SU723906A1 - Дозиметр быстрых нейтронов - Google Patents

Abstract

Применение магнитодиода в ка-

Description

Насто щее изобретение относитс  к технике измерени   дерных излучеHyftj а точнее к дозиметрам потоков быстрых нейтронов, например, атомных реакторов.

Широкое развитие  дерной физики и атомной энергетики, все развивающеес  применение в народном хоз йстве различных видов ионизирующих излучений поставили достаточно сложную задачу измерени  величин, характеризующих эти излучени . Многообразие источников излучени  по их виду, потоку и энергетическому спектру породило большое количество различных методов и приборов дозиметрии, как правило , дополн ющих друг друга. Этим методам и приборам посв щена обширна  литература. Нар ду с химическими фотографическими, активационными и другими дозиметрами в последнее врем  шире стали.примен тьс  устройства с использованием полупроводниковых детекторов.

Эти методы и приборы на их основе посто нно совершенствуютс  и позвол ют успешно решать все усложн ющеес  задачи современной дозиметрии ионизирующих излучеш-ш. Однако, все они достаточно сложны; либо требуют проведени  дистанционных измерений (как калориметрические или с помощью полупроводниковых детекторов), либо обуславлившот наличие достаточно дорогосто щей и сложной специальной измерительной аппаратуры (активациоиные)

В то же врем  существует широкий класс задач дозиметрии, при которых дл  известного типа излучени  и его спектрального состава требуетс  лишь определить величину поглощенной или экспозиционной дозы. Именно такого рода задачи возникают, например, при исследовании радиационного вли ни  на полупроводники и полупроводниковые приборы. Так при исследовании воздейст;8и  быстрых нейтронов реактора обычно вместе с исследуемыми образцами облучают какой-либо активационньш индикатор (чаще сера - S) и по измерени м его наведенной активности цассчитывают дозу облучени . Как указьшалось , такой, способ достаточно трудоемок, требует специализированного измерительного оборудовани .

Целью насто щего изобретени   вл етс  упрощение измерени  потоков быстрых нейтронов.

Эта цель достигаетс  применением известного магнитодиода в качестве дозиметра быстрых нейтронов.

Известно, что рабочий участок пр мой ветви вольт-амперной характеристики магнитодиода с базой п-типа описываетс  выражени ми:

I I, ехр();

b+chd/L,.,1 chd/L .

5b+1 с (b+i) thd/2L

121) (U,(itx

HbTTf lp F TP г

где и - пр мое посто нное напр же0 ние, приложенное к магнитодиоду;

Ъ - отношение подвижностей свободных электронов и свободных дырок;

5 Cj - посто нна  дл  данной температуры . Т величина; ро - удельное сопротивление исходного материала базы ди ода;

0 - врем  жизни дырок, инжектированных в п-базу.. Очевидно, что в случае expd/L 1

1 d b+1 , / е«г ехр - и е - d/L

3S Така  сильна  (двойна ) экспоненциальна  зависимость тока от отношени  d/L определ ет высокую чувствительность пр мой ветви ВАХ к воздействию магнитного.пол , которое несколько уменьшает подвижность неосновных носителей , тем самым уменьша  диффузионную длину неосновных носителей - L.

К насто щему времени в результате 45 многочисленных исследований, посв щенных изучению вли ни  ионизирующе- го излучени  различных видов на полупроводник{1 и полупроводниковые приборы , достаточно хорошо известны за5о коны изменени  их наиболее важньк

электрофизических параметров, Подроб1-1ЫЙ анализ характера изменени  пр мой ветви магнитодиода под действием быстрых нейтронов с учетом их вли ни  КСНа врем  жизни неосновных носитеll J

лей, удельное сопротивление базы и подвижность носителей показал, что основную роль играет уменьшение времени жизни неосновных носителей. 3 Исследовани  показьшают, что в широком диапазоне доз быстрьк ней нов изменени  времени жизни подчи н ютс  закону 1/Т 1/Г„ + БАХ магнитодиода Из выражени  дл  следует, что Лг , Ь+ Очевидно, что L Ь„лГн IT 1 1 Учитыва ,что СоК.Ф с d/L «(4 (иОбозначив d СоКг К, - -2Окончательно получим и и(1+к,Ф) , где Ujj - пр мое падение напр жени  на магнитодиоде до облуче ни  ; К - некотора  посто нна  вели чина, завис ща  от исходного значени  времени жиз неосновных носителей в ба магнитодиода и коэффициен радиационного изменени  в мени жизни К. Следует отметить, что величина зависит от вида ионизирующего излу ни  и исходного полупроводникового материала. . Исход  из вышеизложенного, очевидно , что дл  измерени  потока бы рых нейтронов необходимо замерить пр ное напр жение на магнитодиоде при заданном пр мом токе до и посл облучени , а затем рассчитать дозу по форг- уле ( « ). Значение коэффици ента находитс  предварительно при либровке, предлагаемых дозиметров. Разносторонн   экспериментальна  п верка возможностей п едлагаемого д . зиметра подтвердила его преимущества по отношению к аналогам . 6 Дозиметрическа  характеристика 1-5меет линейньш характер в диапазоне ,ч до (2-т 4)-10 н/см . Чувствитель-ность однотипных, магнитодиодов к быстрым нейтронам реактора незначительно измен лась от образца к образцу, значение Kjj составл ло при начальном напр жении около 12-15 В. (Калибровка дозиметров производилась по серным индикаторам, т.е. учитывались нейтроны с энергией более 3 Мэв, облучение проводилось в атомном реакторе водо-вод ного типа). Очевидно, что предлагаемые дозиметры обладают высокой чувствительностью , дл  измерени  дозы облучени  необходима простейша  измерительна  аппаратура (миллиамперметр, вольтметр , источник питани ), расчет дозы облучени  производитс  по простейшю формулам. Кроме того, изменени  пр мой ветви ВАХ магнитодиода, вызванные быстрыми нейтронами, при комнатнык температурах практически не завис т от времени, что позвол ет производить расчеть и измерени  доз как сразу же после облучени , так и в любое другое врем , удобное дл  исследовател . Применение известного магнитодиода в качестве дозиметра потока быстрых нейтронов, например, атомного реактора, стало возможным благодар  обнаруженной авторами линейной завис1-1мости пр мого падени  напр жени  на образце при заданном значении пр мого тока от дозы быстрых нейтронов, а также благодар  обнаруженной авторами высокой чувствительности пр мой ветви ВАХ магнитодиодов к воздействию быстрьк нейтронов. Предложение использовать известный магнитодиод как дозиметр потока быстрых нейтронов имеет пpeи тyIцecтвa,, так как этот дозиметр прост по устройству , не требует дл  проведени . измерений никакой специализированной измерительной аппаратуры, расчет дозы производитс  по простейцпФ формулам .Он может примен тьс  придозимет :. рии потоков быстрых нейтронов в периферийных каналах атомных реакторов ,мало-мощных источников нейтронов,когда дозиметри  с помощью активационныхдетекторов требует больших временэкспозипии. Использование магннтодиода в каестве дозиметра быстрых нейтронов озволит уменьшить расходы на приобре57239066

тение специализированной измеритель-ров, упростит и убыстрит процесс докой аппаратуры дл  измерени  наведен-зиметрии, что даст экономию в народной активности активационных доэимет-ном хоз йстве.

Ч