий свет, 4 выполнены из наименее ослабляющего регистрируемое излучение материала.
Например, для изготовления призм 2 использован прозрачный полимерный материал, в частности полиметилметакрилат, а элемент, отражающий свет, 4 изготовлен на основе слоев диэлектрика.For example, for the manufacture of
Вся конструкция помещена в светозащищенный корпус.The whole structure is placed in a lightproof housing.
На фиг.3 представлена двухканальная схема обработки сигналов, где: 1 - слой дисперсного или порошкового сцинтиллятора; 2 - призматические сборки; 3, 31 - фотоприемные устройства, 8 и 81 - аналоговые усилители; 9 и 91 - дискриминаторы с регулируемыми порогами дискриминации; 10 - схема совпадений.Figure 3 presents a two-channel signal processing scheme, where: 1 - a layer of dispersed or powder scintillator; 2 - prismatic assemblies; 3, 3 1 - photodetectors, 8 and 8 1 - analog amplifiers; 9 and 9 1 - discriminators with adjustable thresholds of discrimination; 10 is a coincidence diagram.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Излучение в виде рентгеновского или гамма-кванта направляют на торец сцинтилляционного детектора (фиг.1).Radiation in the form of an x-ray or gamma ray is sent to the end face of the scintillation detector (Fig. 1).
При возбуждении квантом сцинтилляционной вспышки в одном из слоев сцинтиллятора дисперсного или порошкового сцинтиллятора 1 свет от сцинтилляционной вспышки 5 выходит в основном через поверхности слоя сцинтиллятора 1 в светоотражающие призмы 2.When a scintillation flash is excited by a quantum in one of the scintillator layers of a dispersed or
В светоотражающих призмах 2 свет направляется элементом, отражающим свет (элемент 4), через клеевой слой (оптический контакт) 6 на фотоприемные устройства 3 и 31, в которых под его действием возникает электрический сигнал.In
Сигналы с фотоприемников 3 и 31 (кремниевых фотоумножителей) поступают на аналоговые усилители 8 и 81, после которых аналоговый сигнал поступает на дискриминаторы 9 и 91 с регулируемыми порогами дискриминации (фиг.3).The signals from
Логические сигналы с дискриминаторов 9 и 91 идут на схему совпадений 10. В случае если на обоих входах схемы совпадений 8 появляются сигналы, схема совпадений 10 вырабатывает сигнал запроса, который хранится в выходном регистре схемы.Logical signals from
Внешний контроллер (не показан) опрашивает выходные регистры схемы совпадений 10 и в случае наличия в них сигнала (запроса) осуществляет считывание сигналов для их передачи в компьютер и дальнейшего анализа. Все логические схемы выполнены в стандарте ЭСЛ. В качестве дискриминаторов 9 и 91 использованы микросхемы AD 96687BP, а в качестве схемы совпадений 10 использована микросхема HEL (MC10LD1).An external controller (not shown) polls the output registers of the
Количество сигналов запроса с каждого слоя по окончании регистрации анализируют и с помощью компьютерной программы производят восстановление спектра излучения.The number of request signals from each layer at the end of registration is analyzed and the radiation spectrum is restored using a computer program.
Для восстановления спектра излучения источника решается система интегральных уравнений:To restore the radiation spectrum of the source, a system of integral equations is solved:
где Qi - количество запросов с i-го слоя (пластины) многослойного детектора;where Q i is the number of requests from the i-th layer (plate) of the multilayer detector;
n - число слоев; Si(E) - чувствительность i-го слоя к потоку квантов с энергией Е;n is the number of layers; S i (E) is the sensitivity of the ith layer to the flux of quanta with energy E;
φ(Е) - искомая энергетическая зависимость падающего на детектор потока квантов.φ (E) is the desired energy dependence of the quantum flux incident on the detector.
Система уравнений решается с использованием итерационного метода минимизации направленного расхождения. Тараско М.З. Метод минимума направленного расхождения в задачах поиска распределений. Препринт ФЭИ №1446. Обнинск, 1983.The system of equations is solved using an iterative method of minimizing directional divergence. Tarasco M.Z. The method of minimum directed divergence in distribution search problems. Preprint FEI No. 1446. Obninsk, 1983.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106982/28A RU2386148C1 (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Prismatic detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106982/28A RU2386148C1 (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Prismatic detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386148C1 true RU2386148C1 (en) | 2010-04-10 |
Family
ID=42671265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106982/28A RU2386148C1 (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Prismatic detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386148C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503973C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Radiation shield/converter |
-
2009
- 2009-03-02 RU RU2009106982/28A patent/RU2386148C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503973C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Radiation shield/converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9535169B2 (en) | Radiation detector | |
RU2476906C2 (en) | Light reflector and collimator assembly for improved light accumulation in scintillation detectors | |
JP4660706B2 (en) | Radiation detection method and apparatus using energy and position information | |
US6825479B2 (en) | Apparatus and method for detecting radiation that uses a stimulate phosphor | |
US7381956B2 (en) | Detector element for spatially resolved detection of gamma radiation | |
JP4313895B2 (en) | Radiation detector | |
JP5011590B2 (en) | Radiation position detector | |
US8466418B2 (en) | Gamma ray detector, radiation diagnostic device, tomography device, and method of analyzing tomography device | |
JP2013500480A (en) | Apparatus and method for neutron detection by capture gamma ray calorimetry | |
JPH09197050A (en) | Radiation detector | |
RU2386148C1 (en) | Prismatic detector | |
RU2388015C1 (en) | X-ray analyser | |
RU2408902C1 (en) | Two-dimensional detector | |
JP4771265B2 (en) | Radiation and neutron image detector | |
RU2386147C1 (en) | Multilayer detector | |
RU83624U1 (en) | PRISMATIC SPECTROMETER | |
Worstell et al. | Scintillator crystal readout with wavelength-shifting optical fibers | |
RU2377598C2 (en) | Scintillation detector | |
Litvin et al. | Scintillation neutron detectors based on solid-state photomultipliers and lightguides | |
RU83622U1 (en) | MULTILAYER DETECTOR ANALYZER | |
Worstell et al. | Development of a high-resolution PET detector using LSO and wavelength-shifting fibers | |
RU2371740C1 (en) | Hodoscope | |
JP6855047B2 (en) | Positron emission tomography device and method of constructing positron emission tomography images | |
JP2000249796A (en) | Radiation measuring device using stimulable phosphor and method thereof | |
Inadama et al. | Preliminary evaluation of four-layer BGO DOI-detector for PET |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170303 |