RU2819778C1 - Spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation, not sensitive to accompanying gamma radiation - Google Patents
Spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation, not sensitive to accompanying gamma radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819778C1 RU2819778C1 RU2023133649A RU2023133649A RU2819778C1 RU 2819778 C1 RU2819778 C1 RU 2819778C1 RU 2023133649 A RU2023133649 A RU 2023133649A RU 2023133649 A RU2023133649 A RU 2023133649A RU 2819778 C1 RU2819778 C1 RU 2819778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- spectrometer
- energy
- thickness
- neutron
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002366 time-of-flight method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиационных исследований и может быть использовано при проведении экспериментов на ядерно-физических установках различного типа и назначения для измерения спектрального распределения высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в смешанных полях гамма-нейтронного излучения.The invention relates to the field of radiation research and can be used when conducting experiments at nuclear physics installations of various types and purposes to measure the spectral distribution of high-intensity pulsed neutron radiation in mixed fields of gamma-neutron radiation.
Известны устройства для регистрации нейтронного излучения, основанные на эффекте переноса заряда, которые именуются как «зарядовые детекторы» нейтронов (З.А. Альбиков, А.М. Веретенников, А.В. Козлов. Детекторы импульсного ионизирующего излучения, Москва, Атомиздат, 1978 г.). Различают два типа зарядовых детекторов. К первому типу относятся детекторы прямой зарядки, выполненные в виде эмиттера и коллектора, разделенных тонким диэлектрическим слоем. Эмиттер изготавливается из материала, в котором при облучении нейтронами образуются радиоактивные изотопы, распадающиеся с выходом заряженных частиц. Заряженные частицы (продукты распада) проходят через диэлектрический слой и собираются коллектором. В электрической цепи протекает ток, который характеризует плотность потока первичного нейтронного излучения. Если период полураспада радиоактивного изотопа много меньше длительности импульса нейтронного излучения, то амплитуда тока коллектора пропорциональна плотности потока нейтронов. Указанная функциональная зависимость используется для определения формы импульса воздействующего нейтронного излучения. Недостатком данного типа детекторов является сравнительно низкое временное разрешение (более сотых долей секунды), что обусловлено периодом полураспада образующихся в эмиттере радиоактивных изотопов. Поэтому на многих ядерно-энергетических установках при длительностях импульса нейтронного излучения менее миллисекунды (например, импульсные установки термоядерного синтеза, импульсные ядерные реакторы и др.) детекторы этого типа используются, в основном, для измерения флюенса нейтронов.There are known devices for recording neutron radiation based on the charge transfer effect, which are referred to as “charge detectors” of neutrons (Z.A. Albikov, A.M. Veretennikov, A.V. Kozlov. Detectors of pulsed ionizing radiation, Moscow, Atomizdat, 1978 G.). There are two types of charge detectors. The first type includes direct charging detectors, made in the form of an emitter and collector separated by a thin dielectric layer. The emitter is made of a material in which, when irradiated by neutrons, radioactive isotopes are formed, which decay to release charged particles. Charged particles (decomposition products) pass through the dielectric layer and are collected by a collector. A current flows in an electrical circuit, which characterizes the flux density of primary neutron radiation. If the half-life of a radioactive isotope is much less than the duration of the neutron radiation pulse, then the amplitude of the collector current is proportional to the neutron flux density. The specified functional dependence is used to determine the shape of the pulse of the influencing neutron radiation. The disadvantage of this type of detector is the relatively low time resolution (more than hundredths of a second), which is due to the half-life of the radioactive isotopes formed in the emitter. Therefore, in many nuclear power plants with neutron radiation pulse durations of less than a millisecond (for example, pulsed thermonuclear fusion plants, pulsed nuclear reactors, etc.), detectors of this type are used mainly to measure neutron fluence.
Известен детектор радиоактивных излучений, который основан на переносе заряда вторичных высокоэнергетических электронов (Г.Ф. Иоилев, В.А. Сафонов. Детекторы с диэлектрическим рассеивателем. Приборы и техника эксперимента, т. 14, вып. 5, с. 210, 1969). Детектор состоит из корпуса и сигнального электрода, которые разделены двумя одинаковыми диэлектрическими слоями. Перенос заряда в детекторе осуществляется вторичными высокоэнергетическими электронами, которые образуются за счет комптоновского и фотоэффектов при взаимодействии гамма-излучения с материалами конструкции детектора. Детектор обладает высоким временным разрешением, которое определяется электрической схемой подключения детектора к электроизмерительному прибору.A known radioactive radiation detector is based on the charge transfer of secondary high-energy electrons (G.F. Ioilev, V.A. Safonov. Detectors with a dielectric scatterer. Instruments and experimental techniques, vol. 14, issue 5, p. 210, 1969) . The detector consists of a housing and a signal electrode, which are separated by two identical dielectric layers. Charge transfer in the detector is carried out by secondary high-energy electrons, which are formed due to Compton and photoelectric effects during the interaction of gamma radiation with the materials of the detector structure. The detector has a high time resolution, which is determined by the electrical circuit connecting the detector to the electrical measuring instrument.
Известно защищенное авторским свидетельством изобретение - аналог - авторское свидетельство №713293 G01T 3/00, 1978 год «Детектор мононаправленного нейтронного излучения» (М.В. Яковлев, И.С. Терешкин, Г.В. Кулаков, Н.А. Комаров), который основан на измерении тока протонов отдачи, образующихся в результате упругого рассеяния нейтронов на ядрах атомов водорода в облучаемом материале-рассеивателе. Детектор содержит металлический корпус, внутри которого расположена пластина-рассеиватель из водородосодержащего материала, например полиэтилена. За рассеивателем расположены металлическая пластина-коллектор и электроизолирующая пластина из материала, не содержащего водород. Коллектор подключен к электроизмерительному прибору. Толщина полиэтиленовой пластины-рассеивателя выбирается много меньше свободного пробега первичных нейтронов, но значительно больше пробега вторичных протонов отдачи в данном материале. Корпус и коллектор выполнены из низкоатомного металла алюминия, чтобы в смешанных полях гамма-нейтронного излучения внутри детектора не нарушались условия гамма-электронного равновесия. Коллектор имеет толщину, достаточную для поглощения протонов отдачи, движущихся со стороны пластины-рассеивателя.An invention protected by a copyright certificate is known - an analogue - copyright certificate No. 713293 G01T 3/00, 1978 “Detector of monodirectional neutron radiation” (M.V. Yakovlev, I.S. Tereshkin, G.V. Kulakov, N.A. Komarov) , which is based on measuring the current of recoil protons generated as a result of elastic scattering of neutrons on the nuclei of hydrogen atoms in the irradiated scatterer material. The detector contains a metal housing, inside of which there is a diffuser plate made of hydrogen-containing material, for example polyethylene. Behind the diffuser there is a metal collector plate and an electrically insulating plate made of a material that does not contain hydrogen. The collector is connected to an electrical measuring device. The thickness of the polyethylene scatterer plate is chosen to be much less than the free path of primary neutrons, but significantly greater than the free path of secondary recoil protons in this material. The housing and collector are made of low-atomic metal aluminum so that the conditions of gamma-electron equilibrium are not violated in the mixed fields of gamma-neutron radiation inside the detector. The collector has a thickness sufficient to absorb recoil protons moving from the side of the scatterer plate.
При облучении детектора нейтронами со стороны пластины-рассеивателя сигнал коллектора обусловлен сбором заряда протонов отдачи q1, а также токами смещения от объемных зарядов q2, q3, которые образуются в объеме рассеивателя. Вблизи границы раздела с металлическим корпусом образуется область отрицательного объемного заряда q2 за счет оттока из этой области протонов отдачи. Положительный объемный заряд q3 образуется в пластине-рассеивателе за счет ослабления потока нейтронов. Заряд q3 имеет сравнительно малую величину, поэтому отрицательный объемный заряд приблизительно равен заряду протонов отдачи, инжектируемых в коллектор. Однако в силу выбранной геометрии детектора емкостная связь отрицательного заряда с коллектором значительно меньше, чем с корпусом, поэтому вклад отрицательного заряда в результирующий положительный сигнал детектора оказывается незначительным.When the detector is irradiated with neutrons from the side of the scatterer plate, the collector signal is caused by the collection of the charge of recoil protons q 1 , as well as by displacement currents from space charges q 2 , q 3 , which are formed in the volume of the scatterer. Near the interface with the metal body, a region of negative space charge q 2 is formed due to the outflow of recoil protons from this region. A positive space charge q 3 is formed in the scatterer plate due to the weakening of the neutron flux. The charge q 3 has a relatively small value, so the negative space charge is approximately equal to the charge of the recoil protons injected into the collector. However, due to the chosen geometry of the detector, the capacitive coupling of the negative charge with the collector is much less than with the body, so the contribution of the negative charge to the resulting positive signal of the detector is insignificant.
При облучении нейтронами с противоположной стороны сигнал детектора определяется отрицательным объемным зарядом, который находится вблизи коллектора в приграничной области пластины-рассеивателя. Временное разрешение детектора определяется его собственной емкостью и параметрами регистрирующего тракта и может быть доведено до единиц наносекунд. При энергии гамма-квантов ~1,25 МэВ чувствительность детектора-прототипа к действию гамма-излучения составляет ~5%. (И.С. Терешкин, М.В. Яковлев. Детектор высокоинтенсивного нейтронного излучения. Сборник научных трудов ФГУП ЦНИИмаш «Теоретические и экспериментальные исследования вопросов общей физики» под редакцией академика РАН Н.А. Анфимова, ФГУП ЦНИИмаш, с. 122, 2003 г. Недостатком изобретения является невозможность его использования для определения энергии воздействующих нейтронов.When irradiated with neutrons from the opposite side, the detector signal is determined by the negative space charge, which is located near the collector in the boundary region of the scatterer plate. The time resolution of the detector is determined by its own capacity and the parameters of the recording path and can be reduced to a few nanoseconds. At a gamma ray energy of ~1.25 MeV, the sensitivity of the prototype detector to gamma radiation is ~5%. (I.S. Tereshkin, M.V. Yakovlev. High-intensity neutron radiation detector. Collection of scientific works of FSUE TsNIIMash “Theoretical and experimental studies of issues of general physics” edited by Academician of the RAS N.A. Anfimov, FSUE TsNIIMash, p. 122, 2003 d. The disadvantage of the invention is the impossibility of using it to determine the energy of acting neutrons.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2445649, заявка 2010135091/28 МПК G01J 3/00, 2010 год «Нейтронный спектрометр на базе протонного телескопа» (Богдзель А.А., Пантелеев Ц.Ц., Милков В.М.). Сущность изобретения заключается в том, что измерения энергетических распределений потоков нейтронов осуществляются путем измерений кинетической энергии упруго рассеянных на малые углы протонов отдачи в результате (n, p) взаимодействия в газовой водородосодержащей среде. Для достижения необходимой коллимации используется принцип снятия сигналов с анодной нити и с двух дополнительных электродов (трубок) с последующей записью многомерного амплитудного спектра в компьютере. Энергия нейтронов определяется после сортировки многомерной информации. В качестве протонной мишени используется слой газа в первой трубке, толщина и положение которого произвольно выбирается программой обработки; вторая трубка служит в качестве коллиматора протонов отдачи, а выбор минимального угла коллиматора осуществляется во время обработки информации в компьютере. Изобретение относится к области регистрации и спектрометрии быстрых нейтронов и может быть использовано в области физики реакторов и экспериментальной нейтронной физике. Технический результат - повышение точности определения распределения по энергии быстрых нейтронов. Недостатком изобретения является невозможность его использования для определения спектрального распределения нейтронов в полях высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения.An invention protected by a patent is known - analogue: patent No. 2445649, application 2010135091/28 IPC G01J 3/00, 2010 “Neutron spectrometer based on a proton telescope” (Bogdzel A.A., Panteleev Ts.Ts., Milkov V.M.) . The essence of the invention lies in the fact that measurements of the energy distributions of neutron fluxes are carried out by measuring the kinetic energy of recoil protons elastically scattered at small angles as a result of (n, p) interaction in a gaseous hydrogen-containing environment. To achieve the required collimation, the principle of collecting signals from the anode filament and from two additional electrodes (tubes) is used, followed by recording a multidimensional amplitude spectrum in a computer. Neutron energy is determined after sorting multidimensional information. A gas layer in the first tube is used as a proton target, the thickness and position of which is arbitrarily selected by the processing program; the second tube serves as a collimator for recoil protons, and the selection of the minimum collimator angle is carried out during information processing in the computer. The invention relates to the field of registration and spectrometry of fast neutrons and can be used in the field of reactor physics and experimental neutron physics. The technical result is to increase the accuracy of determining the energy distribution of fast neutrons. The disadvantage of the invention is the impossibility of its use to determine the spectral distribution of neutrons in fields of high-intensity pulsed neutron radiation.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2658097, МПК G01T 3/06, 2019 год «Спектрометр высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения» (Яковлев М.В.). Сущность изобретения заключается в том, что спектрометр содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены мишень из материала, содержащего водород, и металлические коллиматор, плоские различной толщины фильтры-поглотители протонов отдачи и коллекторы заряда, сопряженные и равной площади с фильтрами-поглотителями протонов. Коллекторы подключены к электроизмерительным приборам. Все элементы спектрометра изготовлены из материалов с близким атомным номером. Толщина мишени из материала, содержащего водород, выбирается менее пробега протонов отдачи с энергией, равной минимальному значению энергии нейтронов в составе анализируемого спектра. Коллиматор имеет сотовую структуру с поперечным размером сот менее продольного размера, а соотношение продольного и поперечного размеров сот и толщина фильтров-поглотителей протонов определяются из условий по точности измерения распределения нейтронов по энергии и чувствительности измерительных трактов. Изобретение может быть эффективно использовано только на больших расстояниях от источника излучения, когда применяется времяпролетная методика раздельной регистрации импульсов нейтронного и гамма-излучения. Недостатком изобретения является увеличение погрешности измерений нейтронного излучения в смешанных полях гамма-нейтронного излучения из-за вклада гамма-квантов в формирование регистрируемого сигнала.An invention protected by a patent is known - prototype: patent No. 2658097, IPC G01T 3/06, 2019 “High-intensity pulsed neutron radiation spectrometer” (Yakovlev M.V.). The essence of the invention is that the spectrometer contains a metal body, inside of which a target made of a material containing hydrogen and a metal collimator, flat filters-absorbers of recoil protons and charge collectors of varying thicknesses are successively located, conjugated and of equal area with the filters-absorbers of protons. The collectors are connected to electrical measuring instruments. All spectrometer elements are made of materials with similar atomic numbers. The thickness of the target made of material containing hydrogen is chosen to be less than the range of recoil protons with an energy equal to the minimum value of the neutron energy in the analyzed spectrum. The collimator has a honeycomb structure with a transverse size of the honeycomb less than the longitudinal size, and the ratio of the longitudinal and transverse dimensions of the honeycomb and the thickness of the proton absorber filters are determined from the conditions for the accuracy of measuring the neutron energy distribution and the sensitivity of the measuring paths. The invention can be effectively used only at large distances from the radiation source, when a time-of-flight technique for separately recording neutron and gamma radiation pulses is used. The disadvantage of the invention is the increase in the measurement error of neutron radiation in mixed fields of gamma-neutron radiation due to the contribution of gamma quanta to the formation of the recorded signal.
Целью предлагаемого изобретения является снижение чувствительности спектрометра высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения к сопутствующему гамма-излучению в полях смешанного гамма-нейтронного излучения.The purpose of the present invention is to reduce the sensitivity of a high-intensity pulsed neutron radiation spectrometer to accompanying gamma radiation in fields of mixed gamma-neutron radiation.
Указанная цель достигается в заявляемом спектрометре высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения, не чувствительном к сопутствующему гамма-излучению. Спектрометр содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены мишень из материала, содержащего водород, металлический коллиматор, плоские различной толщины фильтры-поглотители протонов отдачи и коллекторы заряда, сопряженные и равной площади с фильтрами-поглотителями протонов. Толщина мишени из материала, содержащего водород, выбирается менее пробега протонов отдачи с энергией, равной минимальному значению энергии нейтронов в составе измеряемого спектра нейтронов. Коллиматор имеет сотовую структуру с поперечным размером сот менее продольного размера. Соотношение продольного и поперечного размеров сот и толщина фильтров-поглотителей протонов определяются из условий по точности измерения спектра нейтронов и чувствительности измерительных трактов. Все конструкционные элементы спектрометра изготовлены из материалов с близким атомным номером. Коллекторы состоят из двух расположенных последовательно равных по толщине проводящих пластин. Толщина пластин превышает пробег протонов отдачи с энергией, равной максимальной энергии нейтронов в регистрируемом спектре. Пластины электрически изолированы и подключены через схему вычитания к электроизмерительным приборам.This goal is achieved in the inventive spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation, which is not sensitive to accompanying gamma radiation. The spectrometer contains a metal body, inside of which a target made of a material containing hydrogen, a metal collimator, flat filters-absorbers of recoil protons and charge collectors of varying thickness are successively located, conjugated and of equal area with the filters-absorbers of protons. The thickness of the target made of material containing hydrogen is chosen to be less than the range of recoil protons with an energy equal to the minimum value of the neutron energy in the composition of the measured neutron spectrum. The collimator has a honeycomb structure with the transverse size of the honeycomb being less than the longitudinal size. The ratio of the longitudinal and transverse dimensions of the honeycomb and the thickness of the proton absorber filters are determined from the conditions for the accuracy of measuring the neutron spectrum and the sensitivity of the measuring paths. All structural elements of the spectrometer are made of materials with similar atomic numbers. The collectors consist of two conductive plates arranged in series and equal in thickness. The thickness of the plates exceeds the range of recoil protons with an energy equal to the maximum neutron energy in the recorded spectrum. The plates are electrically isolated and connected through a subtraction circuit to electrical measuring instruments.
Реализуемость заявляемого спектрометра высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения, не чувствительного к сопутствующему гамма-излучению, подтверждается следующим образом. Сопутствующее гамма-излучение присутствует в полях смешанного гамма-нейтронного излучения ядерно-энергетических установок, для которых максимальная энергия излучаемых нейтронов ограничена диапазоном ~14-16 МэВ. При взаимодействии нейтронов с атомами водорода максимальная энергия протонов отдачи соответствует указанному диапазону энергий. Пробег протонов отдачи с энергией ~14-16 МэВ в алюминии составляет ~0,1 см, что намного меньше длины пробега в алюминии квантов сопутствующего гамма-излучения со средней энергией ~1-2 МэВ, характерной для ядерно-энергетических установок. Значение длины пробега указанных квантов составляет ~6-9 см, что более, чем в 100 раз, превышает пробег протонов отдачи с максимальной энергией. Поэтому при последовательном прохождении квантами первой и второй пластин коллектора ослаблением потока квантов в первой пластине по направлению движения можно пренебречь. Следовательно, объемный заряд вторичных высокоэнергетических электронов, образующихся за счет взаимодействия квантов с атомами алюминия и остановившихся в первой и второй пластинах, является практически одинаковым.The feasibility of the proposed spectrometer for high-intensity pulsed neutron radiation, which is not sensitive to accompanying gamma radiation, is confirmed as follows. Associated gamma radiation is present in the mixed gamma-neutron radiation fields of nuclear power plants, for which the maximum energy of emitted neutrons is limited to the range of ~14-16 MeV. When neutrons interact with hydrogen atoms, the maximum energy of recoil protons corresponds to the specified energy range. The range of recoil protons with an energy of ~14-16 MeV in aluminum is ~0.1 cm, which is much less than the range of quanta of accompanying gamma radiation in aluminum with an average energy of ~1-2 MeV, characteristic of nuclear power plants. The path length of these quanta is ~6-9 cm, which is more than 100 times greater than the path length of recoil protons with maximum energy. Therefore, when quanta sequentially pass through the first and second plates of the collector, the weakening of the flux of quanta in the first plate in the direction of movement can be neglected. Consequently, the volume charge of secondary high-energy electrons formed due to the interaction of quanta with aluminum atoms and stopped in the first and second plates is almost the same.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в первой пластине накапливаются положительный заряд протонов отдачи, прошедших через сотовый коллиматор, и отрицательный заряд остановившихся вторичных высокоэнергетических электронов. Толщина первой пластины коллектора превышает пробег протонов отдачи с максимальной энергией, поэтому во второй пластине накапливается только отрицательный заряд остановившихся вторичных высокоэнергетических электронов. Пластины электрически изолированы и подключены через схему вычитания к электроизмерительным приборам. Отрицательные заряды остановившихся вторичных высокоэнергетических электронов в первой и второй пластинах взаимно компенсируются, и результирующий сигнале сигнал обусловлен только действием протонов, которые содержат информацию о спектре первичных нейтронов.The essence of the claimed invention is that the first plate accumulates a positive charge of recoil protons that have passed through a cellular collimator, and a negative charge of stopped secondary high-energy electrons. The thickness of the first collector plate exceeds the range of recoil protons with maximum energy, so only the negative charge of stopped secondary high-energy electrons accumulates in the second plate. The plates are electrically isolated and connected through a subtraction circuit to electrical measuring instruments. The negative charges of stopped secondary high-energy electrons in the first and second plates are mutually compensated, and the resulting signal is due only to the action of protons, which contain information about the spectrum of primary neutrons.
В описании к патенту №2658097 была отмечена возможная методика применения предложенного спектрометра высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в полях смешанного гамма-нейтронного излучения. Для исключения сигналов, обусловленных действием гамма-излучения, в непосредственной близости от спектрометра располагают аналогичный ему прибор, в котором отсутствует мишень из материала, содержащего водород. Сигналы приборов подключают через схему вычитания к электроизмерительным приборам. При этом вклад в регистрируемые сигналы от гамма-излучением взаимно компенсируется.In the description of patent No. 2658097, a possible method of using the proposed spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation in fields of mixed gamma-neutron radiation was noted. To exclude signals caused by the action of gamma radiation, a similar device is placed in the immediate vicinity of the spectrometer, in which there is no target made of material containing hydrogen. The device signals are connected through a subtraction circuit to electrical measuring instruments. In this case, the contribution to the recorded signals from gamma radiation is mutually compensated.
Изложенная методика имеет ряд недостатков. Во-первых, конструкция спектрометров и их пространственное положение относительно источника излучения могут заметно различаться, что увеличивает погрешность измерений. Во-вторых, при постановке экспериментов по методике, отмеченной в описании патента №2658097, количество сигнальных линий от коллекторных пластин к электроизмерительным приборам, превышает количество сигнальных, требуемых для работы заявляемого спектрометра. Указанное обстоятельство снижает влияние помеховых радиационно-наведенных токов и потенциалов в сигнальных линиях, что повышает точность измерения энергетического спектра нейтронов. По указанным причинам заявляемый спектрометр имеет несомненные преимущества.The described method has a number of disadvantages. Firstly, the design of spectrometers and their spatial position relative to the radiation source can differ markedly, which increases the measurement error. Secondly, when conducting experiments using the method noted in the description of patent No. 2658097, the number of signal lines from the collector plates to electrical measuring instruments exceeds the number of signal lines required for the operation of the proposed spectrometer. This circumstance reduces the influence of interference radiation-induced currents and potentials in signal lines, which increases the accuracy of measuring the neutron energy spectrum. For these reasons, the proposed spectrometer has undoubted advantages.
Таким образом, техническая возможность реализации заявляемого спектрометра высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения, не чувствительного к сопутствующему гамма-излучению, и его преимущества по сравнению с другими возможными методами измерений не вызывают сомнений.Thus, the technical feasibility of implementing the proposed spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation, which is not sensitive to accompanying gamma radiation, and its advantages over other possible measurement methods are beyond doubt.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2819778C1 true RU2819778C1 (en) | 2024-05-24 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231809C2 (en) * | 2002-07-01 | 2004-06-27 | Уральский государственный технический университет | Detector of neutron-and gamma-radiations |
| RU105474U1 (en) * | 2010-12-14 | 2011-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | DETECTOR FOR REGISTRATION OF IONIZING RADIATIONS |
| CN105738936A (en) * | 2016-02-25 | 2016-07-06 | 北京卫星环境工程研究所 | Space radiation environment and effect combination detection structure |
| RU2658097C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-06-19 | Михаил Викторович Яковлев | High-intensity pulsed neutron radiation spectrometer |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231809C2 (en) * | 2002-07-01 | 2004-06-27 | Уральский государственный технический университет | Detector of neutron-and gamma-radiations |
| RU105474U1 (en) * | 2010-12-14 | 2011-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | DETECTOR FOR REGISTRATION OF IONIZING RADIATIONS |
| CN105738936A (en) * | 2016-02-25 | 2016-07-06 | 北京卫星环境工程研究所 | Space radiation environment and effect combination detection structure |
| RU2658097C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-06-19 | Михаил Викторович Яковлев | High-intensity pulsed neutron radiation spectrometer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Howard et al. | Measurement of the thick-target 9Be (p, n) neutron energy spectra | |
| Arnaud et al. | Spherical Proportional Counter: A review of recent developments | |
| Fan et al. | Detection of low-energy charged-particle using the ΔE-E telescope at the Back-n white neutron source | |
| RU2583861C1 (en) | Mono-directed neutron radiation detector | |
| CN112285757A (en) | Radiation monitoring device and method | |
| Cui et al. | Measurement of relative differential cross sections of the neutron-deuteron elastic scattering for neutron energy from 13 to 52 MeV | |
| RU2658097C1 (en) | High-intensity pulsed neutron radiation spectrometer | |
| RU2819778C1 (en) | Spectrometer of high-intensity pulsed neutron radiation, not sensitive to accompanying gamma radiation | |
| Bleuler et al. | Elastic Scattering of 19-Mev Alpha Particles by Al and Cu | |
| US3238369A (en) | Fast neutron spectroscope for measurements in a high intensity time dependent neutron environment | |
| Chen et al. | Measurement of the neutron energy spectrum of Back-n# ES1 at CSNS | |
| RU2716456C1 (en) | Method for separate detection of monodirectional neutrons and gamma-quanta acting together | |
| Pirovano et al. | Measurements of neutron scattering angular distributions with a new scintillator setup | |
| Lamanna | High-energy gamma-ray detection with the Alpha Magnetic Spectrometer on board the International Space Station | |
| Sauzet et al. | Fast neutron spectroscopy with Mimac-FastN: a mobile and directional fast neutron spectrometer, from 1 MeV up to 15 MeV | |
| Asai et al. | Neutron spectrometer for DD/DT burning ratio measurement in fusion experimental reactor | |
| Chatel et al. | Towards the experimental validation of a small Time-Projection-Chamber for the quasi-absolute measurement of the fission cross section | |
| Burdakov et al. | Detection of fusion neutrons on the multimirror trap GOL-3 | |
| RU2676822C1 (en) | Method of measuring the density of the flow of neutron radiation of low intensity in static fields of mixed gamma-neutron radiation | |
| RU2706807C1 (en) | Method of determining electrical signals in dielectric-metal structures under action of high-intensity pulsed ionizing radiation based on measurement results on static low-intensity radiation sources | |
| RU91567U1 (en) | GAS DETECTOR FOR REGISTRATION OF SLOW AND FAST NEUTRONS IN THE CONDITIONS OF INTENSE EXTERNAL RADIATION | |
| Fantidis et al. | The comparison of five neutron sources via 7Li (p, n) reaction for the design of a facility based on prompt gamma ray neutron activation analysis (PGNAA) in vivo detections of boron | |
| Brown et al. | A 90° 3He Neutron Spectrometer | |
| Hutcheson et al. | A liquid scintillator fast neutron double-scatter imager | |
| Grimes | Neutron Measurement |