RU2445648C2 - Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2445648C2
RU2445648C2 RU2010123071/28A RU2010123071A RU2445648C2 RU 2445648 C2 RU2445648 C2 RU 2445648C2 RU 2010123071/28 A RU2010123071/28 A RU 2010123071/28A RU 2010123071 A RU2010123071 A RU 2010123071A RU 2445648 C2 RU2445648 C2 RU 2445648C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
detector
pulses
scintillation detector
Prior art date
Application number
RU2010123071/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010123071A (en
Inventor
Константин Яковлевич Улитенко (RU)
Константин Яковлевич Улитенко
Юрий Леонидович Карякин (RU)
Юрий Леонидович Карякин
Юрий Федорович Соловьев (RU)
Юрий Федорович Соловьев
Александр Викторович Демин (RU)
Александр Викторович Демин
Олег Михайлович Прокудин (RU)
Олег Михайлович Прокудин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика"
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 Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" filed Critical Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика"
Priority to RU2010123071/28A priority Critical patent/RU2445648C2/en
Publication of RU2010123071A publication Critical patent/RU2010123071A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445648C2 publication Critical patent/RU2445648C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: statistical sequence of detected pulses is obtained, which is converted to rectangular pulses whose amplitude is proportional to the amplitude of the detected pulses, and whose width is equal to the interval from the previous to the next statistically distributed pulse; a control signal is generated, which counteracts deviation of the controlled value from a given value; the control object (scintillation detector) is exposed to the control signal and its transfer constant is measured and corrected by varying supply voltage of a photomultiplier. The apparatus includes a zero-order extrapolator, whose input is connected to the output of a first amplifier, and the output to the input of an integrator, as well as a control signal regulator, one input of which is connected to a reference voltage source, the second input is connected to the output of the integrator, and the output to the input of the controlled photomultiplier power supply.
EFFECT: high accuracy of detecting ionising radiation.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной физике, конкретнее к способам и устройствам корректировки и стабилизации коэффициента передачи сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений, и может найти применение для построения контрольно-измерительных приборов и систем, использующих в качестве первичного преобразования взаимодействие контролируемого объекта с излучением радионуклидных источников для контроля параметров технологических объектов в различных отраслях промышленности.The invention relates to nuclear physics, and more particularly to methods and devices for adjusting and stabilizing the transfer coefficient of a scintillation detector of ionizing radiation, and can find application for constructing instrumentation and systems that use the interaction of a controlled object with radiation from radionuclide sources as a primary conversion to control technological parameters objects in various industries.

Нестабильность коэффициента передачи сцинтилляционного детектора обусловлена влиянием таких факторов, как изменение температуры окружающей среды, технических параметров элементов электронных схем, и является одной из основных причин появления погрешности регистрации ионизирующего излучения сцинтилляционным детектором (неорганический кристаллический сцинтиллятор -фотоэлектронный умножитель).The instability of the transfer coefficient of the scintillation detector is due to the influence of factors such as changes in the ambient temperature, technical parameters of electronic circuit elements, and is one of the main reasons for the appearance of an error in the detection of ionizing radiation by a scintillation detector (inorganic crystalline scintillator - photomultiplier tube).

Известен способ "Корректировка и стабилизация при помощи радиоактивного источника" (Л1. В.В.Матвеев, Б.И.Хазанов. Приборы для измерения ионизирующих излучений. - М.: Атомиздат, 1987, стр.624), и устройство "Радиоизотопное устройство для контроля плотности жидкостей, пульп и высоких давлений газов" (Л2. а.с. СССР №1118178, кл. G01N 23/02, опубл. 8 июня 1984 г.). Корректировка и стабилизацияThe known method of "Correction and stabilization using a radioactive source" (L1. V.V. Matveev, B.I. Khazanov. Instruments for measuring ionizing radiation. - M .: Atomizdat, 1987, p.624), and the device "Radioisotope device to control the density of liquids, pulps and high gas pressures "(L2. AS USSR No. 1118178, CL G01N 23/02, publ. June 8, 1984). Correction and stabilization

измерительных параметров детектора ионизирующих излучений, основанная на использовании опорного (реперного) источника, заключающаяся в сравнении последовательности импульсов регистрируемого ионизирующего излучения с последовательностью импульсов от контрольного источника. Недостатком этого способа и устройства является то, что для его реализации требуется механическая конструкция и дополнительный (реперный) источник ионизирующего излучения.measuring parameters of the ionizing radiation detector, based on the use of a reference (reference) source, which consists in comparing the pulse sequence of the detected ionizing radiation with the pulse sequence from the control source. The disadvantage of this method and device is that its implementation requires a mechanical structure and an additional (reference) source of ionizing radiation.

Известен способ, в котором для стабилизации используют излучение реперного радиоактивного источника или пик измеряемого излучения (Л3. Цитович А.П. Ядерная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1984, стр.47). С помощью дифференциальных амплитудных анализаторов формируют два окна стабилизации, симметрично расположенные на склонах реперного пика, а затем на схеме сравнения сравнивают скорости счета в окнах стабилизации для получения сигнала рассогласования, который подают на исполнительное устройство (управляемый усилитель или источник питания ФЭУ). Наряду с достоинством такого способа, заключающимся в том, что репер имеет ту же природу, что и анализируемое излучение, и в этом случае стабилизацией охватывается и сам сцинтиллятор, он имеет ряд существенных недостатков. К основным из них можно отнести то, что не всегда в спектре имеется пик, пригодный для использования в системе стабилизации, кроме того три-четыре пороговых устройства для формирования окон стабилизации - это дополнительная аппаратурная погрешность.A known method in which to stabilize using the radiation of a reference radioactive source or the peak of the measured radiation (L3. Tsitovich AP Nuclear electronics. - M .: Energoatomizdat, 1984, p. 47). Using differential amplitude analyzers, two stabilization windows are formed that are symmetrically located on the slopes of the reference peak, and then the counting speeds in the stabilization windows are compared on a comparison circuit to obtain a mismatch signal that is supplied to the actuator (controlled amplifier or PMT power supply). Along with the advantage of this method, namely, that the rapper has the same nature as the analyzed radiation, and in this case, the scintillator itself is also covered by stabilization, it has a number of significant drawbacks. The main of them can be attributed to the fact that the spectrum does not always have a peak suitable for use in the stabilization system, in addition, three or four threshold devices for forming stabilization windows is an additional hardware error.

Известен также способ "Способ дифференциональной стабилизации спектрометрического тракта сцинтилляционного блока детектирования гамма-излучения по «реперному пику» (Л4. Патент РФ №2225017, G01Т 1/40, БИ №6 от 27.02.04).There is also known a method "Method for differential stabilization of the spectrometric path of the scintillation unit for detecting gamma radiation according to the" reference peak "(L4. RF patent No. 2225017, G01T 1/40, BI No. 6 of 02.27.04).

В качестве реперного источника используют пик измеряемого излучения, с помощью дифференциальных амплитудных анализаторов формируют два окна стабилизации, симметрично расположенных на склонах реперного пика, а затем сравнивают средние скорости счета в окнах стабилизации для получения сигнала рассогласования и формируют управляющий сигнал коррекции коэффициента передачи детектирующего тракта, причем в качестве реперного источника используют поток характеристического излучения, генерируемого измеряемым гамма-излучением в дополнительном экране из материала с фиксированным атомным номером, окружающим непосредственно сцинтилляционный детектор. То есть необходим экран из специального материала, а также имеет место дополнительная аппаратурная погрешность при формировании окон стабилизации.The peak of the measured radiation is used as a reference source, using differential amplitude analyzers, two stabilization windows are formed symmetrically located on the slopes of the reference peak, and then the average count rates in the stabilization windows are compared to obtain a mismatch signal and a control signal for correction of the transmission coefficient of the detection path is generated, moreover as a reference source use the characteristic radiation flux generated by the measured gamma radiation in addition A real screen made of a material with a fixed atomic number surrounding the scintillation detector itself. That is, a screen of special material is needed, and there is also an additional hardware error in the formation of stabilization windows.

Наиболее близким по технической сущности прототипом предлагаемого устройства является устройство "Устройство стабилизации коэффициента передачи дискретных проворциональных детекторов ионизирующих излучений" (Л5. Патент РФ №2073887, кл. G01T 1/40, опубликован 20 февраля 1997 г.). Устройство содержит детектор ионизирующих излучений, усилитель, устройство выборки-хранения, интегрирующую цепочку, а также управляемый источник питания детектора.The closest in technical essence the prototype of the proposed device is the device "Device for stabilizing the transmittance of discrete pro-active detectors of ionizing radiation" (L5. RF Patent No. 2073887, CL G01T 1/40, published February 20, 1997). The device comprises an ionizing radiation detector, an amplifier, a sampling-storage device, an integrating chain, as well as a controlled detector power source.

Другие вариации использования приведены в (Л6. Патент РФ на ПМ №23105, Л7. каталог «Berthold technologies», Л8. Каталог «Прибор СРП - 97»).Other variations of use are given in (L6. RF patent for PM No. 23105, L7. Catalog “Berthold technologies”, L8. Catalog “SRP-97 device”).

Задачей предлаемого изобретения является стабилизация эксплуатационных характеристик сцинтилляционного детектора, как то возможность установки коэффициента усиления сигнала регулирования, который обеспечит оптимальный режим стабилизации коэффициента передачи сцинтилляционного детектора; установки необходимого уровня контролируемого спектра импульсов, а также сохранение этих параметров при замене фотоэлектронного умножителя с другим коэффициентом усиления без подстройки. А так же сохранение установленных параметров регистрации ионизирующего излучения при воздействии различных дестабилизирующих факторов, что важно при эксплуатации контрольно- измерительных приборов и системах технологического контроля, использующих сцинтилляционный детектор.The objective of the invention is the stabilization of the operational characteristics of the scintillation detector, such as the ability to set the gain of the control signal, which will provide the optimal mode of stabilization of the transmission coefficient of the scintillation detector; setting the required level of the controlled spectrum of pulses, as well as maintaining these parameters when replacing a photomultiplier tube with a different gain without adjustment. As well as the preservation of the established parameters of the registration of ionizing radiation under the influence of various destabilizing factors, which is important when operating instrumentation and process control systems using a scintillation detector.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующая предложенный способ стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора:Figure 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method of stabilization and adjustment of the transfer coefficient of the scintillation detector:

на фиг.2 - графическое изображение временных диаграмм в соответствующих точках устройства, поясняющих способ корректировки измерительных параметров порогового устройства;figure 2 is a graphical representation of time diagrams at the corresponding points of the device explaining the method of adjusting the measurement parameters of the threshold device;

на фиг.3 - пример реализации экстраполятора;figure 3 is an example implementation of an extrapolator;

на фиг.4 - пример реализации регулятора управляющих сигналов. figure 4 is an example implementation of a control signal controller.

На представленных фигурах изображены:The presented figures depict:

1 - сцинтилляционный детектор,1 - scintillation detector,

2 - ФЭУ - фотоэлектронный умножитель,2 - PMT - photomultiplier tube,

3 - первый (линейный) усилитель,3 - the first (linear) amplifier,

4 - экстраполятор,4 - extrapolator,

5 - интегратор,5 - integrator

6 - источник опорного напряжения,6 - source of reference voltage

7 - регулятор управляющих сигналов,7 - control signal controller,

8 - управляемый источник питания ФЭУ (фотоэлектронного умножителя),8 - controlled power source of the PMT (photomultiplier tube),

9 - выход первого усилителя 3,9 - output of the first amplifier 3,

10 - выход экстраполятора 4,10 - output extrapolator 4,

11 - амплитудный (пиковый) детектор,11 - amplitude (peak) detector,

12 - формирователь стробирующих (управляющих) импульсов,12 - shaper gating (control) pulses,

13 - устройство выборки с запоминанием,13 is a sampling device with memory,

14 - второй (дифференциальный) усилитель.14 - second (differential) amplifier.

Vy - сигнал с усилителя 3,V y - signal from amplifier 3,

Vэ - сигнал с выхода экстраполятора 4.V e - signal from the output of the extrapolator 4.

Сущность предлагаемого способа стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора заключается в том, что получают статистическую последовательность импульсов, преобразуют эту последовательность в импульсы прямоугольной формы с амплитудами, пропорциональными амплитудам регистрируемых импульсов, и шириной, равной интервалу от предыдущего до последующего. статистически распределенных импульсов; последовательность сформированных импульсов интегрируют. Напряжение, полученное при интегрировании, можно считать величиной репрезентативной, т.к. она несет в себе все основные свойства совокупности импульсов регистрируемого спектра (т.е. их спектральное распределение). Это напряжение сравнивают с уставкой источника опорного напряжения, определяющей требуемый уровень регистрируемого спектра, таким образом получают сигнал управления, противодействующий отклонению регулируемой величины (спектрального распределения регистрируемых импульсов) от заданного значения. Путем воздействия сигнала управления на объект управления (управляемый источник питания ФЭУ) корректируют коэффициент передачи сцинтилляционного детектора изменением напряжения питания до соответствия напряжения, полученного при интегрировании последовательности сформированных импульсов, с уставкой опорного напряжения, тем самым сохраняют установленный уровень регистрируемого спектра, изменение которого может быть вызвано различными дестабилизирующими факторами.The essence of the proposed method for stabilizing and adjusting the transfer coefficient of the scintillation detector is that they obtain a statistical sequence of pulses, convert this sequence into rectangular pulses with amplitudes proportional to the amplitudes of the detected pulses and a width equal to the interval from the previous to the next. statistically distributed impulses; a sequence of generated pulses is integrated. The voltage obtained during integration can be considered representative, since it carries all the basic properties of the set of pulses of the recorded spectrum (i.e., their spectral distribution). This voltage is compared with the reference voltage source setting, which determines the required level of the recorded spectrum, and thus a control signal is obtained that counteracts the deviation of the controlled variable (spectral distribution of the detected pulses) from the set value. By influencing the control signal on the control object (controlled photomultiplier power supply), the transmission coefficient of the scintillation detector is adjusted by changing the supply voltage to match the voltage obtained by integrating the sequence of generated pulses with the reference voltage setting, thereby preserving the set level of the recorded spectrum, the change of which can be caused various destabilizing factors.

Предлагается также устройство стабилизации и корректировки коэффициента передачи, реализующее предложенный способ корректировки измерительных параметров радиоизотопного дискретного порогового регистратора. Новизна которого заключается в том, что в устройство введен экстраполятор, вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выходом - на вход интегратора, а также введен регулятор управляющих сигналов, второй (дифференциальный) усилитель, неинвертирующим входом подключенный к выходу интегратора; инвертирующим - к источнику опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулируемого источника питания фотоэлектронного умножителя.A stabilization and adjustment coefficient for the transmission coefficient is also proposed, which implements the proposed method for adjusting the measurement parameters of a discrete threshold threshold radioisotope. The novelty of which is that an extrapolator is introduced into the device, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and the output to the input of the integrator, and also a control signal regulator is introduced, the second (differential) amplifier, which is connected to the integrator output by a non-inverting input; inverting - to the source of the reference voltage, and the output is connected to the control input of the regulated power source of the photoelectronic multiplier.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Поток измеряемого ионизирующего излучения регистрируют и преобразуют сцинтилляционным детектором (неорганический кристаллический сцинтиллятор 1 - фотоэлектронный умножитель 2) и усилителем 3 в последовательность импульсов с амплитудой пропорциональной энергии, потерянной частицей ионизирующего излучения в неорганическом кристаллическом спингилляторе 1 в соответствии с диаграммой 9 (Vy). Экстраполятором 4 обеспечивают преобразование регистрируемых импульсов в последовательность импульсов с амплитудами, пропорциональными амплитудам регистрируемых импульсов, и шириной, равной интервалу от предыдущего до последующего, статистически распределенных импульсов, в соответствии с диаграммой 10 (Vэ).A device that implements the proposed method works as follows. The flow of measured ionizing radiation is recorded and converted by a scintillation detector (inorganic crystalline scintillator 1 - photoelectron multiplier 2) and amplifier 3 into a pulse train with the amplitude proportional to the energy lost by the ionizing radiation particle in inorganic crystalline spingillator 1 in accordance with diagram 9 (V y ). Extrapolator 4 provide the conversion of the recorded pulses into a sequence of pulses with amplitudes proportional to the amplitudes of the recorded pulses and a width equal to the interval from the previous to the next, statistically distributed pulses, in accordance with diagram 10 (V e ).

Площадь ступенчатой функции сформированных импульсов практически не зависит от частоты следования импульсов, т.е. от изменения интенсивности регистрируемого ионизирующего излучения. Изменение площади вызывается зависимостью изменения спектрального распределения амплитуд регистрируемых импульсов, вызванного влиянием дестабилизирующих факторов (температурный и временной дрейф, колебания напряжения источника питания, старение детектора, изменение светового контакта сцинтилляционного детектора и т.п.).The area of the step function of the generated pulses is practically independent of the pulse repetition rate, i.e. from changes in the intensity of recorded ionizing radiation. The change in the area is caused by the dependence of the change in the spectral distribution of the amplitudes of the detected pulses caused by the influence of destabilizing factors (temperature and time drift, voltage fluctuations of the power supply, aging of the detector, change in the light contact of the scintillation detector, etc.).

Преобразование последовательности импульсов в ступенчатую функцию производят следующим образом. Амплитудным (пиковым) детектором 11 измеряют амплитуду зарегистрированного импульса. Напряжение, равное амплитуде импульса, с выхода амплитудного детектора 11 в течение установленного времени запоминают устройством выборки с запоминанием 13, после чего амплитудный детектор сбрасывают управляющим импульсом формирователя стробирующих импульсов 12. Устройством выборки с запоминанием 13 обеспечивают хранение текущего значения напряжения в течение интервала времени Т до подачи управляющего сигнала формирователя стробирующих импульсов 12, которым подготовят устройство выборки с запоминанием 13 к выборке последующего сигнала с амплитудного детектора 11.The conversion of the pulse sequence into a step function is performed as follows. The amplitude (peak) detector 11 measures the amplitude of the detected pulse. The voltage equal to the amplitude of the pulse from the output of the amplitude detector 11 is stored for a set time by the sampling device with memory 13, after which the amplitude detector is reset by the control pulse of the gate pulse generator 12. The sampling device with memory 13 provides storage of the current voltage value for a time interval T to the supply of the control signal of the driver of the strobe pulses 12, which will prepare the sampling device with memory 13 for sampling the subsequent signal from the amplitude detector 11.

Интегрируя сигнал, сформированный экстраполятором 4, интегратор 5 обеспечивает сигнал, несущий информацию о свойствах совокупности импульсов регистрируемого спектра и отражающий изменение регулируемого параметра под влиянием дестабилизирующих факторов. Это напряжение Vи с выхода интегратора 5 сравнивают с уставкой Vуст источника опорного напряжения 6, определяющей требуемый уровень регистрируемого спектра. Регулятором управляющих сигналов 7 вырабатывают сигнал управления, противодействующий отклонению регулируемой величины (спектрального распределения регистрируемых импульсов) от заданного значения, наблюдаемому в данный момент. Напряжение Vи подают на неинверсный вход второго (дифференциального) усилителя 14, напряжение Vуст источника опорного напряжения 6 - на инверсный вход. По состоянию разбаланса этих напряжений регулятором управляющих сигналов 7 вырабатывают выходной сигнал Vупр, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, Vупр=-R2Vуст/R1+(R2/R1+1)Vи.By integrating the signal generated by the extrapolator 4, the integrator 5 provides a signal that carries information about the properties of the set of pulses of the recorded spectrum and reflects the change in the controlled parameter under the influence of destabilizing factors. This voltage V and from the output of the integrator 5 is compared with the setting V mouth of the source of the reference voltage 6, which determines the required level of the recorded spectrum. The controller of the control signals 7 generate a control signal that counteracts the deviation of the controlled variable (spectral distribution of the detected pulses) from the set value currently observed. Voltage V and supplied to non-inverting input of the second (differential) amplifier 14, the voltage V of the reference voltage source 6 mouth - on the inverting input. According to the state of the imbalance of these voltages, the control signal regulator 7 generates an output signal V control , which counteracts the deviation of the controlled variable from the set value, V control = -R 2 V set / R 1 + (R 2 / R 1 +1) V and .

Сигнал управления Vупр обеспечивает установку значения Vвыс управляемого источника питания 8 фотоэлектронного умножителя 2, таким, при котором коэффициент передачи сцинтилляционного детектора обеспечит уровень спектра, заданный напряжением уставки Vуст, источника опорного напряжения 6, так как равновесие системы определяется условием Vуст=Vи.The control signal V control allows you to set the value of V height of the controlled power source 8 of the photoelectronic multiplier 2, such that the transmission coefficient of the scintillation detector will provide the spectrum level specified by the set voltage of V set reference voltage source 6, since the equilibrium of the system is determined by the condition V set = V and .

Согласно приведенной формуле коэффициент передачи второго дифференциального усилителяAccording to the above formula, the gain of the second differential amplifier

Кu=-R2/R1,K u = -R 2 / R 1 ,

где R1 - сопротивление входное в цепи инвертирующей сигнал второго дифференциального усилителя, подключенного к источнику опорного напряжения 6,where R 1 is the input resistance in the circuit of the inverting signal of the second differential amplifier connected to the reference voltage source 6,

R3 - сопротивление входного второго дифференциального усилителя от экстраполятора 4 и интегратора 5,R 3 is the resistance of the input second differential amplifier from the extrapolator 4 and integrator 5,

R2 - сопротивление в цепи обратной связи второго дифференциального усилителя, что приведено на фиг.4.R 2 is the resistance in the feedback circuit of the second differential amplifier, which is shown in Fig.4.

Таким образом формируется устройство стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора, отличающееся тем, что в качестве регулятора управляющих сигналов введен второй (дифференциальный) усилитель с коэффициентом передачи Кu=-R2/R1, неинвертирующим входом подключенный к выходу интегратора, инвертирующим - к источнику опорного напряжения, а выход второго усилителя подключен к управляющему входу регулируемого источника питания фотоэлектронного умножителя.In this way, a device for stabilization and adjustment of the transfer coefficient of the scintillation detector is formed, characterized in that a second (differential) amplifier with a transmission coefficient K u = -R 2 / R 1 , a non-inverting input connected to the integrator output, and inverting-to the reference voltage source, and the output of the second amplifier is connected to the control input of the regulated power supply of the photoelectronic multiplier.

При замене сцинтилляционного детектора, с другим коэффициентом передачи автоматически установится другое значение Vвыс источника питания 8 фотоэлектронного умножителя 2, которое обеспечит заданный уровень спектра. В случае когда температурные и иные нестабильности заставят измениться Vи напряжение на выходе интегратора 5, выходной сигнал Vупр регулятора управляющих сигналов 7 установит напряжение Vвыс управляемого источника питания 8 фотоэлектронного умножителя 2, при котором будет соблюдаться равновесие системы Vуст=Vи, тем самым скомпенсируют влияние дестабилизирующих факторов.When replacing a scintillation detector with a different transmission coefficient, a different value of V height of the power supply 8 of the photoelectronic multiplier 2 will be automatically set, which will provide a given level of the spectrum. In the case where the temperature and other instability force change V and the output voltage of the integrator 5, the output signal V Ctrl regulator control signal 7 will set the voltage V height controllable power source 8 photomultiplier 2, in which is adhered the system V equilibrium mouth = V and, most compensate for the influence of destabilizing factors.

Таким образом, предложенный способ корректировки и стабилизации коэффициента передачи сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений и устройство для его реализации обеспечивают:Thus, the proposed method for adjusting and stabilizing the transfer coefficient of the scintillation detector of ionizing radiation and a device for its implementation provide:

а) повышение точности контроля уровня потока ионизирующих частиц;a) improving the accuracy of control of the level of flow of ionizing particles;

б) автоматическую установку уровня спектра при замене фотоэлектронного умножителя;b) automatic adjustment of the spectrum level when replacing a photoelectron multiplier;

в) компенсацию влияния дестабилизирующих факторов и старения сцинтилляционного детектора корректировкой коэффициента передачи сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений.c) compensation for the influence of destabilizing factors and aging of the scintillation detector by adjusting the transmission coefficient of the scintillation detector of ionizing radiation.

Предложенный способ корректировки измерительных параметров радиоизотопного дискретного порогового регистратора является новым, явно не следует из уровня техники, имеет изобретательский шаг, так как добавлены новые стадии: получают статистическую последовательность регистрируемых импульсов, которую преобразуют в импульсы прямоугольной формы с амплитудами, пропорциональными амплитудам регистрируемых импульсов, и шириной, равной интервалу от предыдущего до последующего статистически распределенных импульсов; вырабатывают сигнал управления, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, воздействуют им на объект управления (сцинтилляционный детектор), изменяют, корректируют его коэффициент передачи через изменение напряжения питания фотоэлектронного умножителя.The proposed method for adjusting the measurement parameters of a discrete threshold isotope recorder is new, it does not follow from the prior art, it has an inventive step, as new stages are added: a statistical sequence of detected pulses is obtained, which is converted into rectangular pulses with amplitudes proportional to the amplitudes of the recorded pulses, and a width equal to the interval from the previous to the next statistically distributed pulses; generate a control signal that counteracts the deviation of the controlled variable from the set value, affects it on the control object (scintillation detector), changes, adjusts its transmission coefficient through a change in the supply voltage of the photoelectronic multiplier.

Предложенное устройство - сцинтилляционный детектор - является также новым и имеет изобретательский шаг, так как использованы новые элементы и их связи: экстраполятор нулевого порядка, вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выходом - на вход интегратора, а также регулятор управляющих сигналов, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вход - к выходу интегратора, а выходом - на вход регулируемого источника питания фотоэлектронного умножителя.The proposed device, a scintillation detector, is also new and has an inventive step, as new elements and their connections are used: a zero-order extrapolator, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and the output to the input of the integrator, as well as a control signal regulator, one input which is connected to a reference voltage source, the second input to the integrator output, and the output to the input of a regulated photoelectric multiplier power source.

Предложенный способ и устройство промышленно применимы и осуществимы, позволят использовать сцинтилляционные детекторы ионизирующих излучений в качестве первичного преобразователя взаимодействия контролируемого объекта с излучением радионуклидных источников, для контроля параметров технологических объектов в различных отраслях промышленности, без применения сложных устройств стабилизации их коэффициента усиления, что в свою очередь повысит точность контроля технологических процессов.The proposed method and device is industrially applicable and feasible, will allow the use of scintillation detectors of ionizing radiation as a primary transducer of the interaction of the controlled object with the radiation of radionuclide sources, to control the parameters of technological objects in various industries, without the use of complex devices to stabilize their gain, which in turn will increase the accuracy of process control.

ЛитератураLiterature

1. В.В.Матвеев, Б.И.Хазанов. Приборы для измерения ионизирующих излучений. Атомиздат, 1987, стр.624.1. V.V. Matveev, B.I. Khazanov. Devices for measuring ionizing radiation. Atomizdat, 1987, p. 644.

2. А.с. СССР №1118178, кл. G01N 23/02 опубл. 8 июня 1984 г.2. A.S. USSR No. 1118178, class G01N 23/02 publ. June 8, 1984

3. Цитович А.П. Ядерная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1984, стр.47.3. Tsitovich A.P. Nuclear Electronics. - M .: Energoatomizdat, 1984, p. 47.

4. Патент РФ №2225017, G01Т 1/40, БИ №6 от 27.02.04.4. RF patent No. 2225017, G01T 1/40, BI No. 6 of 02.27.04.

5. Патент РФ №2073887, кл. G01T 1/40, опубликован 20 февраля 1997 г.5. RF patent No. 2073887, cl. G01T 1/40, published February 20, 1997

6. Патент РФ на ПМ №23105, кл. G01N 23/02, опубликован 20.05.2002 г.6. RF patent for PM No. 23105, cl. G01N 23/02, published 05/20/2002

7. Каталог «Berthold technologies», «Радиометрическое измерение технологических процессов, измерение уровня» 2005 г. Id. №32528 PR60Rev 01.7. Catalog “Berthold technologies”, “Radiometric measurement of technological processes, level measurement” 2005. Id. No. 32528 PR60Rev 01.

8. Каталог «Прибор геологоразведочный сцинтилляционный СРП-97» МПР РФ, 2006 г.8. Catalog “Scintillation exploration device SRP-97” MPR RF, 2006

Claims (4)

1. Способ стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора, заключающийся в регистрации последовательности импульсов, амплитуды которых отражают спектральное распределение регистрируемого ионизирующего излучения, несущее информацию о стабильности коэффициента передачи детектора, в выделении сигнала регулирования, полученного из этой последовательности импульсов, и воздействие им на объект управления коэффициентом усиления детектора до восстановления заданного коэффициента передачи, отличающийся тем, что последовательность импульсов, несущих информацию о спектральном распределении, преобразуют в последовательность импульсов прямоугольной формы с амплитудами, пропорциональными амплитудам регистрируемых импульсов, и шириной, равной интервалу от предыдущего до последующего статистически распределенных импульсов; последовательность сформированных прямоугольных импульсов интегрируют; сравнивают напряжение, полученное при интегрировании, с уставкой опорного напряжения, определяющей требуемый уровень регистрируемого спектра; определяют разбаланс этих напряжений, вырабатывают сигнал управления напряжением питания детектора, которое корректирует коэффициент передачи сцинтилляционного детектора; устанавливают коэффициент передачи, при котором спектральное распределение импульсов будет соответствовать уровню, определенному уставкой опорного напряжения, тем самым сохраняют установленный уровень регистрируемого спектра, изменение которого может быть вызвано различными дестабилизирующими факторами.1. A method for stabilizing and adjusting the transfer coefficient of a scintillation detector, which consists in recording a sequence of pulses whose amplitudes reflect the spectral distribution of the detected ionizing radiation, which carries information about the stability of the transfer coefficient of the detector, in extracting the control signal obtained from this pulse sequence and its effect on the object control the gain of the detector to restore a given gain, different t we note that a sequence of pulses carrying information about the spectral distribution is converted into a sequence of rectangular pulses with amplitudes proportional to the amplitudes of the detected pulses and a width equal to the interval from the previous to the next statistically distributed pulses; a sequence of formed rectangular pulses is integrated; comparing the voltage obtained during integration with the reference voltage setting, which determines the required level of the recorded spectrum; determine the imbalance of these voltages, generate a control signal for the detector supply voltage, which corrects the transfer coefficient of the scintillation detector; set the transmission coefficient at which the spectral distribution of the pulses will correspond to the level determined by the reference voltage setting, thereby preserving the set level of the recorded spectrum, the change of which can be caused by various destabilizing factors. 2. Устройство стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора, содержащее сцинтиллятор, оптически связанный с фотоэлектронным умножителем, первый усилитель регистрируемого спектра импульсов, вход которого соединен с выходом фотоэлектронного умножителя, регулируемый источник питания фотоэлектронного умножителя, а также источник опорного напряжения с уставкой, определяющей заданный уровень коэффициента передачи сцинтилляционного детектора, отличающееся тем, что в устройство введен экстраполятор нулевого порядка, вход которого подключен к выходу первого усилителя, а выходом - на вход интегратора, а также введен регулятор управляющих сигналов, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй вход регулятора - к выходу интегратора, а выходом - на вход регулируемого источника питания фотоэлектронного умножителя.2. A device for stabilizing and adjusting the transfer coefficient of a scintillation detector, comprising a scintillator optically coupled to a photoelectron multiplier, a first amplifier of the recorded pulse spectrum, the input of which is connected to the output of the photoelectron multiplier, an adjustable power supply of the photoelectron multiplier, and also a reference voltage source with a setting that determines the specified scintillation detector transmittance level, characterized in that an extrapolator zero is introduced into the device of the first order, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and the output to the input of the integrator, and a control signal regulator is introduced, one input of which is connected to the reference voltage source, the second input of the controller to the integrator output, and the output to the input of the regulated power source photomultiplier tube. 3. Устройство стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора по п.2, отличающееся тем, что экстраполятор нулевого порядка содержит последовательно соединенные амплитудный (пиковый) детектор и устройство выборки с запоминанием, а также формирователь стробирующих (управляющих) импульсов, причем вход формирователя соединен с входом амплитудного (пикового) детектора, первый выход с управляющим входом амплитудного детектора, второй выход формирователя с управляющим входом устройства выборки с запоминанием.3. The device for stabilizing and adjusting the transfer coefficient of the scintillation detector according to claim 2, characterized in that the zero-order extrapolator contains a series-connected amplitude (peak) detector and a sampling device with memory, as well as a gate (control) pulse shaper, the shaper input being connected to the input of the amplitude (peak) detector, the first output with the control input of the amplitude detector, the second output of the driver with the control input of the sampling device with memory. 4. Устройство стабилизации и корректировки коэффициента передачи сцинтилляционного детектора по п.2, отличающееся тем, что в качестве регулятора управляющих сигналов введен второй (дифференциальный) усилитель с коэффициентом передачи Кu=-R2/R1, неинвертирующим входом подключенный к выходу интегратора, инвертирующим - к источнику опорного напряжения, а выход второго усилителя подключен к управляющему входу регулируемого источника питания фотоэлектронного умножителя. 4. The device for stabilization and adjustment of the transfer coefficient of the scintillation detector according to claim 2, characterized in that a second (differential) amplifier with a transmission coefficient K u = -R 2 / R 1 , a non-inverting input connected to the integrator output, is introduced as a control signal controller inverting - to the source of the reference voltage, and the output of the second amplifier is connected to the control input of the regulated power source of the photoelectronic multiplier.
RU2010123071/28A 2010-06-08 2010-06-08 Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method RU2445648C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123071/28A RU2445648C2 (en) 2010-06-08 2010-06-08 Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123071/28A RU2445648C2 (en) 2010-06-08 2010-06-08 Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010123071A RU2010123071A (en) 2011-12-20
RU2445648C2 true RU2445648C2 (en) 2012-03-20

Family

ID=45403676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010123071/28A RU2445648C2 (en) 2010-06-08 2010-06-08 Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445648C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521290C1 (en) * 2013-02-13 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" Device for correcting and stabilising transfer constant of scintillation detector for radioisotope devices for monitoring process parameters
RU2697902C1 (en) * 2018-09-06 2019-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "КОНВЕЛС Автоматизация" Ionizing radiation detecting unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4583187A (en) * 1983-02-02 1986-04-15 Siemens Gammasonics, Inc. Method and circuit for stabilizing conversion gain of radiation detectors of a radiation detection system
RU2073887C1 (en) * 1992-02-14 1997-02-20 Производственно-коммерческая фирма "Кристалл" Device for stabilization of gain factor of discrete proportional detectors of ionizing radiation
RU2130624C1 (en) * 1985-12-23 1999-05-20 Уральский электрохимический комбинат Process stabilizing energy scale of spectrometer and device for its realization
RU2225017C2 (en) * 2002-03-04 2004-02-27 Ролдугин Владимир Алексеевич Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4583187A (en) * 1983-02-02 1986-04-15 Siemens Gammasonics, Inc. Method and circuit for stabilizing conversion gain of radiation detectors of a radiation detection system
RU2130624C1 (en) * 1985-12-23 1999-05-20 Уральский электрохимический комбинат Process stabilizing energy scale of spectrometer and device for its realization
RU2073887C1 (en) * 1992-02-14 1997-02-20 Производственно-коммерческая фирма "Кристалл" Device for stabilization of gain factor of discrete proportional detectors of ionizing radiation
RU2225017C2 (en) * 2002-03-04 2004-02-27 Ролдугин Владимир Алексеевич Method of differential stabilization of spectrometric path of scintillation unit detecting gamma radiation by reference peak

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521290C1 (en) * 2013-02-13 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика" Device for correcting and stabilising transfer constant of scintillation detector for radioisotope devices for monitoring process parameters
RU2697902C1 (en) * 2018-09-06 2019-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "КОНВЕЛС Автоматизация" Ionizing radiation detecting unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010123071A (en) 2011-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7081626B2 (en) Apparatus and method for temperature correction and expanded count rate of inorganic scintillation detectors
US3270205A (en) Digital spectrum stabilizer for pulse analysing system
US8658968B2 (en) Nuclear logging tool calibration system and method
EP3637147B1 (en) Gain correction apparatus and method for scintillation detector
US4433240A (en) Method and apparatus for measuring gamma rays in a borehole
RU2417386C2 (en) Method and system of detection of radiation using multichannel spectrometre and data processing device
US8008623B2 (en) Method for linearizing an energy spectrum of radiation detectors
US8546749B2 (en) Intrinsic radioactivity in a scintillator as count rate reference
JPS6122266B2 (en)
US9372271B2 (en) System and method for gain regulation
WO2016030957A1 (en) Dose rate measurement device
WO2015189887A1 (en) Radiation measurement device
RU2445648C2 (en) Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method
JP3709340B2 (en) Radiation measurement equipment
KR101524453B1 (en) A Scintillation Detector with Temperature Compensation Funtion and Control Method thereof
JP3153484B2 (en) Environmental radiation monitor
US10031239B2 (en) Method for measuring dosage by means of a radiation detector, especially an X-radiation or gamma-radiation detector, used in the spectroscopic mode, and dosage measurement system using said method
Csurgai et al. Temperature dependence of NaI (Tl) radiation scintillation detectors’ characteristics
RU2307378C1 (en) Method for correcting measuring parameters of radioisotope discontinuous threshold detector and device for realization of said method
RU2521290C1 (en) Device for correcting and stabilising transfer constant of scintillation detector for radioisotope devices for monitoring process parameters
RU2073887C1 (en) Device for stabilization of gain factor of discrete proportional detectors of ionizing radiation
US8415638B2 (en) Method for detecting high-energy radiation using low voltage optimized ion chamber
CN117665896A (en) Scintillation counter and signal conditioning method thereof
Ianakiev et al. Effect of temperature on counting measurements in a uranium enrichment monitor based on a NaI (Tl) spectrometer and transmission source
Bergeson et al. On the use of NaI scintillation for high stability nuclear decay rate measurements