RU71451U1 - TWO-ORDER RADIATION DETECTOR - Google Patents

TWO-ORDER RADIATION DETECTOR Download PDF

Info

Publication number
RU71451U1
RU71451U1 RU2007130504/22U RU2007130504U RU71451U1 RU 71451 U1 RU71451 U1 RU 71451U1 RU 2007130504/22 U RU2007130504/22 U RU 2007130504/22U RU 2007130504 U RU2007130504 U RU 2007130504U RU 71451 U1 RU71451 U1 RU 71451U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
photodiodes
scintillating
registration
radiation
Prior art date
Application number
RU2007130504/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Иванович Микеров
Евгений Петрович Боголюбов
Александр Павлович Кошелев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Priority to RU2007130504/22U priority Critical patent/RU71451U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU71451U1 publication Critical patent/RU71451U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области регистрации излучений радиационными методами. Техническим результатом является расширение энергетического диапазона регистрации проникающих излучений и их видов, повышение эффективности сбора света, возникающего в сцинтилляторе при прохождении через него ионизирующей частицы и его транспортировки к фотодиодам, повышение пространственного разрешения регистрации. Технический результат достигается тем, что блок выполнен в виде сцинтиллирующей пластины с закрепленными на ней на разных плоскостях рядами светопереизлучающих волокон, расположенных перпендикулярно друг другу, а фотодиоды светопереизлучающих волокон расположены на торцах пластины и подключены к схеме регистрации с выходным регистром. 1 н.п.ф. 1 з.п.ф 2 илл.The utility model relates to the field of radiation registration by radiation methods. The technical result is to expand the energy range of registration of penetrating radiation and their types, increase the efficiency of collection of light arising in the scintillator when an ionizing particle passes through it and transport it to photodiodes, increase the spatial resolution of registration. The technical result is achieved by the fact that the block is made in the form of a scintillating plate with rows of light-emitting fibers fixed perpendicular to each other fixed on it on different planes, and the photodiodes of the light-emitting fibers are located at the ends of the plate and connected to the registration circuit with an output register. 1 n.p.f. 1 cpf 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области регистрации излучений радиационными методами и может быть использовано для дефектоскопии изделий в производственных и полевых условиях, а также для обнаружения источника ионизирующего излучения на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах и т.д.The utility model relates to the field of radiation registration by radiation methods and can be used for flaw detection of products under industrial and field conditions, as well as for detecting a source of ionizing radiation at checkpoints, railway stations, airports, customs services, etc.

Известен детектор нейтронов, содержащий волоконный модуль, собранный из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических волокон, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и электронно-оптическую систему регистрации оптического излучения, выходящего из торцов этих волокон, электронно-оптическая система содержит фотоприемники. Патент США №4942302, МПК: G01Т 3/06, 1990 г.Known neutron detector containing a fiber module, assembled from layers of polymer scintillating optical fibers, stacked alternately in two mutually perpendicular directions, and an electron-optical system for recording optical radiation emerging from the ends of these fibers, the electron-optical system contains photodetectors. U.S. Patent No. 4,942,302, IPC: G01T 3/06, 1990

Указанное устройство имеет низкую эффективность, т.к. не обеспечивает двух координатную регистрацию протонов отдачи с пробегом меньше поперечного сечения одиночного волокна; а также имеет ограничения по количеству волокон в слое и числу слоев, накладываемые числом используемых фотоприемников. Устройство имеет ограниченное пространственное разрешение, определяемое сечением волокна.The specified device has low efficiency, because does not provide two coordinate registration of recoil protons with a range less than the cross section of a single fiber; and also has restrictions on the number of fibers in the layer and the number of layers imposed by the number of photodetectors used. The device has a limited spatial resolution, determined by the cross-section of the fiber.

Известен детектор нейтронов, выполненный в виде блока из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических элементов, уложенных попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, содержащий электронно-оптическую систему регистрации оптического излучения, выходящего из торцов этих волокон.Known neutron detector, made in the form of a block of layers of polymer scintillating optical elements, stacked alternately in two mutually perpendicular directions, containing an electron-optical system for recording optical radiation emerging from the ends of these fibers.

Торцы волокон расположены в плоскостях граней волоконного параллелепипеда, образуемого слоями волокон, а электронно-оптическая система выполнена в виде позиционно-чувствительных фотоприемников, оптически сопряженных с соответствующими гранями волоконного The ends of the fibers are located in the planes of the faces of the fiber parallelepiped formed by the layers of fibers, and the electron-optical system is made in the form of position-sensitive photodetectors that are optically paired with the corresponding faces of the fiber

параллелепипеда. Диаметр волокон равен половине длины свободного пробега протона отдачи в материале волокна.parallelepiped. The diameter of the fibers is equal to half the mean free path of the recoil proton in the fiber material.

Электронно-оптическая система содержит подсистемы, в которые введены полупрозрачные пластины для ответвления оптической мощности на быстродействующие приемники. Патент Российской Федерации №2119178, МПК: G01Т 3/06, 1998 г.The electron-optical system contains subsystems into which translucent plates are introduced for branching optical power to high-speed receivers. Patent of the Russian Federation No. 2119178, IPC: G01T 3/06, 1998

Детектор нейтронов сложен для реализации, имеет низкую эффективность, низкое пространственное разрешение, предназначен для регистрации быстрых нейтронов, не позволяет идентифицировать излучение и определять направление излучения. Размеры элементов ограничены и представляют собой волокна, с поперечным размером не более 1 мм.The neutron detector is difficult to implement, has low efficiency, low spatial resolution, is designed to detect fast neutrons, does not allow to identify radiation and determine the direction of radiation. The sizes of the elements are limited and are fibers with a transverse size of not more than 1 mm.

Известен многослойный детектор, выполненный в виде блока из слоев полимерных сцинтиллирующих оптических элементов, изготовленных из набора материалов, плотность которых монотонно возрастает от первого ряда к последнему слою и фотоприемники.Known multilayer detector, made in the form of a block of layers of polymer scintillating optical elements made of a set of materials, the density of which increases monotonically from the first row to the last layer and photodetectors.

Рекламный листок Института физики твердого тела Российской Академии Наук, Черноголовка, Московской области. 2005 г. «Антитеррористические просвечивающие установки для экспрессного выявления взрывчатых веществ».A handout of the Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Moscow Region. 2005. "Anti-terrorism translucent installations for the rapid detection of explosives."

Недостатком такого детектора и установки в целом является необходимость получения изображения скрытых предметов при просвечивании рентгеновским излучением конкретных предметов в явочном порядке. Детектор предназначен для регистрации лишь одного типа излучения, а именно, рентгеновского и не может регистрировать нейтронное излучение.The disadvantage of such a detector and the installation as a whole is the need to obtain images of hidden objects when x-rayed by radiation of specific objects in an explicit manner. The detector is designed to detect only one type of radiation, namely, x-ray and cannot detect neutron radiation.

Известен координатно-чувствительный детектор, содержащий блок из водородосодержащих сцинтиллирующих оптических элементов, уложенных рядами попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и фотоприемники. В детекторе сцинтиллирующие оптические элементы выполнены в виде стержней с прямоугольным сечением, на одной из граней Known coordinate sensitive detector containing a block of hydrogen-containing scintillating optical elements, stacked in rows alternately in two mutually perpendicular directions, and photodetectors. In the detector, scintillating optical elements are made in the form of rods with a rectangular cross section, on one of the faces

каждого стержня выполнены пазы, в пазах размещены сцинтиллирующие волокна, на торцах волокон расположены фотодиоды, фотодиоды обеспечены выводами для соединения со схемами регистрации сцинтилляционных вспышек. Патент Российской Федерации на полезную модель №54440, МПК: G01Т 3/06, 2006 г. Прототип.grooves of each rod are made, scintillating fibers are placed in the grooves, photodiodes are located at the ends of the fibers, photodiodes are provided with leads for connection with scintillation burst detection circuits. Patent of the Russian Federation for utility model No. 544440, IPC: G01T 3/06, 2006. Prototype.

Прототип обладает сравнительно низкой технологичностью (обработка каждого отдельного стержня, выполнение в нем канавок и т.п.) изготовления детектора и низким пространственным разрешением, определяемым сечением стержня.The prototype has a relatively low manufacturability (processing of each individual rod, making grooves in it, etc.) of manufacturing the detector and low spatial resolution, determined by the cross section of the rod.

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

Задачей изобретения является разработка технологичного детектора ионизирующих излучений для визуализации пространственного распределения плотности потока ионизирующих излучений с улучшенными свойствами: повышенной эффективностью и пространственным разрешением, стабильностью, механической прочностью, сроком службы. Разработка детекторов практически любой площади, не требующих высоковольтного питания, специальных помещений и т.п.The objective of the invention is to develop a technologically advanced detector of ionizing radiation to visualize the spatial distribution of the flux density of ionizing radiation with improved properties: increased efficiency and spatial resolution, stability, mechanical strength, and service life. Development of detectors of almost any area that do not require high-voltage power, special rooms, etc.

Техническим результатом является расширение энергетического диапазона регистрации проникающих излучений и их видов, повышение эффективности сбора света, возникающего в сцинтилляторе при прохождении через него ионизирующей частицы и его транспортировки к фотодиодам, повышение пространственного разрешения регистрации ионизирующей частицы.The technical result is to expand the energy range of registration of penetrating radiation and their types, increase the efficiency of collection of light arising in the scintillator when an ionizing particle passes through it and transport it to photodiodes, increase the spatial resolution of registration of an ionizing particle.

Технический результат достигается тем, что в двухкоординатном детекторе, содержащем блок сцинтиллирующих оптических элементов с фотодиодами, снабженными выводами для соединения со схемами регистрации сцинтилляционных вспышек, блок выполнен в виде, по крайней мере, одной сцинтиллирующей пластины с закрепленными на ней на разных плоскостях рядами светопереизлучающих волокон, The technical result is achieved by the fact that in a two-coordinate detector containing a block of scintillating optical elements with photodiodes equipped with leads for connection with scintillation flash detection circuits, the block is made in the form of at least one scintillating plate with rows of light-emitting fibers fixed to it on different planes ,

расположенных перпендикулярно друг другу, а фотодиоды светопереизлучающих волокон расположены на торцах пластины и подключены к схеме регистрации с выходным регистром.located perpendicular to each other, and the photodiodes of the light-emitting fibers are located at the ends of the plate and connected to the registration circuit with the output register.

Двухкоординатный детектор содержит не менее двух пар сцинтиллирующих пластин с закрепленными рядами светопереизлучающих волокон, расположенных перпендикулярно друг другу, с возможностью с плоско-параллельного перемещения последующей пары относительно предыдущей пары с шагом не превышающим диаметра светопереизлучающего волокна.A two-coordinate detector contains at least two pairs of scintillating plates with fixed rows of light-emitting fibers located perpendicular to each other, with the possibility of plane-parallel movement of the next pair relative to the previous pair with a step not exceeding the diameter of the light-emitting fiber.

Сущность поясняется на фиг.1 и 2.The essence is illustrated in figures 1 and 2.

На фиг.1 представлена схема двухкоординатного детектора, где:Figure 1 presents a diagram of a two-coordinate detector, where:

1 - пластины сцинтиллятора, 2 - фотоприемные устройства, 3 - светопоглощающий слой (пластина), расположенный между пластинами.1 - scintillator plates, 2 - photodetectors, 3 - light-absorbing layer (plate) located between the plates.

На фиг.2 представлена схема двухкоординатного детектора, где;Figure 2 presents a diagram of a two-coordinate detector, where;

1 - пластины сцинтиллятора поперечным размером D,1 - scintillator plates with a transverse dimension D,

2 - фотоприемные устройства (фотодиоды), 4 - примеры направления движения ионизирующей частицы.2 - photodetector devices (photodiodes), 4 - examples of the direction of movement of the ionizing particle.

Рассмотрим работу устройства на примере координатно-чувствительного детектора из одной пластины.Consider the operation of the device using the example of a coordinate-sensitive detector from one plate.

Однокоординатный координатно-чувствительный детектор состоит из сцинтиллирующей пластины 1, фотодиодов 2, расположенных по торцам пластины, и электронной платы с выходным регистром (на фигурах плата не показана).The one-coordinate coordinate-sensitive detector consists of a scintillating plate 1, photodiodes 2 located at the ends of the plate, and an electronic board with an output register (the board is not shown in the figures).

Материал пластины сцинтиллятора 1 как светосборника прозрачен для света.The material of the scintillator plate 1 as a light collector is transparent to light.

При прохождении через пластины сцинтиллятора 1 ионизирующей частицы сигнал возникает в нескольких ближайших фотодиодах 2, количество которых определяется количеством рожденных фотонов. Определение координаты сцинтилляционной вспышки проводят на When an ionizing particle passes through the plates of the scintillator 1, the signal appears in several nearby photodiodes 2, the number of which is determined by the number of photons generated. The determination of the coordinates of the scintillation flash is carried out on

основании сравнения амплитуд сигналов поступивших с различных фотодиодов 2 и нахождения центра тяжести пространственного распределения этих сигналов.based on a comparison of the amplitudes of the signals received from various photodiodes 2 and finding the center of gravity of the spatial distribution of these signals.

Фотодиоды 2 подключены к электронной плате, которая при поступлении сигнала с фотодиода 2 вырабатывает аналоговый сигнал, оцифровывает его и заносит в выходной регистр с указанием времени прихода, номера светопереизлучающего волокна 4 и амплитуды его сигнала.Photodiodes 2 are connected to an electronic board, which, when a signal is received from photodiode 2, generates an analog signal, digitizes it and enters it into the output register with the arrival time, the number of light-emitting fiber 4 and the amplitude of its signal.

Материал сцинтиллирующих пластин 1 для регистрации тепловых нейтронов представляет собой литий-6 содержащее сцинтиллирующее стекло.The material of the scintillating plates 1 for detecting thermal neutrons is lithium-6 containing scintillating glass.

Материал сцинтиллирующих пластин 1 для регистрации заряженных частиц представляет собой сцинтиллирующее стекло или пластмассовый сцинтиллятор. Материал сцинтиллирующих пластин 1 для регистрации гамма излучения представляет собой сцинтиллирующее стекло, пластмассовый сцинтиллятор или пластины из NaI(Tl) с выходными окнами из стекла.The material of the scintillating plates 1 for recording charged particles is a scintillating glass or a plastic scintillator. The material of the scintillation plates 1 for detecting gamma radiation is a scintillating glass, a plastic scintillator, or NaI (Tl) plates with glass exit windows.

Для повышения пространственного разрешения однокоординатный координатно-чувствительный детектор выполнен из нескольких слоев. Причем смежные слои выполнены с возможностью их плоско-параллельного перемещения относительно друг друга. Пространственная координата определяется из анализа амплитуд сигналов, поступивших с различных сцинтиллирующих пластин 1 и фотодиодов 2 координатно-чувствительного детектора в целом.To increase spatial resolution, a single-coordinate coordinate-sensitive detector is made of several layers. Moreover, adjacent layers are made with the possibility of their plane-parallel movement relative to each other. The spatial coordinate is determined from an analysis of the amplitudes of the signals received from various scintillating plates 1 and photodiodes 2 of the coordinate-sensitive detector as a whole.

Шаг, на который один слой смещен относительно другого, меняют в зависимости от числа слоев в пределах от 0 до размера D пластины сцинтиллятора 1, или разбрасывают по закону случайных чисел в указанных пределах.The step by which one layer is shifted relative to the other is changed depending on the number of layers ranging from 0 to size D of the scintillator plate 1, or scattered according to the law of random numbers within the specified limits.

Для определения двух координат места пересечения ионизирующей частицей регистрирующего устройства его выполняют из двух идентичных To determine the two coordinates of the intersection of the ionizing particle of the recording device, it is made of two identical

однокоординатных детекторов с взаимно перпендикулярным расположением фотодиодов 2, каждый из которых работает, как описано выше. Как известно светопереизлучающие волокна обеспечивают эффективный сбор света, возникающего в сцинтиллирующей пластине 1 при прохождении ионизирующей частицы и транспортировке света к фотодиодам 2.single-axis detectors with mutually perpendicular arrangement of photodiodes 2, each of which works as described above. As is known, light-emitting fibers provide an efficient collection of light arising in the scintillating plate 1 during the passage of an ionizing particle and the transport of light to photodiodes 2.

Поэтому для упрощения конструкции в целом и для повышения эффективности регистрации ионизирующих частиц пластины сцинтиллятора 1 снабжены светопереизлучающими волокнами (на фигурах не показаны).Therefore, to simplify the design as a whole and to increase the efficiency of registration of ionizing particles, the scintillator plates 1 are equipped with light-emitting fibers (not shown in the figures).

Для уменьшения потерь света в пластине сцинтиллятора 1 светопереизлучающие волокна с пластиной сцинтиллятора 1 сцинтиллятора соединяют с помощью оптического контакта (клея) - иммерсионной среды с близким (или промежуточным для материалов волокна, сцинтиллятора, выходного окна сцинтиллятора) коэффициентом преломления.To reduce light losses in the plate of the scintillator 1, the light-emitting fibers with the plate of the scintillator 1 of the scintillator are connected using optical contact (glue) - an immersion medium with a close (or intermediate for fiber materials, scintillator, scintillator exit window) refractive index.

Наличие на пластине сцинтиллятора 1 светопереизлучающих волокон позволило изготовить простейший двухкоординатный детектор излучений с расположением светопереизлучающих волокон на обеих сторонах пластины сцинтиллятора 1.The presence of light-emitting fibers on the scintillator plate 1 made it possible to produce a simple two-coordinate radiation detector with the arrangement of light-emitting fibers on both sides of the scintillator plate 1.

Claims (2)

1. Двухкоординатный детектор, содержащий блок сцинтиллирующих оптических элементов с фотодиодами, снабженными выводами для соединения со схемами регистрации сцинтилляционных вспышек, отличающийся тем, что блок выполнен в виде, по крайней мере, одной сцинтиллирующей пластины с закрепленными на ней на разных плоскостях рядами светопереизлучающих волокон, расположенных перпендикулярно друг другу, а фотодиоды светопереизлучающих волокон расположены на торцах пластины и подключены к схеме регистрации с выходным регистром.1. A two-coordinate detector containing a block of scintillating optical elements with photodiodes equipped with leads for connecting to scintillation burst registration circuits, characterized in that the block is made in the form of at least one scintillating plate with rows of light-emitting fibers fixed to it on different planes, located perpendicular to each other, and the photodiodes of the light-emitting fibers are located at the ends of the plate and connected to the registration circuit with the output register. 2. Двухкоординатный детектор по п.1, отличающийся тем, что он содержит не менее двух пар сцинтиллирующих пластин с закрепленными рядами светопереизлучающих волокон, расположенных перпендикулярно друг другу, с возможностью с плоско-параллельного перемещения последующей пары относительно предыдущей пары с шагом, не превышающим диаметра светопереизлучающего волокна.
Figure 00000001
2. The two-coordinate detector according to claim 1, characterized in that it contains at least two pairs of scintillating plates with fixed rows of light-emitting fibers located perpendicular to each other, with the possibility of plane-parallel movement of the next pair relative to the previous pair in increments not exceeding the diameter light emitting fiber.
Figure 00000001
RU2007130504/22U 2007-08-09 2007-08-09 TWO-ORDER RADIATION DETECTOR RU71451U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130504/22U RU71451U1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 TWO-ORDER RADIATION DETECTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130504/22U RU71451U1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 TWO-ORDER RADIATION DETECTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU71451U1 true RU71451U1 (en) 2008-03-10

Family

ID=39281413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130504/22U RU71451U1 (en) 2007-08-09 2007-08-09 TWO-ORDER RADIATION DETECTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU71451U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532241C1 (en) * 2013-05-15 2014-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Monolithic rapid coordinate detector of ionising particles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532241C1 (en) * 2013-05-15 2014-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Monolithic rapid coordinate detector of ionising particles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150028218A1 (en) Radiation detector
KR20190058193A (en) Muon detector and muon detecting system having the same
RU92970U1 (en) SCINTILLATION DETECTOR
RU71451U1 (en) TWO-ORDER RADIATION DETECTOR
RU2408902C1 (en) Two-dimensional detector
JPH09318757A (en) Radiation detector
RU2353952C1 (en) Two-dimensional detector of radiations
RU65248U1 (en) MULTILAYER COORDINATE DETECTOR
RU2351954C2 (en) Coordinate-sensitive detector
RU2377598C2 (en) Scintillation detector
RU65247U1 (en) SCINTING DETECTOR
RU2371740C1 (en) Hodoscope
RU2408905C1 (en) Scintillation detector
RU65245U1 (en) SINGLE-ORDER DETECTOR
RU65246U1 (en) COORDINATE DETECTOR
Wengrowicz et al. Neutron detection module based on Li-glass scintillator and array of SiPMs
JP2012242369A (en) Radiation detector
RU2366980C1 (en) Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons
RU65249U1 (en) LIGHT DETECTOR
Gilboy et al. Industrial radiography with cosmic-ray muons: A progress report
RU2354995C1 (en) Two-dimensional prism detector
RU2308740C1 (en) Method of detecting source of penetrating radiation
EP3270186B1 (en) Neutron detector with a tracking unit
RU71452U1 (en) TWO-ORDINARY PRISMATIC DETECTOR
RU100297U1 (en) TWO-ORDER DETECTOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090810