RU2388015C1 - X-ray analyser - Google Patents

X-ray analyser Download PDF

Info

Publication number
RU2388015C1
RU2388015C1 RU2009106981/28A RU2009106981A RU2388015C1 RU 2388015 C1 RU2388015 C1 RU 2388015C1 RU 2009106981/28 A RU2009106981/28 A RU 2009106981/28A RU 2009106981 A RU2009106981 A RU 2009106981A RU 2388015 C1 RU2388015 C1 RU 2388015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber optic
scintillator
ray
honeycomb structure
ray analyzer
Prior art date
Application number
RU2009106981/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Петрович Боголюбов (RU)
Евгений Петрович Боголюбов
Виталий Иванович Микеров (RU)
Виталий Иванович Микеров
Александр Павлович Кошелев (RU)
Александр Павлович Кошелев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Priority to RU2009106981/28A priority Critical patent/RU2388015C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388015C1 publication Critical patent/RU2388015C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technique.
SUBSTANCE: invention refers to recording X-ray and gamma emissions, to determination of their energy spectrum, to medical tomography, to nondestructive control of materials and products by radio- and tomography methods, to detection of ionisation radiation sources, to monitoring luggage contents at checkpoints. In X-ray analyser, scintillator layer is located along direction of radiation propagation, is opaque in perpendicular direction and base is made as cellular structure.
EFFECT: analysis of X-ray radiation spectrum with spatial resolution not worse than 1 mm, possibility to integrate single spectrum analysers into one-axis linear detectors, possibility to create integrated assemblies of one-axis linear detectors of various lengths for purposes of medical and industrial radiography and tomography.
11 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к мультиэнергетическим детектирующим устройствам, применяемым в медицинских томографах, рентгеновских досмотровых системах, а также к устройствам для анализа спектрального состава рентгеновского и гамма-излучения.The invention relates to multi-energy detection devices used in medical tomographs, X-ray inspection systems, and also to devices for analyzing the spectral composition of X-ray and gamma radiation.

Известен анализатор рентгеновского излучения, содержащий плоскую малогабаритную сборку из четырех термолюминесцентных детекторов (ТЛД), помещенных в полиэтиленовый контейнер. Байгарин К.А., Зинченко В.Ф., Лихолат В.М., Тимофеев В.В. Анализатор рентгеновского излучения на основе термолюминесцентных детекторов. Атомная энергия. 1991. N 70. Вып.6. С.410.Known x-ray analyzer containing a flat small assembly of four thermoluminescent detectors (TLD), placed in a plastic container. Baigarin K.A., Zinchenko V.F., Likholat V.M., Timofeev V.V. X-ray analyzer based on thermoluminescent detectors. Atomic Energy. 1991. N 70. Issue 6. S.410.

Известен анализатор рентгеновского излучения, содержащий вакуумированный корпус с входным окном из невакуумноплотного, слабопоглощающего материала, например лавсана. Корпус заполнен слабопоглощающим электроположительным газом, например водородом. Детектор рентгеновского излучения с тонким невакуумноплотным окном выполнен отпаянным и заполнен рабочим газом (неоном или аргоном). Патент Российской Федерации №2030736, МПК: G01N 23/223, 1995 г.A known x-ray analyzer containing a vacuum housing with an input window of a non-vacuum, low-absorbing material, such as lavsan. The housing is filled with a weakly absorbing electropositive gas, such as hydrogen. The X-ray detector with a thin non-vacuum tight window is made sealed off and filled with working gas (neon or argon). Patent of the Russian Federation No. 2030736, IPC: G01N 23/223, 1995

Недостатками вышеуказанных анализаторов рентгеновского излучения являются громоздкость конструкций, необходимость работы с вакуумными или отпаянными системами, ограниченность использования лишь для мягкого рентгеновского излучения.The disadvantages of the above x-ray analyzers are the bulkiness of the structures, the need to work with vacuum or sealed systems, the limited use only for soft x-ray radiation.

Известен анализатор рентгеновского излучения, содержащий корпус, термолюминесцентные детекторы и фильтры рентгеновского излучения, расположенные в ячейках, корпус выполнен составным из двух частей, причем в сквозных ячейках одной из частей расположены фильтры, зафиксированные от выпадения прижимной пластиной. Каждый детектор расположен в ячейке, выполненной в съемной пробке, установленной в отверстии другой части корпуса соосно с фильтром, а обе части корпуса и прижимная пластина выполнены из материала с атомным номером, близким к атомному номеру детекторов. Патент Российской Федерации №2177629, МПК: G01T 1/36, 2001 г.A known X-ray analyzer containing a housing, thermoluminescent detectors and X-ray filters located in the cells, the housing is made up of two parts, and in the through cells of one of the parts are filters fixed from the loss of the pressure plate. Each detector is located in a cell made in a removable plug installed in the hole of the other part of the housing coaxially with the filter, and both parts of the body and the pressure plate are made of material with an atomic number close to the atomic number of the detectors. Patent of the Russian Federation No. 2177629, IPC: G01T 1/36, 2001

Известно устройство для поиска источника, определения направления на него и измерения спектра гамма-излучения источника, содержащее блок индикации, блок измерения, блок сравнения и детектирующий блок, состоящий из цилиндрического экрана и m>3 детекторов, где m - количество детекторов. Оно снабжено анализатором импульсов и оптоэлектронным преобразователем, соединенным электрически с анализатором и оптически с экраном, причем экран выполнен в виде сцинтиллятора. Патент Российской Федерации №2169380, МПК: G01T 1/16, 2001 г. (прототип).A device is known for searching for a source, determining a direction towards it and measuring a gamma-radiation spectrum of a source, comprising an indication unit, a measurement unit, a comparison unit and a detecting unit consisting of a cylindrical screen and m> 3 detectors, where m is the number of detectors. It is equipped with a pulse analyzer and an optoelectronic converter connected electrically to the analyzer and optically to a screen, the screen being made in the form of a scintillator. Patent of the Russian Federation No. 2169380, IPC: G01T 1/16, 2001 (prototype).

Недостатками известных устройств являются большие габариты, сложность конструктивного исполнения и, вследствие этого, невозможность сконструировать координатно-чувствительный мультиэнергетический анализатор с пространственным разрешением ~ 1 мм.The disadvantages of the known devices are the large dimensions, the complexity of the design and, as a result, the inability to construct a coordinate-sensitive multi-energy analyzer with a spatial resolution of ~ 1 mm.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.This invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.

Задачей изобретения является создание координатно-чувствительного и энергетически-чувствительного рентгеновского анализатора с пространственным разрешением не хуже 1 мм, упрощение конструкции рентгеновского анализатора.The objective of the invention is the creation of a coordinate-sensitive and energy-sensitive x-ray analyzer with a spatial resolution of at least 1 mm, simplification of the design of the x-ray analyzer.

Техническим результатом изобретения является возможность анализа спектра излучения с пространственным разрешением не хуже 1 мм, возможность объединения одиночных анализаторов спектра в однокоординатные линейные детекторы, возможность создания интегрированных сборок однокоординатных линейных детекторов различной протяженности для целей медицинской и промышленной радиографии и томографии.The technical result of the invention is the ability to analyze a radiation spectrum with a spatial resolution of at least 1 mm, the ability to combine single spectrum analyzers into single-axis linear detectors, the ability to create integrated assemblies of single-axis linear detectors of various lengths for medical and industrial radiography and tomography.

Технический результат достигается тем, что в рентгеновском анализаторе, выполненном из плоских элементов, содержащих слой сцинтиллятора, нанесенного на подложку или введенного в ее состав, и волоконно-оптические элементы, на концах которых установлены фотоприемники, слой сцинтиллятора расположен вдоль направления распространения излучения, непрозрачен в этом направлении и прозрачен в перпендикулярном направлении, а подложка выполнена в виде сотовой структуры.The technical result is achieved by the fact that in an X-ray analyzer made of flat elements containing a scintillator layer deposited on a substrate or introduced into its composition, and fiber-optic elements at the ends of which photodetectors are installed, the scintillator layer is located along the radiation propagation direction and is opaque this direction and is transparent in the perpendicular direction, and the substrate is made in the form of a honeycomb structure.

Сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины из полимерного материала. Сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины из рентгенозащитного стекла. Сотовая структура выполнена в виде двух последовательно расположенных волоконно-оптических пластин из полимерного материала и из рентгенозащитного стекла. Сотовая структура выполнена в виде микроканальной пластины с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных сцинтиллятором, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом. Сотовая структура выполнена в виде микроканальной пластины с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных порошковым люминофором состава Gd2O2S:Tb(Eu) или порошковым люминофором состава ZnS:Ag, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом. Сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины, волокна которой перпендикулярны направлению излучения и изготовлены из сцинтиллятора. Сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора, волоконно-оптических пластин из полимерного материала и из рентгенозащитного стекла. Сотовая структура выполнена составной в виде двух последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора и волоконно-оптического шлейфа. Сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора и волоконно-оптического кабеля.The honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate made of a polymer material. The honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate made of x-ray protective glass. The honeycomb structure is made in the form of two sequentially arranged fiber optic plates of a polymeric material and of X-ray protective glass. The honeycomb structure is made in the form of a microchannel plate with opaque walls of channels filled with a scintillator, the channel axis of the microchannel plate is perpendicular to its surface, one of the surfaces of the microchannel plate is coated with reflective material. The honeycomb structure is made in the form of a microchannel plate with channel walls opaque to light, filled with a powder phosphor of the composition Gd 2 O 2 S: Tb (Eu) or a powder phosphor of the composition ZnS: Ag, the channel axes of the microchannel plate are perpendicular to its surface, one of the surfaces of the microchannel plate is coated reflective material. The honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate, the fibers of which are perpendicular to the radiation direction and are made of a scintillator. The honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator, fiber optic plates of polymeric material and x-ray protective glass. The honeycomb structure is made composite in the form of two sequentially located fiber optic scintillator and fiber optic loop. The cellular structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator and fiber optic cable.

Сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора, микроканальной пластины и волоконно-оптического кабеля.The honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator, microchannel plate and fiber optic cable.

Существо изобретения поясняется на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.The invention is illustrated in figure 1, figure 2, figure 3 and figure 4.

На фиг.1 схематично представлен в качестве примера один из детекторных элементов мультиэнергетического анализатора рентгеновского излучения, где 1 - слой дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора, 2 - сотовая структура, например волоконно-оптическая или микроканальная пластина, 3 - позиционно-чувствительный фотоприемник оптического излучения, X - направление излучения, L - длина слоя сцинтиллятора вдоль направления распространения излучения, d - толщина слоя сцинтиллятора, h - высота слоя сцинтиллятора.Figure 1 schematically shows as an example one of the detector elements of a multi-energy x-ray analyzer, where 1 is a layer of a dispersed or fiber-optic scintillator, 2 is a honeycomb structure, for example a fiber-optic or microchannel plate, 3 is a position-sensitive photodetector of optical radiation , X is the radiation direction, L is the scintillator layer length along the radiation propagation direction, d is the scintillator layer thickness, h is the scintillator layer height.

На фиг.2 показано одно из устройств однокоординатного мультиэнергетического детектора рентгеновского излучения с однокоординатными фотоприемниками, где 1 - слой дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора, 2 - сотовая структура, например волоконно-оптическая или микроканальная пластина, 3 - фотоприемники однокоординатные, например фотодиодные линейки, 4 - волоконно-оптические шлейфы, (N) - общее число пар: волоконно-оптические шлейф - однокоординатный фотоприемник, X - направление излучения.Figure 2 shows one of the devices of a single-axis multi-energy x-ray detector with single-axis photodetectors, where 1 is a layer of a dispersed or fiber-optic scintillator, 2 is a honeycomb structure, for example a fiber optic or microchannel plate, 3 are photodetectors single-axis, for example photodiode arrays, 4 - fiber-optic loops, (N) - total number of pairs: fiber-optic loop - single-axis photodetector, X - radiation direction.

На фиг.3 показано одно из устройств однокоординатного мультиэнергетического детектора рентгеновского излучения с двухкоординатным фотоприемником, где 1 - слой дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора, 2 - сотовая структура, например волоконно-оптическая пластина или фокон (или оптический объектив), 3 - фотоприемник двухкоординатный, например ПЗС-матрица.Figure 3 shows one of the devices of a single-axis multi-energy x-ray detector with a two-coordinate photodetector, where 1 is a layer of a dispersed or fiber-optic scintillator, 2 is a honeycomb structure, for example a fiber-optic plate or focon (or optical lens), 3 is a two-coordinate photodetector , for example, a CCD.

На фиг.4 представлены в качестве примера результаты моделирования работы анализатора рентгеновского излучения, где 5 - исходный (в общем случае неизвестный) спектр, 6 - восстановленный спектр, 7 - гистограмма исходного спектра в тех же энергетических окнах, что и для восстановленного спектра.Figure 4 presents as an example the results of modeling the operation of the x-ray analyzer, where 5 is the initial (generally unknown) spectrum, 6 is the reconstructed spectrum, 7 is a histogram of the initial spectrum in the same energy windows as for the reconstructed spectrum.

В отличие от дисперсного сцинтиллятора толщина d пластины волоконно-оптического сцинтиллятора практически не ограничена и может составлять от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров. Это снимает ограничения на ширину пучка излучения, связанного с прозрачностью сцинтиллятора.In contrast to a dispersed scintillator, the thickness d of the fiber optic scintillator plate is practically unlimited and can range from fractions of a millimeter to several tens of centimeters. This removes restrictions on the width of the radiation beam associated with the transparency of the scintillator.

Детекторный элемент мультиэнергетического спектрометра рентгеновского излучения содержит слой дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора 1. Дисперсный сцинтиллятор 1 нанесен на подложку в виде сотовой структуры или введен в ее состав. В качестве подложки, на которую наносится дисперсный сцинтиллятор, использованы волоконно-оптические элементы (волоконно-оптические пластины, фоконы, волоконно-оптические кабели и шлейфы). При введении дисперсного сцинтиллятора 1 в состав сотовой структуры эту структуру выполняют в виде микроканальной пластины с непрозрачными для света стенками каналов, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом, а каналы заполнены порошковым люминофором состава Gd2O2S:Tb(Eu) или порошковым люминофором состава ZnS:Ag. Микроканальная пластина уменьшает вклад в сигнал детектора излучения, рассеянного в подложке. Это уменьшение достигнуто за счет малой плотности материала микроканальной пластины. В случае волоконно-оптического сцинтиллятора 1 оси волокон расположены перпендикулярно направлению излучения, а стенки волокон сцинтиллятора 1 покрыты непрозрачным для собственного оптического излучения материалом. Внешняя поверхность пластины волоконно-оптического сцинтиллятора 1 покрыта светоотражающим слоем.The detector element of a multi-energy x-ray spectrometer contains a layer of dispersed or fiber-optic scintillator 1. Dispersed scintillator 1 is deposited on a substrate in the form of a honeycomb structure or is introduced into it. As the substrate on which the dispersed scintillator is applied, fiber-optic elements (fiber-optic plates, focons, fiber-optic cables and loops) are used. When a dispersed scintillator 1 is introduced into the honeycomb structure, this structure is made in the form of a microchannel plate with channel walls opaque to light, the channel axes of the microchannel plate are perpendicular to its surface, one of the surfaces of the microchannel plate is covered with reflective material, and the channels are filled with a powder phosphor of the composition Gd 2 O 2 S: Tb (Eu) or a powder phosphor of the composition ZnS: Ag. A microchannel plate reduces the contribution to the detector signal of the radiation scattered in the substrate. This decrease was achieved due to the low density of the material of the microchannel plate. In the case of a fiber optic scintillator 1, the axis of the fibers is perpendicular to the radiation direction, and the walls of the fibers of the scintillator 1 are coated with a material that is opaque to intrinsic optical radiation. The outer surface of the plate of the fiber optic scintillator 1 is coated with a reflective layer.

Для переноса оптического сигнала, возникающего в сцинтилляторе 1, к фотоприемному устройству установлены примыкающие к сцинтиллятору 1 волоконно-оптические элементы: пластины 2, кабели, шлейфы 4, на противоположном конце этих элементов расположен позиционно-чувствительный приемник оптического излучения 3. В качестве позиционно-чувствительного приемника использованы однокоординатные фотодиодные линейки и двухкоординатные ПЗС-матрицы (прибор с зарядовой связью). Для уменьшения собственных шумов фотодиодная линейка и ПЗС-матрица снабжены электрическим микрохолодильником. Для преобразования сигнала в цифровой вид и передачи его в ПЭВМ фотоприемники снабжены платой преобразователя с микропроцессором.To transfer the optical signal arising in the scintillator 1, fiber-optic elements adjacent to the scintillator 1 are installed to the photodetector: plates 2, cables, loops 4, a position-sensitive receiver of optical radiation 3 is located at the opposite end of these elements. As a position-sensitive single-axis photodiode arrays and two-coordinate CCD arrays (charge-coupled device) were used in the receiver. To reduce their own noise, the photodiode array and the CCD are equipped with an electric micro-refrigerator. To convert the signal to a digital form and transmit it to a PC, photodetectors are equipped with a converter board with a microprocessor.

В настоящее время волоконно-оптические, сцинтилляционные и микроканальные пластины изготавливают площадью не менее 100×100 мм2. При подобном размере сотовой структуры в качестве фотоприемника применяют ПЗС-матрицу, а для переноса изображения фоконы или оптические объективы.Currently, fiber optic, scintillation and microchannel plates are made with an area of at least 100 × 100 mm 2 . With a similar size of the honeycomb structure, a CCD array is used as a photodetector, and focons or optical lenses are used to transfer the image.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучение в виде рентгеновского или гамма кванта направляют на торец детекторного элемента мультиэнергетического анализатора рентгеновского излучения (фиг.1).Radiation in the form of an x-ray or gamma ray is sent to the end face of the detector element of the multi-energy x-ray analyzer (Fig. 1).

По мере распространения излучения вдоль слоя сцинтиллятора 1 происходит фильтрация излучения: спектр ужесточается по мере удаления от входного торца слоя дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора 1.As the radiation propagates along the scintillator layer 1, radiation is filtered: the spectrum becomes stricter as the dispersed or fiber-optic scintillator 1 layer moves away from the input end face.

В результате взаимодействия с веществом слоя дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора 1 квант вызывает сцинтилляционную вспышку в том или ином месте по длине слоя дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора 1.As a result of interaction with the substance of a layer of a dispersed or fiber-optic scintillator 1, a quantum causes a scintillation flash in one place or another along the length of the layer of a dispersed or fiber-optic scintillator 1.

Свет от сцинтилляционной вспышки выходит в основном через поверхности слоя дисперсного или волоконно-оптического сцинтиллятора 1 в волоконно-оптические пластины 2.Light from a scintillation flash exits mainly through the surface of a layer of a dispersed or fiber optic scintillator 1 into fiber optic plates 2.

Свет распространяется по волокнам волоконно-оптической пластины 2 и попадает в позиционно-чувствительный приемник 3 оптического излучения. По завершении экспозиции сигнал с позиционно-чувствительного 3 приемника считывают и направляют в ПЭВМ для обработки.Light propagates through the fibers of the fiber optic plate 2 and enters the position-sensitive receiver 3 of optical radiation. At the end of the exposure, the signal from the position-sensitive 3 receiver is read and sent to the PC for processing.

Спектр первичного рентгеновского излучения восстанавливают по пространственному (однокоординатному) распределению оптического сигнала в слое сцинтиллятора 1 вдоль направления распространения излучения. Энергетическое разрешение мультиэнергетического детектора определяется пробегом заряженных частиц и длиной ослабления света в слое сцинтиллятора 1.The spectrum of primary x-ray radiation is restored by the spatial (single-coordinate) distribution of the optical signal in the scintillator layer 1 along the direction of radiation propagation. The energy resolution of a multi-energy detector is determined by the range of charged particles and the length of attenuation of light in the scintillator layer 1.

И та, и другая величина для рентгеновского излучения от рентгеновских трубок, используемых в медицинской томографии, и дисперсного сцинтиллятора не превышает 0,1 мм. В случае волоконного сцинтилятора 1 пробег заряженной частицы также не превышает 0,1 мм, а длина ослабления света в направлении распространения излучения определена поперечным размером волокна, которое составляет 0,1 мм-1 мм.Both that and other value for x-ray radiation from the x-ray tubes used in medical tomography, and the dispersed scintillator does not exceed 0.1 mm. In the case of fiber scintillator 1, the range of a charged particle also does not exceed 0.1 mm, and the length of the attenuation of light in the direction of propagation of radiation is determined by the transverse size of the fiber, which is 0.1 mm -1 mm.

Волоконно-оптические пластины 2 применяют в качестве входных и выходных окон электронно-оптических преобразователей, в качестве экранов электронно-лучевых трубок и в других электронно-оптических системах. Размер волокна составляет обычно 6 мкм, протяженность пластины до нескольких сантиметров, поперечный размер до 10 см. Таким образом, разрешение, обеспечиваемое волоконно-оптической пластиной 2, значительно выше, чем для слоя сцинтиллятора 1. Волоконно-оптическая пластина 2 изготовлена из полимерного материала или свинцового стекла. В первом случае уменьшается вероятность рассеяния рентгеновского излучения в волоконно-оптической пластине 2, во втором волоконно-оптическая пластина 2 эффективно ослабляет рассеянное излучение и препятствует его попаданию на фотодиодную линейку. Возможно комбинированное использование двух пластин: ближайшая к слою из полимера, вторая из свинцового стекла.Fiber optic plates 2 are used as input and output windows of electron-optical converters, as screens of cathode ray tubes and in other electron-optical systems. The fiber size is usually 6 μm, the length of the plate is up to several centimeters, the transverse size is up to 10 cm. Thus, the resolution provided by the fiber optic plate 2 is much higher than for the scintillator layer 1. Fiber optic plate 2 is made of a polymer material or lead glass. In the first case, the probability of scattering of x-ray radiation in the fiber optic plate 2 decreases, in the second, the fiber optic plate 2 effectively attenuates the scattered radiation and prevents it from entering the photodiode array. Combined use of two plates is possible: the closest to the polymer layer, the second of lead glass.

Микроканальные пластины изготавлены из стекла и органических материалов, характеризуются малой плотностью, что уменьшает вероятность рассеяния в них рентгеновского излучения и широким диапазоном поперечных размеров ячейки: от долей миллиметра до сантиметра.Microchannel plates are made of glass and organic materials, are characterized by low density, which reduces the likelihood of scattering of x-ray radiation in them and a wide range of transverse cell sizes: from fractions of a millimeter to a centimeter.

Фотодиодные линейки являются стандартными оптическими детекторами компактных спектрометров, характеризуются высокой линейностью, а также большим динамическим диапазоном >10000. Их чувствительные элементы обыкновенно имеют большие размеры. Типичная ширина одного фотодиодного элемента составляет (25÷50) мкм, а высота 500÷2500 мкм. Число элементов фотодиодной линейки составляет 512, 1024, 2048.Photodiode arrays are standard optical detectors of compact spectrometers, characterized by high linearity and a large dynamic range> 10000. Their sensitive elements are usually large. A typical width of one photodiode element is (25 ÷ 50) microns, and a height of 500 ÷ 2500 microns. The number of elements of the photodiode array is 512, 1024, 2048.

При моделировании работы анализатора рентгеновского излучения в качестве сцинтиллятора использован слой из порошкового сульфида цинка с плотностью 2,5 г/см3, протяженностью вдоль направления распространения излучения 30 мм. Из фиг.4 видно хорошее согласие восстановленного спектра 6 с гистограммой исходного спектра 7.When modeling the operation of the X-ray analyzer, a layer of powdered zinc sulfide with a density of 2.5 g / cm 3 and a length along the radiation propagation direction of 30 mm was used as a scintillator. Figure 4 shows a good agreement between the reconstructed spectrum 6 and the histogram of the initial spectrum 7.

Claims (11)

1. Рентгеновский анализатор, выполненный из плоских элементов, содержащих слой сцинтиллятора, нанесенный на подложку или введенный в ее состав, и волоконно-оптические элементы, на концах которых установлены фотоприемники, отличающийся тем, что слой сцинтиллятора расположен вдоль направления распространения излучения, непрозрачен в этом направлении и прозрачен в перпендикулярном направлении, а подложка выполнена в виде сотовой структуры.1. An x-ray analyzer made of flat elements containing a scintillator layer deposited on or introduced into the substrate, and fiber-optic elements at the ends of which photodetectors are installed, characterized in that the scintillator layer is located along the direction of radiation propagation is opaque direction and is transparent in the perpendicular direction, and the substrate is made in the form of a honeycomb structure. 2. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины из полимерного материала.2. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate of polymer material. 3. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины из рентгенозащитного стекла.3. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate made of x-ray protective glass. 4. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде двух последовательно расположенных волоконно-оптических пластин из полимерного материала и из рентгенозащитного стекла.4. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of two sequentially arranged fiber optic plates of polymer material and of x-ray protective glass. 5. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде микроканальной пластины с не прозрачными для света стенками каналов, заполненных сцинтиллятором, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом.5. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of a microchannel plate with walls of channels filled with a scintillator that are not transparent to light, the channel axes of the microchannel plate are perpendicular to its surface, one of the surfaces of the microchannel plate is coated with reflective material. 6. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде микроканальной пластины с непрозрачными для света стенками каналов, заполненных порошковым люминофором состава Gd2O2S:Tb(Eu) или порошковым люминофором состава ZnS:Ag, оси каналов микроканальной пластины перпендикулярны ее поверхности, одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом.6. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of a microchannel plate with opaque walls of channels filled with a powder phosphor of the composition Gd 2 O 2 S: Tb (Eu) or a powder phosphor of the composition ZnS: Ag, axis The channels of the microchannel plate are perpendicular to its surface, one of the surfaces of the microchannel plate is covered with reflective material. 7. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена в виде волоконно-оптической пластины, волокна которой содержат сцинтиллятор.7. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made in the form of a fiber optic plate, the fibers of which contain a scintillator. 8. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора и, по крайней мере, одной из волоконно-оптических пластин из полимерного материала или из рентгенозащитного стекла.8. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator and at least one of the fiber optic plates made of polymeric material or made of x-ray protective glass. 9. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора и волоконно-оптического шлейфа.9. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator and fiber optic cable. 10. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора и волоконно-оптического кабеля.10. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator and fiber optic cable. 11. Рентгеновский анализатор по п.1, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена составной в виде последовательно расположенных волоконно-оптического сцинтиллятора, микроканальной пластины и волоконно-оптического кабеля. 11. The x-ray analyzer according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure is made composite in the form of sequentially arranged fiber optic scintillator, microchannel plate and fiber optic cable.
RU2009106981/28A 2009-03-02 2009-03-02 X-ray analyser RU2388015C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106981/28A RU2388015C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 X-ray analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106981/28A RU2388015C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 X-ray analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2388015C1 true RU2388015C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009106981/28A RU2388015C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 X-ray analyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388015C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504756C1 (en) * 2012-09-07 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" X-ray analyser
RU2579157C1 (en) * 2014-11-25 2016-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Multispectral one-dimensional x-ray and gamma-radiation detector
RU171358U1 (en) * 2016-12-28 2017-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "ИНДИКОМ" (ООО "ИНДИКОМ") A device for recording a scintillation signal in an inspection complex
RU2726905C1 (en) * 2019-12-02 2020-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") X-ray detector and method of its manufacturing

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504756C1 (en) * 2012-09-07 2014-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" X-ray analyser
RU2579157C1 (en) * 2014-11-25 2016-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Multispectral one-dimensional x-ray and gamma-radiation detector
RU171358U1 (en) * 2016-12-28 2017-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "ИНДИКОМ" (ООО "ИНДИКОМ") A device for recording a scintillation signal in an inspection complex
RU2726905C1 (en) * 2019-12-02 2020-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") X-ray detector and method of its manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6924487B2 (en) Neutron detector
US7582880B2 (en) Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite
EP2799911A1 (en) Radiation detector
CN109507719B (en) Fast neutron imaging system
JP6108394B2 (en) Radiation energy distribution detection method and detection apparatus therefor
RU2388015C1 (en) X-ray analyser
JP2008051626A (en) Line sensor, line sensor unit and radiation nondestructive inspection system
Marisaldi et al. A pulse shape discrimination gamma-ray detector based on a silicon drift chamber coupled to a CsI (Tl) scintillator: prospects for a 1 keV-1 MeV monolithic detector
US20050017185A1 (en) Radiation detector
CN114488256A (en) Novel multi-particle ray radiation detector
CN111528888B (en) Single photon emission tomography structure based on self-locking structure luminescent crystal
US4613756A (en) Mercuric iodide light detector and related method
RU2290666C1 (en) Detector of penetrating radiations
Marin et al. A Ring Neutron Detector for a Time-of-flight Diffractometer Based on Linear Scintillation Detectors with Silicon Photomultipliers
RU2504756C1 (en) X-ray analyser
RU84137U1 (en) MATRIX SCREEN CONVERTER
Dudnik et al. A detector on the basis of an activated p-terphenyl single crystal and a silicon photomultiplier
Chen et al. Spatial resolution and light output of pixelated CsI (Tl) scintillation screen based on oxidized silicon micropore array template
Hutchinson et al. Position-sensitive scintillation neutron detectors using a crossed-fiber optic readout array
RU2751761C1 (en) Neutron detector with polylayer structure
Ghosh et al. Factors affecting performance of the micro-layered fast-neutron detector
JPH10319122A (en) Radiation image pick-up device
RU83624U1 (en) PRISMATIC SPECTROMETER
CN217133005U (en) Multi-mode Compton imaging detection device
RU2386148C1 (en) Prismatic detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210303