RU2391649C1 - Screen-converter - Google Patents

Screen-converter Download PDF

Info

Publication number
RU2391649C1
RU2391649C1 RU2008148034/28A RU2008148034A RU2391649C1 RU 2391649 C1 RU2391649 C1 RU 2391649C1 RU 2008148034/28 A RU2008148034/28 A RU 2008148034/28A RU 2008148034 A RU2008148034 A RU 2008148034A RU 2391649 C1 RU2391649 C1 RU 2391649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
screen
converter
filled
ionizing radiation
Prior art date
Application number
RU2008148034/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Петрович Боголюбов (RU)
Евгений Петрович Боголюбов
Виталий Иванович Микеров (RU)
Виталий Иванович Микеров
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 RU2008148034/28A priority Critical patent/RU2391649C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2391649C1 publication Critical patent/RU2391649C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: screen-converter of ionising radiation contains luminescent material in matrix channels. The screen-converter is made in form of at least one microchannel plate containing matrix channels with light-impervious walls filled with luminophor. The axes of the channels are perpendicular to the surface of the microchannel plate. ^ EFFECT: increased efficiency and spatial resolution, broader functional capabilities due to detection of different types of penetrating radiation. ^ 8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиографии, а именно к получению изображений с помощью нейтронного, рентгеновского и гамма-излучений, к детектированию ядерных излучений, к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиационными методами, и может быть использовано для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, в неразрушающем контроле в атомной энергетике, машиностроении, строительстве и других отраслях радиографическими и томографическими методами.The invention relates to radiography, namely to obtaining images using neutron, x-ray and gamma radiation, to the detection of nuclear radiation, to the field of non-destructive testing of materials and products by radiation methods, and can be used to detect hazardous materials at checkpoints, railway stations, airports, customs services, non-destructive testing in nuclear energy, mechanical engineering, construction and other industries by radiographic and tomographic methods and.

Известен экран-преобразователь, выполненный в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды с расходящимися каналами транспортировки излучения, стенки которых имеют форму боковой поверхности усеченных конуса, или пирамиды, или цилиндра, или призмы, каналы транспортировки излучения выполнены в виде волоконно-оптических сцинтилляторов, составленных из отрезков волокон, соединенных последовательно или параллельно, и сцинтиллирующих в различных участках оптического спектра, каналы скомпонованы в пакет в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды (Патент Российской Федерации № 2290667 МПК: G01T 3/06, 2005 г).A known screen transformer made in the form of a truncated cone or a truncated pyramid with diverging channels for transporting radiation, the walls of which are in the form of a side surface of a truncated cone, or a pyramid, or a cylinder, or a prism, the channels for transporting radiation are made in the form of fiber optic scintillators composed of pieces of fibers connected in series or in parallel, and scintillating in different parts of the optical spectrum, the channels are arranged in a package in the form of a truncated cone or whisker ennoy pyramid (Patent of Russian Federation № 2290667 IPC: G01T 3/06, 2005).

Недостатками устройства являются сравнительно большие габариты каналов транспортировки, выполненных в виде волоконно-оптических сцинтилляторов, попадание света от сцинтилляционной вспышки, возникшей в одном из элементов в соседние элементы.The disadvantages of the device are the relatively large dimensions of the transport channels, made in the form of fiber optic scintillators, the ingress of light from a scintillation flash that occurred in one of the elements in neighboring elements.

Известны микроканальные пластины, в частности пластина, выполненная из стеклянных волокон, содержащих активную оболочку, выполненную из стекла, по крайней мере, один оксид из группы TiO2, ZrO2, Nb2O5, WO3, ZnO, по крайней мере, один оксид из группы Al2O3, B2O3, K2O, Rb2O, Cs2O, по крайней мере, один оксид из группы MgO, CaO, BaO, SrO, при следующем содержании компонентов, мол.%: SiO2 49-70, PbO 10-27, Bi2O3 0,1-2, Sb2O3 0,05-0,6, As2O3 0,1-0,6, TiO2 1-8, ZrO2 0,5-5, Nb2O5, WO3 0,5-3, ZnO 1-11, MgO, CaO, SrO, BaO 1-13, Al2O3 0,5-8, B2O3 0,5-4, K2O 1-11, Rb2O 0,4-3,0, Cs2O 0,4-2, и растворимую сердцевину, выполненную из стекла, включающего SiO2, B2O3, по крайней мере, один оксид из группы BaO, SrO, CaO, MgO, ZnO, по крайней мере, один оксид из группы Al2O3, La2O3, по крайней мере, один оксид из группы As2O3, Sb2O3 при следующем содержании компонентов, мол.%: SiO2 6-51, B2O3 15-74, BaO 0,5-32, SrO 1-22, CaO 1-16, MgO 1-12, ZnO 0,5-16, Al2O3 0,5-7, La2O3 0,5-7, As2O3, Sb2O3 0,1-0,6 (Патент Российской Федерации № 2291124, МПК: C03C 3/102, C03C C03C 3/089 C03B 37/025, 2007 г.).Microchannel plates are known, in particular a plate made of glass fibers containing an active shell made of glass, at least one oxide from the group TiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , ZnO, at least one oxide from the group Al 2 O 3 , B 2 O 3 , K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, at least one oxide from the group MgO, CaO, BaO, SrO, with the following components, mol.%: SiO 2 49-70, PbO 10-27, Bi 2 O 3 0.1-2, Sb 2 O 3 0.05-0.6, As 2 O 3 0.1-0.6, TiO 2 1-8 , ZrO 2 0.5-5, Nb 2 O 5 , WO 3 0.5-3, ZnO 1-11, MgO, CaO, SrO, BaO 1-13, Al 2 O 3 0.5-8, B 2 O 3 0.5-4, K 2 O 1-11, Rb 2 O 0.4-3.0, Cs 2 O 0.4-2, and a soluble core made of glass, including SiO 2 , B 2 O 3 , at least one oxide from the group BaO, SrO, CaO, MgO, ZnO, at least one oxide from the group Al 2 O 3 , La 2 O 3 , at least one oxide from the group As 2 O 3 , Sb 2 O 3 with the following content of components, mol.%: SiO 2 6-51, B 2 O 3 15-74, BaO 0.5-32, SrO 1-22, CaO 1-16 , MgO 1-12, ZnO 0.5-16, Al 2 O 3 0.5-7, La 2 O 3 0.5-7, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 0.1-0.6 ( Patent of the Russian Federation No. 2291124, IPC: C03C 3/102, C03C C03C 3/089 C03B 37/025, 2007).

Микроканальная пластина-элемент оптических и электромеханических устройств различного функционального назначения, представляет собой регулярную систему микроканалов с наклонными стенками, длина которых достигает сотен микрометров, а поперечные размеры лежат в диапазоне единиц и десятков микрометров. L и d - длина и диаметр канала. Отношение длины канала к его диаметру у стандартных МКП около 40-80, отношение площади каналов к полной площади составляет 0,6-0,9.A microchannel plate, an element of optical and electromechanical devices for various functional purposes, is a regular system of microchannels with inclined walls, the length of which reaches hundreds of micrometers, and the transverse dimensions lie in the range of units and tens of micrometers. L and d are the length and diameter of the channel. The ratio of the channel length to its diameter for standard MCPs is about 40-80, the ratio of the channel area to the total area is 0.6-0.9.

Известен экран-преобразователь детектора нейтронов, заполненный люминесцентной газовой средой в виде идентичных цилиндрических трубок с нанесенными на боковую поверхность трубок слоев делящегося материала толщиной не более одной длины пробега собственных осколков деления ядер длиной не менее 30 мм с диаметром менее 0,5 мм, установленных в матричном порядке (Патент Российской Федерации № 2329523, МПК: G01T 3/06, 2008 г. Прототип).A known screen-converter of a neutron detector filled with a luminescent gas medium in the form of identical cylindrical tubes with layers of fissile material deposited on the side of the tubes with a thickness of not more than one path length of their own nuclear fission fragments of at least 30 mm in length with a diameter of less than 0.5 mm, installed in matrix order (Patent of the Russian Federation No. 2329523, IPC: G01T 3/06, 2008. Prototype).

Недостатками прототипа являются большие габариты, сложность изготовления и эксплуатации, использование делящегося материала, сравнительно низкое пространственное разрешение, возможность регистрации лишь быстрых нейтронов.The disadvantages of the prototype are large dimensions, the complexity of manufacture and operation, the use of fissile material, a relatively low spatial resolution, the ability to register only fast neutrons.

Изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа.The invention eliminates the disadvantages of analog and prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регистрации различных видов проникающего излучения: тепловых и быстрых нейтронов, рентгеновских и гамма-лучей.The technical result of the invention is to increase the efficiency and spatial resolution, expanding functionality by providing registration of various types of penetrating radiation: thermal and fast neutrons, x-rays and gamma rays.

Технический результат достигается тем, что экран-преобразователь ионизирующего излучения, содержащий люминесцентный материал в матричных каналах, выполнен в виде микроканальной пластины, содержащей каналы с непрозрачными для света стенками, заполненными люминофором, оси каналов перпендикулярны поверхности микроканальной пластины.The technical result is achieved in that the screen-converter of ionizing radiation containing luminescent material in the matrix channels is made in the form of a microchannel plate containing channels with walls opaque to light filled with a phosphor, the channel axes are perpendicular to the surface of the microchannel plate.

Одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом.One of the surfaces of the microchannel plate is coated with reflective material.

Каналы заполнены порошковым люминофором состава Gd2O2S:Tb(Eu). Каналы заполнены порошковым люминофором состава ZnS:Ag.The channels are filled with a powder phosphor of the composition Gd 2 O 2 S: Tb (Eu). The channels are filled with a powder phosphor of the composition ZnS: Ag.

Каналы заполнены жидким сцинтиллятором. Каналы заполнены полимерным сцинтиллятором.The channels are filled with a liquid scintillator. The channels are filled with a polymer scintillator.

Экран-преобразователь ионизирующего выполнен в виде набора одинаковых микроканальных пластин, причем оси каналов во всех микроканальных пластинах совмещены.The screen of the ionizing converter is made in the form of a set of identical microchannel plates, and the axis of the channels in all microchannel plates are aligned.

Порошковый люминофор наносят на матричную подложку, содержащую каналы с непрозрачными для света стенками, и затем втирают в нее кисточкой. Зерна достаточно малого по сравнению с каналом размером проникают в канал, другие ссыпают в сторону. Повторяя такую процедуру несколько раз, обеспечивают толщину слоя люминофора в каналах подложки практически на всю толщину подложки. В случае микроканальных пластин диаметр канала составляет несколько микрон, а толщина пластины - несколько сотен микрон.The phosphor powder is applied to a matrix substrate containing channels with walls opaque to light, and then rubbed into it with a brush. Grains small enough in comparison with the channel size penetrate the channel, others are poured to the side. Repeating this procedure several times, provide the thickness of the phosphor layer in the channels of the substrate for almost the entire thickness of the substrate. In the case of microchannel plates, the channel diameter is several microns, and the plate thickness is several hundred microns.

Для заполнения каналов жидким или полимерным сцинтиллятором использована технология, основанная на создании перепада давления на противоположных поверхностях микроканальной пластины.To fill the channels with a liquid or polymer scintillator, a technology based on creating a differential pressure on opposite surfaces of the microchannel plate was used.

В зависимости от типа порошкового сцинтиллятора экран-преобразователь может быть использован для регистрации тепловых нейтронов, рентгеновского и гамма-излучения.Depending on the type of powder scintillator, a screen transducer can be used to detect thermal neutrons, x-ray and gamma radiation.

Состав Gd2O2S:Tb(Eu) используют для регистрации всех трех видов излучений. Состав ZnS:Ag используют для регистрации рентгеновского излучения и гамма-излучения.The composition of Gd 2 O 2 S: Tb (Eu) is used to record all three types of radiation. The composition of ZnS: Ag is used to record x-ray and gamma radiation.

Жидкий или полимерный сцинтиллятор используют для регистрации быстрых нейтронов.A liquid or polymer scintillator is used to detect fast neutrons.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен поперечный разрез микроканальной пластины, где 1 - покрытие из светоотражающего материала, 2 - люминофор, 3 - стенка канала.The invention is illustrated in the drawing, which shows a cross section of a microchannel plate, where 1 is a coating of reflective material, 2 is a phosphor, 3 is the channel wall.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучение в виде нейтрона, рентгеновского или гамма-кванта направляют на микроканальные пластины со стороны покрытия 1 из светоотражающего материала. Излучение вызывает в люминофоре (сцинтилляторе) 2 сцинтилляционную вспышку в видимой части оптического спектра. Свет от вспышки выходит в сторону источника излучения, а также распространяется в направлении оси канала. Для усиления яркости на одну из поверхностей микроканальной пластины, обращенную к источнику излучения, наносят отражающее покрытие 1. Попав на отражающее покрытие 1 со стороны источника, свет частично отражается и усиливает ту часть света, которая выходит в сторону, противоположную источнику излучения.Radiation in the form of a neutron, x-ray or gamma ray is sent to the microchannel plates from the side of the coating 1 of reflective material. The radiation causes a scintillation flash in the visible part of the optical spectrum in the phosphor (scintillator) 2. The light from the flash goes toward the source of radiation, and also propagates in the direction of the axis of the channel. To enhance the brightness, one of the surfaces of the microchannel plate facing the radiation source is coated with a reflective coating 1. Once on the reflective coating 1 from the source side, the light is partially reflected and amplifies that part of the light that goes to the side opposite to the radiation source.

Возникшее на этой стороне изображение переносят на позиционно-чувствительный фотоприемник оптического излучения с помощью оптического объектива или путем приведения в непосредственный контакт экрана-преобразователя и фотоприемника.The image that has arisen on this side is transferred to a position-sensitive photodetector of optical radiation using an optical lens or by bringing the screen-converter and photodetector into direct contact.

При использовании в качестве фотоприемника ПЗС-матрицы с входным окном в виде оптоволоконной шайбы пространственное разрешение определяется размером канала микроканальных пластин и диаметром волокна шайбы, которое обычно составляет менее 10 мкм.When a CCD array with an input window in the form of an optical fiber washer is used as a photodetector, the spatial resolution is determined by the channel size of the microchannel plates and the diameter of the washer fiber, which is usually less than 10 microns.

Эффективность экрана-преобразователя определяется относительной площадью каналов, а также толщиной люминофора.The efficiency of the screen converter is determined by the relative area of the channels, as well as the thickness of the phosphor.

В отличие от обычных экранов в виде сплошного слоя, где пространственное разрешение падает с увеличением толщины экрана, при использовании микроканальных пластин пространственное разрешение экрана-преобразователя обеспечено двумя факторами: размером канала, а также отсутствием взаимопроникновения света в смежных каналах из-за непрозрачности их стенок 3.Unlike conventional screens in the form of a continuous layer, where the spatial resolution decreases with increasing screen thickness, when using microchannel plates, the spatial resolution of the transducer screen is provided by two factors: the channel size, as well as the absence of interpenetration of light in adjacent channels due to the opacity of their walls 3 .

Для увеличения эффективности экрана-преобразователя он составлен из набора микроканальных пластин, совмещенных так, чтобы оси каналов во всех микроканальных пластинах совпадали. В этом случае покрытие 1 из светоотражающего материала наносят лишь на первую из пластин. Общая толщина сборки определяется прозрачностью люминофора к собственному излучению и может достигать толщины от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.To increase the efficiency of the screen converter, it is composed of a set of microchannel plates aligned so that the channel axes in all microchannel plates coincide. In this case, a coating 1 of reflective material is applied only to the first of the plates. The total thickness of the assembly is determined by the transparency of the phosphor to its own radiation and can reach a thickness of several millimeters to several centimeters.

Claims (8)

1. Экран-преобразователь ионизирующего излучения, содержащий люминесцентный материал в матричных каналах, отличающийся тем, что он выполнен в виде, по крайней мере, одной микроканальной пластины, содержащей матричные каналы с непрозрачными для света стенками, заполненными люминофором, причем оси каналов перпендикулярны поверхности микроканальной пластины.1. Screen-converter of ionizing radiation containing luminescent material in the matrix channels, characterized in that it is made in the form of at least one microchannel plate containing matrix channels with opaque to light walls filled with a phosphor, and the channel axis is perpendicular to the surface of the microchannel plates. 2. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что одна из поверхностей микроканальной пластины покрыта светоотражающим материалом.2. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that one of the surfaces of the microchannel plate is coated with reflective material. 3. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что каналы заполнены порошковым люминофором.3. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that the channels are filled with a powder phosphor. 4. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что каналы заполнены порошковым люминофором состава Gd2O2S:Tb(Eu).4. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that the channels are filled with a powder phosphor of the composition Gd 2 O 2 S: Tb (Eu). 5. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что каналы заполнены порошковым люминофором состава ZnS:Ag.5. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that the channels are filled with a powder phosphor of the composition ZnS: Ag. 6. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что каналы заполнены жидким сцинтиллятором.6. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that the channels are filled with a liquid scintillator. 7. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что каналы заполнены полимерным сцинтиллятором.7. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that the channels are filled with a polymer scintillator. 8. Экран-преобразователь ионизирующего излучения по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде набора микроканальных пластин, причем оси каналов во всех микроканальных пластинах совмещены. 8. The screen-converter of ionizing radiation according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a set of microchannel plates, and the axis of the channels in all microchannel plates are aligned.
RU2008148034/28A 2008-12-08 2008-12-08 Screen-converter RU2391649C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148034/28A RU2391649C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Screen-converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148034/28A RU2391649C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Screen-converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2391649C1 true RU2391649C1 (en) 2010-06-10

Family

ID=42681642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148034/28A RU2391649C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Screen-converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391649C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2678951C2 (en) * 2014-05-08 2019-02-04 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Neutron and gamma sensitive fibre scintillators

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2678951C2 (en) * 2014-05-08 2019-02-04 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Neutron and gamma sensitive fibre scintillators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8324583B2 (en) Scintillation pixel design and method of operation
US7582880B2 (en) Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite
JP6145248B2 (en) Radiation detector
US7612342B1 (en) Very bright scintillators
US9625586B2 (en) Scintillator plate, radiation measuring apparatus, radiation imaging apparatus, and scintillator plate manufacturing method
EP1113291A1 (en) Digital radiation image unit
US6384400B1 (en) High resolution and high luminance scintillator and radiation imager employing the same
US20180196146A1 (en) Scintillator array
WO2005103759A1 (en) Large area radiation imaging detector
CA1119316A (en) Gamma ray camera
GB2034148A (en) Multi element, high resolution scintillator structure
CN107797135B (en) Radiation detector
CN202217061U (en) X-ray detector
RU2391649C1 (en) Screen-converter
JP2004317300A (en) Plane radiation detector and its manufacturing method
Hell et al. The evolution of scintillating medical detectors
Zanella et al. X-ray imaging with scintillating glass optical fibres
WO2017175763A1 (en) Scintillator array
RU84137U1 (en) MATRIX SCREEN CONVERTER
WO2014188458A1 (en) Thermal-neutron detectors not making use of he-3, and method for their manufacturing
JP2018179795A (en) X-ray phase contrast imaging device
RU2290666C1 (en) Detector of penetrating radiations
Garcia et al. Development of the EXITE detector: a new imaging detector for 20-300 keV astronomy
RU2290667C1 (en) Transformer screen
RU54438U1 (en) IONIZING RADIATION TRANSDUCER

Legal Events

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

Effective date: 20201209