RU2616088C2 - Method for determining direction to nuclear radiation source - Google Patents
Method for determining direction to nuclear radiation source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616088C2 RU2616088C2 RU2015141572A RU2015141572A RU2616088C2 RU 2616088 C2 RU2616088 C2 RU 2616088C2 RU 2015141572 A RU2015141572 A RU 2015141572A RU 2015141572 A RU2015141572 A RU 2015141572A RU 2616088 C2 RU2616088 C2 RU 2616088C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- nuclear radiation
- radiation
- searching
- radiation source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2006—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using a combination of a scintillator and photodetector which measures the means radiation intensity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу определения направления на источник ядерного излучения сцинтилляционными детекторами.The invention relates to a method for determining the direction of a nuclear radiation source by scintillation detectors.
Заявляемый способ относится к области радиационного контроля с использованием сцинтилляционных детекторов и предназначен для поиска и обнаружения источников ядерных излучений по их гамма- и/или нейтронному излучению, утерянных или преднамеренно спрятанных (в случаях незаконного захоронения радиоактивных отходов и т.п.). Заявляемый способ может применяться в носимых портативных или движущихся (например, автомобильных, вертолетных, беспилотных) устройствах радиационного контроля и может быть использован для создания высокоэффективных позиционно-чувствительных сцинтилляционных детекторов.The inventive method relates to the field of radiation monitoring using scintillation detectors and is intended to search and detect sources of nuclear radiation by their gamma and / or neutron radiation, lost or intentionally hidden (in cases of illegal disposal of radioactive waste, etc.). The inventive method can be used in portable portable or moving (for example, automobile, helicopter, unmanned) radiation monitoring devices and can be used to create highly efficient position-sensitive scintillation detectors.
Известны способы определения направления на источник ядерного излучения с применением коллиматоров, экранирующих излучение, попадающее в сцинтилляционный кристалл со всех сторон кроме выбранного разработчиком направления [1-4].Known methods for determining the direction to the source of nuclear radiation using collimators that shield radiation that enters the scintillation crystal from all sides except the direction chosen by the developer [1-4].
Известен способ обнаружения источников ядерных излучений (ЯИ) наземными или морскими мобильными комплексами радиационного контроля и стационарными устройствами радиационного контроля для поиска, обнаружения и локализации ЯИ [1]. Сущность изобретения [1] заключается в том, что способ поиска, обнаружения и локализации (определения местоположения) ЯИ путем определения точки пересечения обнаруженных линий-направлений на ЯИ из двух различных мест с использованием устройств детектирования, снабженных экранами-поглотителями излучения, и поворотной платформы.A known method of detecting sources of nuclear radiation (NI) by land or sea mobile radiation monitoring complexes and stationary radiation monitoring devices for search, detection and localization of nuclear [1]. The essence of the invention [1] lies in the fact that the method for searching, detecting and localizing (determining the location) of nuclear weapons by determining the intersection point of the detected direction lines on nuclear weapons from two different places using detection devices equipped with radiation-absorbing screens and a rotary platform.
Известен способ определения направления на источник ЯИ с применением многомодульной системой с анизотропной чувствительностью регистрирующих модулей [2-4]. Модель, предназначенная для ускоренного поиска источников гамма-излучения, включает в себя четыре регистрирующих модуля (сцинтилляционных блока) каждый весом около 3 кг, разделенных ослабляющим излучение экраном. Система детекторов располагается на плоскости. Точечный источник находится на некотором расстоянии от системы детекторов. По интенсивности излучения, регистрируемом каждым регистрирующим модулем отдельно, и с помощью компьютерной обработки результатов, можно определить направления на один или несколько непротяженных источников излучения.A known method for determining the direction to the source of nuclear weapons using a multi-module system with anisotropic sensitivity of the recording modules [2-4]. The model, designed for an accelerated search for gamma radiation sources, includes four recording modules (scintillation units) each weighing about 3 kg, separated by a radiation-attenuating screen. The system of detectors is located on a plane. A point source is located at some distance from the detector system. From the radiation intensity recorded by each recording module separately, and using computer processing of the results, it is possible to determine the directions to one or more non-extended radiation sources.
Недостатком обоих описанных способов можно считать то, что, во-первых, в каждом способе используются несколько детекторов, разнесенных на плоскости, во-вторых в этих способах используются экраны-поглотители, ослабляющие излучение, использующиеся для выбора направления на ЯИ и изготовленные из материала с высокой плотностью (например, из свинца), что резко увеличивает массу конечного прибора и уменьшает возможность его широкого применения в мобильном варианте, в-третьих системы обнаружения направления на ЯИ, основанные на вышеописанных способах, работают только на плоскости - при сложном рельефе точные измерения с использованием этих способов провести невозможно.The disadvantage of both of the described methods can be considered that, firstly, in each method several detectors spaced on a plane are used, and secondly, in these methods, absorbing screens that attenuate radiation are used, which are used to select the direction of nuclear radiation and made of material with high density (for example, from lead), which dramatically increases the mass of the final device and reduces the possibility of its widespread use in the mobile version, thirdly, systems for detecting directions to nuclear weapons, based on the above benefits, work only on the plane - with complex terrain accurate measurements using these methods may not be possible.
Предлагаемым изобретением решается задача снижения общей массы конструкции детектирующей системы и одновременно обеспечивается возможность проводить поиск ЯИ одним детектором.The present invention solves the problem of reducing the total mass of the design of the detecting system and at the same time provides the ability to search for nuclear weapons with one detector.
Предлагаемый способ обнаружения направления на источник ЯИ основан на сравнении количества зарегистрированных частиц сцинтилляционными кристаллами, находящимися в непосредственной близости друг от друга в одной плоскости, но под разными углами, фиг. 1.The proposed method for detecting the direction to the source of nuclear research is based on comparing the number of registered particles with scintillation crystals located in close proximity to each other in the same plane, but at different angles, FIG. one.
При выборе величины L, заведомо большей, чем d, путь, пройденный частицей в регистрирующем элементе, будет явно зависеть от угла, под которым он ориентирован относительно потока частиц, фиг. 2. В таком случае максимальный пробег х частицы для произвольного элемента будет приблизительно равен:When choosing a value L, obviously greater than d, the path traveled by the particle in the recording element will obviously depend on the angle at which it is oriented relative to the particle flow, FIG. 2. In this case, the maximum range x of the particle for an arbitrary element will be approximately equal to:
или:or:
где n - номер элемента, Q - угол раскрытия детектора, N - количество кристаллов в одной группе детектора, лежащих в одной плоскости, фиг. 2. Легко заметить, что при приближении ϕ к величина х будет резко расти, приближаясь к значению L.where n is the number of the element, Q is the angle of the detector, N is the number of crystals in one group of the detector lying in the same plane, FIG. 2. It is easy to see that as ϕ approaches the value of x will increase sharply, approaching the value of L.
В то же время площадь боковой проекции регистрирующего элемента на поверхность с находящимся на ней источником будет быстро уменьшаться по закону:At the same time, the area of the lateral projection of the recording element onto the surface with the source located on it will rapidly decrease according to the law:
или:or:
Для центрального элемента (ось которого совпадает с направлением на источник) боковой проекции будет равна площади торца, т.е. ~d2, что при условии d << L дает нам значительно меньшую поверхность регистрации. Таким образом, хотя максимальный пробег частицы в детекторе будет возрастать, и большая часть ее энергии будет конвертироваться в фотоны, это будет нивелироваться уменьшением потока частиц через элементы детектора, ориентированные торцом в сторону источника.For the central element (whose axis coincides with the direction to the source), the lateral projection will be equal to the area of the end face, i.e. ~ d 2 , which under the condition d << L gives us a significantly smaller recording surface. Thus, although the maximum particle path in the detector will increase, and most of its energy will be converted into photons, this will be offset by a decrease in the particle flux through the detector elements oriented with the end face toward the source.
Проведенные математические расчеты с применением программного обеспечения GEANT4 приведены на фиг. 3-4.The performed mathematical calculations using the GEANT4 software are shown in FIG. 3-4.
На фиг. 1 схематически показано размещение кристаллов одной группы, находящихся в единой плоскости, где 1 - регистрирующий элемент, 2 - твердотельный электронный фотоумножитель, 3 - сегмент сферической поверхности как направляющая плоскость размещения регистрирующих элементов, 4 - оси регистрирующих элементов, сходящиеся е едином центре.In FIG. 1 schematically shows the placement of crystals of one group located in a single plane, where 1 is a recording element, 2 is a solid-state electronic photomultiplier, 3 is a segment of a spherical surface as a directing plane of placement of recording elements, 4 are axes of recording elements converging in a single center.
На фиг. 2 схематически показано как площадь боковой проекции регистрирующего элемента на поверхность, с находящимся на ней источником, зависит от угла поворота сцинтилляционного кристалла относительно вертикальной оси, где 5 - регистрирующий элемент, а 6 - источник излучения.In FIG. Figure 2 shows schematically how the lateral projection area of the recording element onto the surface with the source on it depends on the angle of rotation of the scintillation crystal relative to the vertical axis, where 5 is the recording element and 6 is the radiation source.
На фиг. 3 показано сравнение зарегистрированных детектором, состоящим из 41 кристалла, событий при расположении источника Со60 на оси симметрии детектора. Для расчета использовались следующие параметры: d=6 мм, L=80 мм. Хорошо видно, что число событий, зарегистрированных центральным кристаллом, намного меньше по сравнению с числом событий, зарегистрированных соседними кристаллами.In FIG. Figure 3 shows a comparison of the events recorded by a detector consisting of 41 crystals when the source of Co 60 was located on the axis of symmetry of the detector. For the calculation, the following parameters were used: d = 6 mm, L = 80 mm. It is clearly seen that the number of events recorded by the central crystal is much smaller than the number of events recorded by neighboring crystals.
На фиг. 4 показана зависимость зарегистрированных детектором событий каждым отдельным кристаллом при взаимном смещении детектора и источника ЯИ на 10 м относительно центральной оси детектора таким образом, что источник оказывается на оси кристалла №9, считая от центрального кристалла, имеющего номер 0.In FIG. Figure 4 shows the dependence of the events recorded by the detector by each individual crystal at a mutual displacement of the detector and the source of nuclear weapons by 10 m relative to the central axis of the detector in such a way that the source appears on the axis of crystal No. 9, counting from the central crystal with
Фиг. 3 и фиг. 4 наглядно подтверждают факт описанных выше утверждений об уменьшении числа зарегистрированных событий при стремлении угла ϕ к .FIG. 3 and FIG. 4 clearly confirm the fact of the above statements about a decrease in the number of recorded events when the angle ϕ tends to .
Принцип поиска источника ЯИ, основанный на представленном способе, сводится к перемещению детектора таким образом, чтобы минимальное число событий регистрировалось центральным кристаллом. Перемещение детектора, учитывая его малый вес, возможно с применением беспилотных летательных аппаратов.The principle of searching for the source of nuclear weapons, based on the presented method, is reduced to moving the detector so that the minimum number of events is recorded by the central crystal. Moving the detector, given its low weight, is possible with the use of unmanned aerial vehicles.
Таким образом, предлагаемый способ обладает рядом существенных признаков, главные из которых таковы:Thus, the proposed method has a number of essential features, the main of which are:
- при определенном образом подобранных параметрах d, L и N возможно получить различную картину распределения событий в регистрирующих элементах, при d << L в элементах, ориентированных торцом к источнику излучения, наблюдается характерный спад скорости счета импульсов, что позволяет определить координаты источника излучения;- for parameters d, L, and N selected in a certain way, it is possible to obtain a different picture of the distribution of events in the recording elements, for d << L in elements oriented face to the radiation source, a characteristic decrease in the pulse count rate is observed, which allows one to determine the coordinates of the radiation source;
- возможность использовать один многокристальный детектор для обнаружения направления на ЯИ;- the ability to use one multi-chip detector to detect the direction of the nuclear weapons;
- резкое снижение массы детектирующего устройства за счет отказа от использования коллиматоров, экранирующих излучение.- a sharp decrease in the mass of the detecting device due to the rejection of the use of collimators that shield radiation.
Источники информацииInformation sources
1. Благовещенский М.Н., Кулизнев А.А., Разумова И.Н., Шутов О.Н., «Способ поиска, обнаружения и локализации источников ионизирующих излучений». Патент № RU 2562142 C1, 11.03.20141. Blagoveshchensky MN, Kuliznev AA, Razumova IN, Shutov ON, “A method for searching, detecting and localizing sources of ionizing radiation”. Patent No. RU 2562142 C1, 03/11/2014
2. Лэй Вин, В.В. Кадилин, Г.Л. Деденко, Ней Мьо У, В. Τ. Самосадный. Исследование отклика МИДУ с различными защитными экранами при регистрации потоков γ излучения // Научная сессия МИФИ-2008. Сб. научных трудов. Том 3, М.: МИФИ, 2008, С. 177-179.2. Lei Wing, VV Kadilin, G.L. Dedenko, Ney Myo Wu, V. Τ. Samosadny. Investigation of the response of the Ministry of Foreign Affairs with various protective screens during registration of γ radiation flux // Scientific session of MEPhI-2008. Sat scientific works.
3. Лэй Вин, Г.Л. Деденко, В.В. Кадилин, С.В. Исаков, Исследование угловых характеристик многомодульных детектирующих устройств // №4-08, Ядерные измерительно-информационных технологии. С. 253. Lei Wing, G.L. Dedenko, V.V. Kadilin, S.V. Isakov, Investigation of the angular characteristics of multi-module detection devices // No. 4-08, Nuclear Measurement and Information Technology. S. 25
4. Лэй Вин, В.В. Кадилин, Г.Л. Деденко, Тант Зин, Исследование характеристик панорамного датчика, предназначенного для ускоренного поиска источников γ-излучения // XV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008». Сб. тезисов, М.: Физический факультет МГУ, 2008, С. 19-20.4. Lei Wing, VV Kadilin, G.L. Dedenko, Tant Zin, Study of the characteristics of a panoramic sensor designed for accelerated search for sources of γ-radiation // XV International scientific conference of students, graduate students and young scientists "Lomonosov-2008". Sat abstracts, Moscow: Faculty of Physics, Moscow State University, 2008, pp. 19-20.
5. Горохова Е.И., Тюрин Г.П., Христич О.А. «Способ обнаружения и регистрации заряженных частиц». Патент № RU 2173469 С2, 14.05.1999 г.5. Gorokhova E.I., Tyurin G.P., Khristich O.A. "A method for detecting and recording charged particles." Patent No. RU 2173469 C2, 05/14/1999
6. Jobst J.Ε., A history of aerial surveys radiological incidents and accidents: CONF-860932. - 1987, p.79-84.6. Jobst J.Ε., A history of aerial surveys radiological incidents and accidents: CONF-860932. - 1987, p. 79-84.
7. V.D. Pal'shina, Yu. Ε. Charikova, R.L. Aptekar, S.V. Golenetskii, A.A. Kokomov, D.S. Svinkin, Z. Ya. Sokolova, M.V. Ulanova, D.D. Frederiks and A.E. Tsvetkova, Konus-Wind and Helicon-Coronas-F Observations of Solar Flares, GEOMAGNETISM AND AERONOMY Vol. 54, № 7, 20147. V.D. Pal'shina, Yu. Ε. Charikova, R.L. Aptekar, S.V. Golenetskii, A.A. Kokomov, D.S. Svinkin, Z. Ya. Sokolova, M.V. Ulanova, D.D. Frederiks and A.E. Tsvetkova, Konus-Wind and Helicon-Coronas-F Observations of Solar Flares, GEOMAGNETISM AND AERONOMY Vol. 54, No. 7, 2014
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141572A RU2616088C2 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Method for determining direction to nuclear radiation source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141572A RU2616088C2 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Method for determining direction to nuclear radiation source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015141572A RU2015141572A (en) | 2017-04-07 |
RU2616088C2 true RU2616088C2 (en) | 2017-04-12 |
Family
ID=58505191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141572A RU2616088C2 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Method for determining direction to nuclear radiation source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2616088C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050017181A1 (en) * | 1999-04-16 | 2005-01-27 | The Regents Of The University Of Michigan | Method and system for high-speed, 3D imaging of optically-invisible radiation and detector and array of such detectors for use therein |
RU2386146C1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-04-10 | Государственное научное учреждение центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Device with spherical field of view for searching for photon sources |
WO2015014225A1 (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 同方威视技术股份有限公司 | Detectors in hash arrangement for x/gamma ray container/vehicle inspection device |
RU2562142C1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" | Method to search, detect and confine sources of ionising radiation |
-
2015
- 2015-09-30 RU RU2015141572A patent/RU2616088C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050017181A1 (en) * | 1999-04-16 | 2005-01-27 | The Regents Of The University Of Michigan | Method and system for high-speed, 3D imaging of optically-invisible radiation and detector and array of such detectors for use therein |
RU2386146C1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-04-10 | Государственное научное учреждение центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) | Device with spherical field of view for searching for photon sources |
WO2015014225A1 (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 同方威视技术股份有限公司 | Detectors in hash arrangement for x/gamma ray container/vehicle inspection device |
RU2562142C1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамма" | Method to search, detect and confine sources of ionising radiation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015141572A (en) | 2017-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105510952B (en) | Offline mode CdZnTe cruising inspection system and method for inspecting | |
CN107064987B (en) | A kind of radioactive source positioning system and localization method | |
US10274614B2 (en) | High speed gamma imaging device | |
JP6100693B2 (en) | System for imaging and measuring neutrons, system and method for imaging and measuring neutrons and gamma rays | |
US20090294678A1 (en) | Radiation directional finder and isotope identification system | |
RU2620451C1 (en) | Method of determining location of point gamma radiation source on the ground | |
CN205450294U (en) | Flight mode cdZnTe system of patrolling and examining | |
EP3380875B1 (en) | Apparatus and method for the non-invasive inspection of solid bodies via muon imaging | |
Katagiri et al. | Development of an all-sky gamma-ray Compton camera based on scintillators for high-dose environments | |
Baca et al. | Timepix radiation detector for autonomous radiation localization and mapping by micro unmanned vehicles | |
Chierici et al. | A high-performance gamma spectrometer for unmanned systems based on off-the-shelf components | |
Gerling et al. | Miner-a mobile imager of neutrons for emergency responders | |
EP4152053A1 (en) | Device for the simultaneous detection, identification, quantification and/or localization of gamma radiation and neutron sources | |
RU2616088C2 (en) | Method for determining direction to nuclear radiation source | |
RU162878U1 (en) | POSITIVE-SENSITIVE GAMMA RADIATION DETECTOR | |
US10261200B1 (en) | Cylindrical directional detector without collimator | |
Harvey et al. | Applications and deployment of neutron scatter cameras in nuclear safeguards scenarios | |
US8237130B1 (en) | Neutron scatter camera for improved neutron detection | |
Mukai et al. | Development of Unmanned Remote System to Find Radiation Sources Based on 4π Gamma Imaging | |
US11054535B2 (en) | Efficient, dual-particle directional detection system using a rotating scatter mask | |
US8338795B1 (en) | Method for improving the angular resolution of a neutron scatter camera | |
US8878138B2 (en) | Multi-sensor neutron source location system | |
US8884234B2 (en) | Portable directional device for locating neutron emitting sources | |
Iyudin et al. | Instruments to study fast neutrons fluxes in the upper atmosphere with the use of high-altitude balloons | |
Winso et al. | Geometrically optimized, Labr3: Ce scintillation sensor array for enhanced stand-off direction finding of gamma radiation sources |