RU9071U1 - Электролюминесцентный блок детектирования ионизирующего излучения - Google Patents

Abstract

Электролюминесцентный блок детектирования ионизирующего излучения, содержащий электролюминесцентный газонаполненный детектор фокусирующей системой, на противоположных торцах вакуумплотного корпуса которого в направлении распространения излучения расположены входное и выходное окна, оптически соединенный с выходным окном детектора фотоэлектронный преобразователь, электрически соединенный с системой обработки сигнала, подключенной к устройству стабилизации параметров тракта с источником импульсного реперного сигнала, выполненным в виде светодиода со световодом и закрепленным на торце корпуса детектора, противоположном выходному окну, отличающийся тем, что в устройство стабилизации дополнительно введено два источника импульсного реперного сигнала, выполненные в виде светодиодов со световодами и закрепленные на торце корпуса детектора, противоположном выходному окну, источники реперного сигнала расположены симметрично и снабжены средствами индивидуальной регулировки интенсивности свечения.

Description

Предлагаемая полезная модедь относится к устройствам для преобрасзования и регистрации ионизирующего излучения, например мягкого рентгеновского излучения, в импульсы напряжения, использующим электролюминесценцию находящихся в электростатическом поле инертных газов с последующей регистрацией образовавшихся световых импульсов методами,традиционными для сцинтилляционных детекторов.В состав такого преобразователя входят электролюминесцентный газонаполненный детектор и Фотоэлектронный преобразователь -Предлагаемый блок детектирования может быть использован для исследования источников излучения и материалов методами как структурного, так и спектрального анализаИзвестно,что одним из существенных недостатков сцинтилляционных блоков детектирования является наличие дрейфа рабочей точки, основ ной вклад в который вносит используемый в них Фотоэлектронный умножитель(ФЭУ)-Дрейф рабочей точки,то есть изменение положения пика амплитудного распределения импульсов соответствующего кванту определенной энергии на щкале анализатора импульсов с течением времени,приводит к ухудщению энергетического разрещения блока детектирования и,следовательно,к снижению точности и чувствительности регистрации.Для стабилизации рабочей точки детектора используют опорный сигнал,как правило,от реперного источника/1 , 2/ Например, в устройстве,содержащем источник возбуждающего излучения,источник Флуоресцентного излучения и блок детектирования, в котором твердотельный сцинтиллятор и фЭУ оптически соединены между собой и помещены в цилиндрический коллиматор,коллиматор снабжен вкладышем с выполненным в нем реперным каналом,установ ленным таким образом, чтобы обеспечить возможность регистрации возбуждающего излучения блоком детектирования-В этом устройстве источником реперного сигнала для стабилизации блока детектирования является источник возбуждающего рентгеновского излучения, а регистрируемым излучением - рентгеновское Флуоресцентное излучение исследуемого материала-В качестве реперного сигнала используется пик амплитудного распределения источника возбуждающего излучения-Регистрируют амплитудное распределение исследуемого флуоресцентного излучения материала и амплитудное распределение возбуждающего излучения известной энергии/2/Однакоfв такой устройстве конструктивно обеспеченные условия регистрации реперного и исследуемого излучений неодинаковы что не позволяет эффективно стабилизировать рабочую точку детектора.Крона того снижается чувствительность регистрации в диапазоне энергий исследуеиого излучения из-за наложения низкоэнергетической подставки реперного пика аиплитудного распределения в случае его расположения выше по шкале энергий.

Наиболее близкий аналогои предлагаемой полезной модели является злектролюминесиентный блок детектирования содержащий электролюминесцентный газонаполненный детектор с Фокусирующей системой на противоположных торцах вакуумплотного корпуса которого в направлении распространения излучения расположены входное и выходное окна,оптически соединенный с выходным окном детектора фотоэлектронный преобразователь - выполненный в виде Фотоэлектронного умножителя ФЭУ)) электрически соединенный с системой обработки сигнала(подключенной к устройству стабилизации параметров тракта с источником импульсного реперного сигнала выполненным в виде светодиода со световодом и закрепленным на торце корпуса детектора«противоположном выходному окнуВ этом блоке детектирования устройство стабилизации параметров управляет коэффициентом преобразования в системе обработки сигнала и обеспечивает компенсацию изменения коэффициента преобразования фЭУ.На время прохождения реперного сигнала выход системы обработки закрыт поэтому в амплитудном спектре зарегистрированных сигналов отсутствуют какие-либо признаки реперных импульсов/3/.

Однако из-за поверхностной неоднородности чувствительности Фотокатода ФЭУ и его неравномерной усталостности при регистрации излучения различной интенсивности, такая конструкция блока детектирования не обеспечивает надежной стабилизации параметров особенно в случае резких перепадов регистрируемых интенсивностей что типично например1для порошковой диФрактометрии.Достигнутая степень компенсации изменения положения рабочей точки детектора не удовлетворяет жестким требованиям к стабильности положения амплитудного спектра при использовании электролюминесцентного блока детектирования не только в рентгеноспектральном но и в рентгеноструктурном анализе.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения стабильности положения амплитудного спектра во всем диапазоне регистрируемых электролюминесцентным блоком детектирования интенсив ностей излучения.

Осуществление предложенного технического решения позволяет эффективно использовать электролюминесцентный блок детектирования « обладающий высокими аналитическими параметрами«не только в

--,

структурном,но и в спектральной анализе источников ионизирующего излучения.

Поставленную задачу решает предлагаеный злектролюнинесцентный ёлок детектирования ионизирующего излучения содержащий электролюиинесцентный газонаполненный детектор с Фокусируютцей систеной, на противоположных торцах вакуумплотного корпуса которого в направлении распространения излучения расположены входное и выходное окна оптически соединенный с выходным окнон детектора фотоэлектронный преобразователь электрически соединенный с системой обработки сигнала 7подключенной к устройству стабилизации параметров тракта с источникон импульсного реперного сигнала,выполненный в виде светодиода со световодом и закрепленным на торце корпуса детектора противоположной выходному окну причем в устройство стабилизации дополнительно введено два источника импульсного реперного сигнала,выполненные в виде светодиодов со световодами и закрепленные на торце корпуса детектора(Противоположном выходному окну источники реперного сигнала расположены симметрично и снабжены средствами индивидуальной регулировки интенсивности свеченияВ отличие от наиболее близкого аналога ч в предлагаемом блоке детектирования в устройство стабилизации дополнительно введено два источника импульсного реперного сигнала выполненные в виде светодиодов со световодами и закрепленные на торце корпуса детектора (Противоположном выходнсну окну источники реперного сигнала расположены симметрично и снабжены средствами индивидуальной регулировки интенсивности свеченияНа фиг - 1 схематически показан электролюкинесцентный блок детектирования мягкого рентгеновского излучения в качестве одного из вариантов осухаествления предлагаемой полезной моделиНа фиг-2 показано расположение источников реперного сигнала в электролюминесцентном блоке детектированияЭлектролюминесцентный блок детектирования изображенный на фиг -1 содержит электролюминесцентный детектор 1 в вакуумплотном цилиндрическом корпусе 2 оптически соединенный с ним Фотоумножитель (фЭУ) 3 электрически ооединенный с системой 4 обработки сигнала подключенной к устройству (на Фиг - 1 не обозначено) стабилизации параметров тракта-Блок детектирования заключен в кожух на котором расположены разъем цепей питания и сигнальный коаксиальный раз-ьем (на Фиг. 1 не показаны)-На торцах корпуса 2 расположены плоское входное окно 5 из бериллия(Be)прозрачное для регистрируемого излучения и плоское выходное окно 6 из кристаллического обладающее малым поглощением в области вакуумного уль о

траФиолета-Корпус 2, наполненный чистый ксеноном (Хе), разделен электродами 7 и 8,выполненными в виде плоских сеток на две области : область 9 поглощения и область 10 электролюминесценции.В области 9 поглощения размещена Фокусирующая система 11 выполненная в виде цилиндрического электрода-Устройство стабилизации содержит три источника 12 импульсного реперного сигнала,выполненные в виде светодиодов со световодами,подключенные к источнику 13 импульсного напряжения со средствами индивидуальной регулировки величины выходного напряжения для каждого светодиода,и схему 14 обработки реперного сигнала- Светодиоды 12а 126 и 12в расположены симметрично и закреплены на Фланце входного окна 5 детектора 1 (см-Фиг-2)Электролюминесцентный блок детектирования,изображенный на фиг -1 и фиг.2,работает следующий образом-Под воздействием рентгеновского излучения5попадающего в детектор 1 через входное окно 5,в области 9 поглощения образуются свободные электроны,которые дрейфуют к области Ю электролюминесценции в электростатическом поле между входным окном 5 и электродом 7-При этом общее число образовавщихся электронов несет информацию об энергии рентгеновского кванта-Электростатическое поле Фокусирующего электрода 11 по мере дрейфа концентрирует образовавшиеся электроны в малой области на оси детектора 1-Б области 10 под действием электростатического поля между электродами 7 и В возникает электролюминесценция газа с излучением квантов света в ультрафиолетовом диапазоне длин волн-Через выходное окно 6 свет попадает на плоский фотокатод фЭи 3,где преобразуется в импульсы тока,амплитуда которых пропорциональна энергии кванта рентгеновского излучения-С выхода ФЭУ 3 импульсы тока подаются на вход системы 4 обработки сигнала,в которой усиливаются с помощью зарядочувствительного усилителя (ЗЧУХна Фиг -1 не показан) и преобразуются с помощью усилителя-Формирователя импульсов(УФИ)(на Фиг -1 не показан) в прямоугольные нормированные по Форме импульсы напряжения,амплитуда которых пропорциональна интегралу по времени) входного тока,т-е- энергии регистрируемых квантов рентгеновского излучения - Полученные на выходе УФИ импульсы являются сигналом преобразования и поступают на выход блока детектирования через сигнальный коаксиальный разп}емДля обеспечения стабильности положения амплитудного спектра на выходе блока детектирования во всем диапазоне регистрируемых интенсивностей излучения на светодиоды 12а,12б и 12в одновременно подаются импульсы напряжения от источника 13,вызывающие в них импульсы света известной энергии в видимом диапазоне электромагнитных волн,которые служат реперными сигналами-Эти световые импульсы без преобразования проходят через детектор 1

- 4 и поступают на Фотокатод ФЭУ 3-Распределение освещенности Фотокатода при регистрации реперного сигнала должно максимально соответствовать распределению освещенности Фотокатода образующемуся при регистрации рентгеновского излучения поскольку возникаютцая в результате преобразования квантов излучения усталость фотокатода зависит от распределения освещенности на его поверхности- В противном случае при изменении интенсивности регистрируемого излучения изменение амплитуды реперного сигнала не будет адекватно изменению амплитуды регистрируемого сигнала-Поэтому интенсивность свечения каждого из светодиодов 12а,12ё и 12в может быть различной и ее величина подбирается индивидуально с помощь регулировки амплитуды импульсов напряжения в источнике 13.В ФЭУ 3 световой реперный сигнал преобразуется в импульс тока который поступает на вход системы 4 обработки сигнала откуда в виде прямоугольных нормированных по Форме импульсов напряжения,поступает на вход схемы 14 обработки реперного сигнала-В схеме 14 производится сравнение амплитуды импульса с заданной величиной опорного стабилизированного напряжения и вырабатывается сигнал рассогласования,который поступает в систему 4 обработки сигнала и изменяет коэффициент преобразования одного из каскадов ЦФИ,компенсируя изменение коэффициента преобразования фЭУ 3 и обеспечивая таким образом стабильность положения амплитудного спектра регистрируемого излученияНа время прохождения реперного сигнала выход системы 4 обработки сигнала закрыт поэтому в амплитудном спектре зарегистрированных сигналов отсутствуют какие-либо признаки реперных импульсов Система 4 обработки сигнала,источник 13 импульсного напряжения и схема 14 обработки реперного сигнала могут быть выполнены известными средствами описанными например в /4/Таким образом в предлагаемом блоке детектирования осуществляется коррекция неоднородности чувствительности Фотокатода ФЭи и его неравномерной усталостности при регистрации излучения различной интенсивности что позволяет эффективно стабилизировать положение амплитудного спектра во всем диапазоне регистрируемых интенсивностей излучения сг „ источники ИНФОРМАЦИИ:

Способ регулирования и устройство автоматической стабилизации дрейфа при исзмерениях излучения. DE,OS Ы 2826484,GO1T 1/17,1979Датчик рентгеноФлуоресцентного анализатораСССР,а-с-Ы 1453278, GO1N 23/223,1989D.A-GogaTiov,A-A-Schul tE,

Mater-Sci-Forum,vols 79-82,1991,p-p-395-398. A-П-Цитович- Ядерная paдиоэ лектроникаИзд- Наука,М-,1967

- 6 ФОРМУЛА

Claims (1)

1. Электролюминесцентный блок детектирования ионизирующего излучения, содержащий электролюминесцентный газонаполненный детектор фокусирующей системой, на противоположных торцах вакуумплотного корпуса которого в направлении распространения излучения расположены входное и выходное окна, оптически соединенный с выходным окном детектора фотоэлектронный преобразователь, электрически соединенный с системой обработки сигнала, подключенной к устройству стабилизации параметров тракта с источником импульсного реперного сигнала, выполненным в виде светодиода со световодом и закрепленным на торце корпуса детектора, противоположном выходному окну, отличающийся тем, что в устройство стабилизации дополнительно введено два источника импульсного реперного сигнала, выполненные в виде светодиодов со световодами и закрепленные на торце корпуса детектора, противоположном выходному окну, источники реперного сигнала расположены симметрично и снабжены средствами индивидуальной регулировки интенсивности свечения.