UA61395A

UA61395A - Microelectronic device for the detection of fast neutrons

Info

Publication number: UA61395A
Application number: UA2003010656A
Authority: UA
Inventors: Volodymyr Stepanovych Osadchuk; Oleksandr Volodymyrov Osadchuk; Borys Grygorovych Kaduk
Original assignee: Univ Vinnytsia State Technical
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-11-17

Abstract

The proposed microelectronic device for the detection of fast neutrons contains a field transistor that is sensitive to neutron radiation, a power-supply source, and additionally, a bipolar transistor, a resistor, an inductance element, a capacitor, and an additional power-supply source.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до області контрольно-вимірювальної техніки і може бути використаний як детектор 2 швидких нейтронів в різноманітних пристроях атомної енергетики.The invention belongs to the field of control and measurement technology and can be used as a detector of 2 fast neutrons in various devices of atomic energy.

Відомий пристрій для виміру потоку ядерного випромінювання |заявка РФ Мо92006418, кл. СО1Т1/02, 19921.A known device for measuring the flow of nuclear radiation | RF application Mo92006418, cl. СО1Т1/02, 19921.

Пристрій містить джерело живлення, детектори, схему вимірювання потужності дози. При цьому схема вимірювання потужності дози виконана у вигляді пристрою вибору режиму роботи і контролера, а в якості детектора використано газонаповнений лічильник.The device contains a power source, detectors, and a scheme for measuring the dose rate. At the same time, the scheme for measuring the dose rate is made in the form of a device for selecting the operating mode and the controller, and a gas-filled counter is used as a detector.

Недоліком такого пристрою є низька чутливість особливо в області малих потужностей ядерного випромінювання, що обумовлено значними власними шумами газонаповненого лічильника і нелінійним характером градуйованої характеристики.The disadvantage of such a device is low sensitivity, especially in the area of low power nuclear radiation, which is due to significant intrinsic noise of the gas-filled meter and the non-linear nature of the graduated characteristic.

Найбільш близьким технічним рішенням до даного винаходу можна вважати детектор швидких нейтронів див. И.М.Викулин, В.И.Стафеев. Физика полупроводниковьїх приборов. -М.: Радио и связь, 1990. С.139-1401. 12 Пристрій складається з чутливого до радіації нейтронів польового транзистора, джерела постійної напруги і вольтметра. Зміна дози швидких нейтронів фіксується за зміною вихідної напруги чутливого до радіації нейтронів польового транзистора.The closest technical solution to this invention can be considered a fast neutron detector, see I.M. Vykulyn, V. I. Stafeev. Physics of semiconductor devices. - M.: Radio and communication, 1990. P.139-1401. 12 The device consists of a field-effect transistor sensitive to neutron radiation, a source of constant voltage and a voltmeter. The change in the dose of fast neutrons is fixed by the change in the output voltage of the field-effect transistor sensitive to neutron radiation.

Недоліком такого пристрою є низька чутливість, особливо А області малих доз швидких нейтронів, що обумовлено незначною зміною крутизни чутливої о до радіації нейтронів польового транзистора від дози нейтронів.The disadvantage of such a device is low sensitivity, especially in the A region of small doses of fast neutrons, which is due to a slight change in the slope of the field-effect transistor sensitive to neutron radiation depending on the neutron dose.

В основу винаходу поставлена задача створення мікроелектронного детекторного пристрою швидких нейтронів, в якому за рахунок введення нових блоків і зв'язків між ними досягається підвищення чутливості виміру швидких нейтронів.The basis of the invention is the task of creating a microelectronic detector device for fast neutrons, in which, due to the introduction of new blocks and connections between them, an increase in the sensitivity of the measurement of fast neutrons is achieved.

Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій, який складається із чутливого до радіації нейтронів польового транзистора і джерела постійної напруги, введено біполярний транзистор, резистор, індуктивність, « ємність і друге джерело постійної напруги, що дало змогу замінити перетворення дози швидких нейтронів у напругу у відомому пристрої на перетворення дози швидких нейтронів у частоту у запропонованому пристрої, причому, перший полюс першого джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом резистора, а другий вивід резистора підключений до бази біполярного транзистора, колектор якого з'єднаний із затвором чутливого о до радіації нейтронів польового транзистора і першим виводом індуктивності, який утворює першу вихідну Ге»! клему, а другий вивід індуктивності з'єднаний з першим виводом ємності і першим полюсом другого джерела постійної напруги, а другий полюс другого джерела постійної напруги з'єднаний з другим виводом ємності, о стоком чутливого до радіації нейтронів польового транзистора і другим полюсом першого джерела постійної - пе напруги, які утворюють загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема, при цьому емітер біполярного 3о транзистора з'єднаний з витоком чутливого до радіації нейтронів польового транзистора. ее,The problem is solved by the fact that a bipolar transistor, a resistor, an inductance, a capacitor and a second source of constant voltage are introduced into the device, which consists of a field-effect transistor sensitive to neutron radiation and a source of constant voltage, which made it possible to replace the conversion of the dose of fast neutrons into voltage in known device for converting the dose of fast neutrons into frequency in the proposed device, and the first pole of the first source of constant voltage is connected to the first output of the resistor, and the second output of the resistor is connected to the base of a bipolar transistor, the collector of which is connected to the gate of the radiation sensitive neutrons of the field-effect transistor and the first output of the inductance, which forms the first output Ge"! terminal, and the second terminal of the inductance is connected to the first terminal of the capacitor and the first pole of the second source of constant voltage, and the second pole of the second source of constant voltage is connected to the second terminal of the capacitor, the drain of the neutron radiation-sensitive field transistor and the second pole of the first source of constant voltage - pe voltages that form a common bus to which the second output terminal is connected, while the emitter of the bipolar 3o transistor is connected to the drain of the field-effect transistor sensitive to neutron radiation. eh

Використання запропонованого мікроелектронного детекторного пристрою швидких нейтронів суттєво підвищує чутливість пристрою за рахунок використання ємнісного елемента коливального контуру у вигляді чутливого до радіації нейтронів польового транзистора і біполярного транзистора Зміна величини дози швидких « нейтронів, яка діє на чутливий до радіації нейронів польовий транзистор, викликає зміну ємності коливального З 50 контуру, що приводить до зміни резонансної частоти, при цьому можлива лінеаризація функції перетворення с шляхом вибору величини напруги живлення. з» На креслені подано схему мікроелектронного детекторного пристрою швидких нейтронів.The use of the proposed microelectronic detector of fast neutrons significantly increases the sensitivity of the device due to the use of a capacitive element of the oscillating circuit in the form of a field-effect transistor sensitive to neutron radiation and a bipolar transistor. A change in the dose of fast neutrons acting on a field-effect transistor sensitive to neuron radiation causes a change in the capacitance of the oscillating From the 50 circuit, which leads to a change in the resonance frequency, at the same time it is possible to linearize the transformation function c by choosing the value of the supply voltage. z" The drawing shows a diagram of a microelectronic detector device for fast neutrons.

Пристрій містить перше джерело постійної напруги 1, яке через резистор 2 підключено до біполярного транзистора З і чутливого до радіації нейтронів польового транзистора 4. Паралельно колектору біполярного транзистора З і стоку чутливого до радіації б нейтронів польового транзистора 4 підключено послідовне коло з індуктивності 5 і ємності 6, паралельно якій - підключено друге джерело постійної напруги 7. Вихід пристрою утворений затвором чутливого до радіації нейтронів польового транзистора 4 і загальною шиною. о Мікроелектронний детекторний пристрій швидких нейтронів працює таким чином. (Те) 20 В початковий момент часу доза швидких нейтронів не діє на чутливий до радіації нейтронів польовий транзистор 4. Підвищенням напруги джерела постійної наруги 1 і джерела постійної напруги 7 до величини, коли сл на електродах колектор-стік біполярного транзистора З і чутливого до радіації нейтронів польового транзистора 4 виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань у контурі, утвореним паралельним включенням повного опору з ємнісним характером на електродах колектор-стік біполярного 29 транзистора З і чутливого до радіації нейтронів польового транзистора 4 та індуктивності 5. Ємність 6 в. запобігає проходженню змінного струму Через джерело постійної напруги 7, При наступній дії дози швидких нейтронів на чутливий до радіації нейтронів польовий транзистор 4 змінюється ємнісна складова повного опору на електродах колектор-стік біполярного транзистора З і чутливого до радіації нейтронів польового транзистора 4, що викликає зміну резонансної частоти коливального контуру.The device contains the first constant voltage source 1, which is connected through a resistor 2 to the bipolar transistor Z and the neutron radiation-sensitive field-effect transistor 4. In parallel with the collector of the bipolar transistor Z and the drain of the neutron radiation-sensitive field-effect transistor 4, a series circuit with an inductance 5 and a capacitor 6 is connected , parallel to which - a second constant voltage source 7 is connected. The output of the device is formed by the gate of the field-effect transistor 4 sensitive to neutron radiation and the common bus. o The microelectronic detector of fast neutrons works as follows. (Те) 20 V at the initial moment of time, the dose of fast neutrons does not act on the field-effect transistor 4 sensitive to neutron radiation. By increasing the voltage of the constant voltage source 1 and the constant voltage source 7 to the value when sl on the collector-drain electrodes of the bipolar transistor З and the radiation-sensitive of the neutrons of the field-effect transistor 4, there is a negative resistance, which leads to the occurrence of electrical oscillations in the circuit formed by the parallel inclusion of the total resistance with a capacitive nature on the collector-drain electrodes of the bipolar transistor 29 and the neutron radiation-sensitive field-effect transistor 4 and inductance 5. Capacitance 6 in. prevents the passage of alternating current through the source of constant voltage 7. During the subsequent action of a dose of fast neutrons on the field-effect transistor 4 sensitive to neutron radiation, the capacitive component of the total resistance on the collector-drain electrodes of the bipolar transistor C and the field-effect transistor 4 sensitive to neutron radiation changes, which causes a change in the resonance frequencies of the oscillating circuit.

Claims

The formula of the invention

A microelectronic detector device for fast neutrons, containing a field-effect transistor sensitive to neutron radiation and a source of constant voltage, which is distinguished by the fact that a bipolar transistor, a resistor, an inductance, a capacitor and a second source of constant voltage are introduced into it, and the first pole of the first source of constant voltage with is connected to the first terminal of the resistor, and the second terminal of the resistor is connected to the base of the bipolar transistor, the collector of which is connected to the gate of the neutron-sensitive field-effect transistor and the first terminal of the inductor, which forms the first output terminal, and the second terminal of the inductor is connected to the first the terminal of the capacitor Y is the first pole of the second source of constant voltage, and the second pole of the second source of constant voltage is connected to the second terminal of the capacitor, the drain of the field-effect transistor sensitive to neutron radiation and the second pole of the first source of constant voltage, which form a common bus to which the second output is connected terminal, while em the gate of the bipolar transistor is connected to the drain of the field-effect transistor sensitive to neutron radiation. « iv) (o) (ze) «- (Se)

- and? (o) - (95) se) sl 60 b5