RU55139U1

RU55139U1 - CONTAINER

Info

Publication number: RU55139U1
Application number: RU2006108072/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Бармаков; Евгений Петрович Боголюбов; Виталий Иванович Микеров
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Полезная модель относится к области обнаружения контрабанды в контрольно-пропускных пунктах и таможенных службах, для обнаружения особо опасных ядерных систем, закладываемых в транспортных средствах. Техническим результатом полезной модели является снижение габаритов, достоверность информации, расширение функциональных возможностей системы, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения. Технический результат достигается тем, что охранная система сигнализации контейнера снабжена моноблоком или сборкой, по крайней мере, из трех датчиков, выполненных в виде оптических преобразователей тепловых нейтронов, быстрых нейтронов и гамма излучения со спектросмещающим волокном, соединенным с оптоволокном, на концах которого установлены фотоприемники, соединенные со схемой совпадений, блоком обработки информации и антенной.The utility model relates to the field of detection of smuggling at checkpoints and customs, for the detection of particularly dangerous nuclear systems embedded in vehicles. The technical result of the utility model is to reduce the size, reliability of information, expanding the functionality of the system, simultaneous registration of various types of penetrating radiation. The technical result is achieved by the fact that the security alarm system of the container is equipped with a monoblock or assembly of at least three sensors made in the form of optical converters of thermal neutrons, fast neutrons and gamma radiation with a spectroscopic fiber connected to an optical fiber at the ends of which photodetectors are installed, connected to the coincidence circuit, the information processing unit and the antenna.

1 н.п.ф. 2 илл.1 n.p.f. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области исследования и/или анализа материалов радиационными методами для обнаружения контрабанды в контрольно-пропускных пунктах и таможенных службах, для обнаружения особо опасных ядерных систем, закладываемых в транспортных средствах.The utility model relates to the field of research and / or analysis of materials by radiation methods for detecting contraband at checkpoints and customs services, for detecting highly dangerous nuclear systems embedded in vehicles.

Известно устройство для анализа многокомпонентных материалов, которое содержит источник γ-излучения, детектор γ-излучения, усилитель, дискриминатор, контроллер и дисплей. Исследуемый образец помещают между указанными источником и детектором γ-излучения, проходя сквозь образец, ослабляется по интенсивности, сохраняя энергию γ-квантов. Далее γ-кванты регистрируют детектором γ-излучения, импульсы детектора усиливают, и через счетчик подают в вычислительное устройство (контроллер), после обработки информацию выводят на дисплей.A device for analyzing multicomponent materials is known, which comprises a γ-radiation source, a γ-radiation detector, an amplifier, a discriminator, a controller and a display. The test sample is placed between the indicated source and the γ-radiation detector, passing through the sample, it is attenuated in intensity, conserving the energy of γ-quanta. Next, γ-quanta are recorded by a γ-radiation detector, the pulses of the detector are amplified, and fed through a counter to a computing device (controller), after processing, the information is displayed.

Патент Великобритании №2088050, G 01 N 23/08, 1998 г.UK patent No. 2088050, G 01 N 23/08, 1998

Недостатком устройства является низкая чувствительность в присутствии преграды из тяжелого металла.The disadvantage of this device is its low sensitivity in the presence of a heavy metal barrier.

Известно рентгенографическое устройство для таможенного контроля грузов и багажа, для инспекции авиационных и морских контейнеров, содержащее инспекционную камеру, средства транспортировки объектов через камеру, импульсный ускоритель электронов с мишенью, систему фотоприемников, расположенную по другую сторону инспекционной камеры в зоне действия веерообразного потока рентгеновского излучения.A known X-ray device for customs control of cargo and baggage, for inspection of aviation and sea containers, containing an inspection chamber, means for transporting objects through the chamber, a pulsed electron accelerator with a target, a photodetector system located on the other side of the inspection chamber in the area of the fan-shaped stream of x-ray radiation.

Патент Российской Федерации №2191997, G 01 N 23/04, 2002 г.Patent of the Russian Federation No. 2191997, G 01 N 23/04, 2002

Это устройство имеет высокие габариты, сложную систему транспортировки, требует большого объема радиационной защиты.This device has high dimensions, a complex transportation system, requires a large amount of radiation protection.

Известна установка для идентификации объектов, содержащая пассивный ответчик с антенной, закрепленный на объекте, приемно-передающий тракт с антенной, пороговое устройство и блок обработки информации.A known installation for identifying objects, containing a passive transponder with an antenna, mounted on the object, a transmit-receive path with an antenna, a threshold device and an information processing unit.

Патент Российской Федерации №2057334, G 01 N 33/02, 2002 г.Patent of the Russian Federation No. 2057334, G 01 N 33/02, 2002

Устройство характеризуется малой информационной емкостью.The device is characterized by low information capacity.

Известно устройство, содержащее циклотрон дейтронов, конвертор для создания потока быстрых нейтронов, коллиматор нейтронного потока для получения пучка нейтронов, сканирующую систему для направления нейтронов на инспектируемый объект, систему перемещения пучка нейтронов по поверхности объекта, систему спектрометрических детекторов гамма излучения, систему анализа, обработки и отображения формируемого изображения внутреннего (скрытого) содержания объекта.A device comprising a deuteron cyclotron, a converter for generating a fast neutron flux, a neutron flux collimator for producing a neutron beam, a scanning system for directing neutrons to an inspected object, a system for moving a neutron beam over an object’s surface, a system of gamma-ray spectrometric detectors, an analysis, processing and display the generated image of the internal (hidden) content of the object.

Патент США №5076993, МПК: G 21 G 1/06, 1991 г.U.S. Patent No. 5076993, IPC: G 21 G 1/06, 1991

Устройство имеет недостатки, которые не позволяют применить его для инспекции ядерных материалов, сокрытых в средах нейтронозамедляющих легкоэлементных веществ (типа воды, нефти, спирта и т.п.) или прикрытых защитными экранами из веществ большого атомного номера Z.The device has drawbacks that do not allow it to be used for the inspection of nuclear materials hidden in neutron-slowing substances of light elements (such as water, oil, alcohol, etc.) or covered with protective shields from substances of large atomic number Z.

Известна система автоматической идентификации транспортных средств «Пальма», ж.Железнодорожный транспорт. 2002 г. №8, с.54-59. Белов В.В, Буянов В.А. и др.The known system of automatic identification of vehicles "Palm", railway railway transport. 2002, No. 8, p. 54-59. Belov V.V., Buyanov V.A. and etc.

Система автоматической идентификации содержит пассивные и активные датчики с антенной, закрепленные на объекте, приемно-передающий тракт с антенной, блок обработки информации.The automatic identification system contains passive and active sensors with an antenna mounted on the object, a transmitting and receiving path with an antenna, and an information processing unit.

Недостатком системы является отсутствие возможности определить наличие провозимых, скрытых источников ионизирующих излучений.The disadvantage of the system is the inability to determine the presence of transported, hidden sources of ionizing radiation.

Известен контейнер с охранной сигнализацией от бортовых датчиков, оснащенной навигационной системой, а также системой связи с охранной сигнализацией и информационно аналитическим центром.Known container with burglar alarms from on-board sensors, equipped with a navigation system, as well as a communication system with burglar alarms and information-analytical center.

Патент Российской Федерации №2177647, G 08 G 1/123, 2001 г. Прототип.Patent of the Russian Federation No. 2177647, G 08 G 1/123, 2001. Prototype.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности обнаружения радиоактивных материалов, провозимых нелегально, и отсутствие возможности фиксации утраты аналогичных материалов при их санкционированной перевозке.The disadvantage of the prototype is the inability to detect radioactive materials smuggled illegally, and the inability to fix the loss of similar materials during their authorized transportation.

Данная полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.This utility model eliminates the disadvantages of analogues and prototype.

Задачей полезной модели является разработка системы контроля контейнеров транспортных средств, провозящих скрыто или легально всевозможные источники ионизирующих излучений.The objective of the utility model is to develop a control system for containers of vehicles transporting all kinds of sources of ionizing radiation hidden or legally.

В настоящее время обнаружение контрабанды радиоактивных материалов невозможно без использования радиационно-опасных и дорогих в эксплуатации внешних источников излучения: ускорителей заряженных частиц, рентгеновской техники, гамма-установок, нейтронных генераторов.At present, the detection of contraband of radioactive materials is impossible without the use of radiation-hazardous and expensive to operate external radiation sources: charged particle accelerators, x-ray equipment, gamma-ray installations, neutron generators.

В данной полезной модели, загруженный в транспортное средств, источник излучения сам становится составной частью поисковой системы.In this utility model, loaded into vehicles, the radiation source itself becomes an integral part of the search engine.

Техническим результатом полезной модели является снижение габаритов, системы контроля перевозимых грузов, достоверность информации, повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей системы, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей, повышение эффективности регистрации за счет протяженности детектора в направлении падающего излучения.The technical result of the utility model is to reduce the size, the control system of the transported goods, the reliability of the information, increase the spatial resolution, expand the functionality of the system, simultaneously register various types of penetrating radiation: fast neutrons and / or thermal neutrons, and / or x-rays and gamma rays, increase registration efficiency due to the length of the detector in the direction of the incident radiation.

Технический результат достигается тем, что в контейнере с охранной системой сигнализации, содержащей бортовые датчики, оснащенный навигационной системой и системой связи с охранной системой сигнализации и информационно аналитическим центром, охранная система сигнализации, снабжена моноблоком или сборкой, по The technical result is achieved by the fact that in the container with a security alarm system containing on-board sensors, equipped with a navigation system and a communication system with a security alarm system and an information-analytical center, the security alarm system is equipped with a monoblock or assembly, according to

крайней мере, из трех датчиков, выполненных в виде оптических преобразователей тепловых нейтронов, быстрых нейтронов и гамма излучения со спектросмещающим волокном, соединенным с оптоволокном, на концах которого установлены фотоприемники, соединенные со схемой совпадений, блоком обработки информации, и антенной, моноблок или сборка скрытно установлены в контейнере, причем преобразователь тепловых нейтронов содержит один из светосоставов ⁶LiFZnS:Ag или Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁵⁷Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁰BZnS:Ag, преобразователь быстрых нейтронов выполнен в виде пластины из полистирола, а преобразователь гамма излучения выполнен из пластины спектрометрического кристалла из одного из следующих материалов NaJ(Tl), CsJ(Na), BaF₂, LaCl₃(Се).of at least three sensors made in the form of optical converters of thermal neutrons, fast neutrons, and gamma radiation with a spectroscopic fiber connected to an optical fiber, at the ends of which there are photodetectors connected to a coincidence circuit, an information processing unit, and an antenna, a monoblock, or an assembly covertly installed in the container, wherein the transducer comprises one of thermal neutrons from svetosostavov ⁶ LiFZnS: Ag or Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁵⁷ Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁰ BZnS: Ag, fast neutron converter is in the form pla slime polystyrene and converter gamma radiation plate made of a crystal spectrometer of one of the following materials NaJ (Tl), CsJ (Na ), BaF _2, LaCl ₃ (Ce).

Сущность полезной модели поясняется на фиг1 и фиг.2.The essence of the utility model is illustrated in figure 1 and figure 2.

На фиг.1 схематично представлен вид преобразователя ионизирующего излучения, где: 1 - порошковый люминофор в виде светосоставов: ⁶LiFZnS:Ag, или Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁵⁷Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁰BZnS:Ag; ZnS:Ag, или Gd₂O₂S:Tb; ZnS:Ag или Gd₂O₂S:Tb в смеси с водородосодержащим веществом; 2 - спектросмещающие элементы в виде лент, 3 - оптоволокна.Figure 1 schematically shows a view of an ionizing radiation converter, where: 1 is a powder phosphor in the form of light compositions: ⁶ LiFZnS: Ag, or Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁵⁷ Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁰ BZnS: Ag ; ZnS: Ag, or Gd ₂ O ₂ S: Tb; ZnS: Ag or Gd ₂ O ₂ S: Tb in a mixture with a hydrogen-containing substance; 2 - spectroscopic elements in the form of tapes, 3 - optical fibers.

Эффективность экрана-преобразователя определяется протяженностью, а пространственное разрешение - поперечным сечением его чувствительного элемента.The efficiency of the screen transducer is determined by the length, and the spatial resolution is determined by the cross section of its sensitive element.

На фиг.2 схематично представлен контейнер с моноблоком, расположенным за внутренней обшивкой, где: 4 - корпус контейнера, 5 - внутренняя обшивка контейнера, 6 - моноблок из серии преобразователей ионизирующего излучения.Figure 2 schematically shows a container with a monoblock located behind the inner lining, where: 4 - the container body, 5 - the inner lining of the container, 6 - a monoblock from a series of ionizing radiation converters.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Быстрые нейтроны в спектросмещающей ленте 2 вызывают протоны отдачи. Возникающий протон отдачи при прохождении через порошковый люминофор 1 возбуждает сцинтилляционное свечение, Fast neutrons in spectroscopic tape 2 cause recoil protons. The resulting recoil proton when passing through the powder phosphor 1 excites scintillation glow,

которое распространяется во все стороны. Для собирания света и служат спектросмещающие элементы в виде лент 2.which spreads in all directions. To collect the light and are spectroscopic elements in the form of ribbons 2.

Спектросмещающие ленты 2 поглощают около 80% падающих на них фотонов первичного излучения, и излучают фотоны меньшей энергии, которые распространяются по ним к торцам. Оптоволокно 3 служит для переноса света к фотоприемному устройству.Spectrum-shifting ribbons 2 absorb about 80% of the photons of primary radiation incident on them, and emit lower-energy photons that propagate along them to the ends. Fiber optic 3 is used to transfer light to a photodetector.

Как уже отмечалось светосостав люминофора и материал спектросмещающего элемента выбираются из условия перекрытия спектра возбуждения спектросмещающего элемента и спектра эмиссии порошкового люминофора. В последнем случае концентрация люминофора в сердечнике и толщина ленты выбраны из условий перехвата более 30% света при прохождении возбуждающим светом пути, равного толщине ленты.As already noted, the luminosity of the phosphor and the material of the spectroscopic element are selected from the condition of overlapping the excitation spectrum of the spectroscopic element and the emission spectrum of the powder phosphor. In the latter case, the concentration of the phosphor in the core and the thickness of the tape are selected from the conditions of interception of more than 30% of the light when the path passes by the exciting light equal to the thickness of the tape.

Лента спектросмещающего элемента покрыта светоотражающей оболочкой с показателем рефракции меньшим показателя рефракции материала ленты. Транспортировка света на концы ленты осуществляется за счет полного внутреннего отражения света от отражающей оболочки.The tape of the spectroscopic element is covered with a reflective sheath with a refractive index lower than the refractive index of the tape material. Light is transported to the ends of the tape due to the total internal reflection of light from the reflective sheath.

В качестве фотоприемного устройства для отдельного элемента может использоваться фотодиод, а для экрана-преобразователя - ПЗС-матрица.As a photodetector for a single element, a photodiode can be used, and for a screen converter, a CCD.

Для регистрации тепловых нейтронов между пластинами 2 расположены стандартные светосоставы: ⁶LiFZnS:Ag или Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁵⁷Gd₂O₂S:Tb, или ¹⁰BZnS:Ag.To register thermal neutrons between plates 2, standard light compositions are located: ⁶ LiFZnS: Ag or Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁵⁷ Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁰ BZnS: Ag.

В случае использования светосостава ⁶LiFZnS:Ag ядро изотопа лития захватывает тепловой нейтрон и излучает тритон, и альфа частицы, которые и вызывают сцинтилляционное свечение сульфида цинка.In the case of using the light composition ⁶ LiFZnS: Ag, the nucleus of the lithium isotope captures the thermal neutron and emits triton, and alpha particles, which cause the scintillation glow of zinc sulfide.

В случае использования светосостава Gd₂O₂S:Tb или ¹⁵⁷Gd₂O₂S:Tb ядро ¹⁵⁷Gd захватывает нейтрон и излучает конверсионный электрон, который возбуждает сцинтилляционное свечение в светосоставе.In the case of using the light composition Gd ₂ O ₂ S: Tb or ¹⁵⁷ Gd ₂ O ₂ S: Tb, the ¹⁵⁷ Gd nucleus captures a neutron and emits a conversion electron, which excites scintillation emission in the light composition.

Для регистрации рентгеновских и гамма квантов использован светосостав Gd₂O₂S:Tb. В таком светосоставе под действием рентгеновских и гамма квантов возникают заряженные частицы: электроны и позитроны, которые и вызывают сцинтилляционное свечение Gd₂O₂S:Tb.To record X-ray and gamma quanta, the light composition of Gd ₂ O ₂ S: Tb was used. In this light composition, under the influence of x-ray and gamma quanta, charged particles arise: electrons and positrons, which cause the scintillation glow of Gd ₂ O ₂ S: Tb.

Эксперименты показали, что выполнение слоя порошкового люминофора для регистрации быстрых нейтронов из светосоставов ZnS:Ag или Gd₂O₂S:Tb с водородосодержащим веществом с объемным содержанием светосостава не менее 5% и не более 14% является режимом, возможным для фиксации быстрых нейтронов. Начиная с объемного количества водородосодержащего вещества более 5% уже можно фиксировать появление быстрых нейтронов. При количестве водородосодержащего вещества более 14% регистрации практически нет.The experiments showed that the implementation of a powder phosphor layer for detecting fast neutrons from ZnS: Ag or Gd ₂ O ₂ S: Tb light compositions with a hydrogen-containing substance with a volume content of light composition of not less than 5% and not more than 14% is a regime possible for fast neutron fixation. Starting with a volumetric amount of a hydrogen-containing substance of more than 5%, the appearance of fast neutrons can already be detected. When the amount of hydrogen-containing substances is more than 14%, there is practically no registration.

Сигналы с фотоприемников передают в информационно аналитический центр, где фиксируют изменение общего фона радиации при изъятии источника ионизирующего излучения или повышение уровня радиации и ее качественный состав.The signals from the photodetectors are transmitted to an information-analytical center, where they record a change in the general background of radiation when a source of ionizing radiation is removed or an increase in the level of radiation and its qualitative composition.

Claims

A container with a security alarm system containing on-board sensors, equipped with a navigation system and a communication system with a security alarm system and an information-analytical center, characterized in that the security alarm system is equipped with a monoblock or an assembly of at least three sensors made in the form of optical converters of thermal neutrons, fast neutrons and gamma radiation with a spectroscopic fiber connected to an optical fiber, at the ends of which photodetectors connected to about the match pattern, the information processing unit and the antenna, a monoblock or assembly is covertly installed in the container, the thermal neutron converter containing one of ⁶ LiFZnS: Ag or Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁵⁷ Gd ₂ O ₂ S: Tb, or ¹⁰ BZnS: Ag, the fast neutron converter is made in the form of a polystyrene plate, and the gamma radiation converter is made of a spectrometric crystal plate from one of the following materials: NaJ (Tl), CsJ (Na), BaF ₂ , LaCl ₃ (Се).