UA75236C2

UA75236C2 - Optoelectronic device for determining dose of fast neutrons

Info

Publication number: UA75236C2
Application number: UA20040604313A
Authority: UA
Inventors: Volodymyr Stepanovych Osadchuk; Oleksandr Volodymyrov Osadchuk
Original assignee: Univ Vinnytsia Nat Tech
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-03-15

Abstract

The proposed optoelectronic device for determining dose of fast neutrons contains a light-emitting diode that is sensitive to fast neutrons, a phototransistor, a field-effect transistor, two direct voltage sources for powering the field-effect transistor, and a series oscillatory circuit that consists of an inductance coil and a capacitor. The output of the light-emitting diode is optically coupled with the input of the phototransistor. The emitter of the phototransistor is connected to the source of the field-effect transistor. The oscillatory circuit is inserted between the collector of the phototransistor and the source of the field-effect transistor. When the light-emitting diode is exposed to fast neutrons, the intensity of the light flux emitted by the light-emitting diode will change resulting in the change of the capacitance in the circuit between the collector of the phototransistor and the drain of the field-effect transistor. The change of the capacitance induces the change of the resonance frequency of the oscillating circuit. The proposed device is distinctive by increased measurement accuracy in the result of the conversion of a fast neutron dose in frequency.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

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

Відомий пристрій для виміру потоку ядерного випромінювання (заявка РФ Мо92006418, кл С 01 Т 1/02, 19921.A known device for measuring the flow of nuclear radiation (application RF Mo92006418, class C 01 T 1/02, 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 дозиметр швидких нейтронів (Авторське свідоцтво СРСР Мо723906, кл. З 01 Т 3/00, Бюл. Мо43, 1987). Пристрій складається з чутливого до 12 радіації нейтронів напівпровідникового діода, джерела постійної напруги, вольтметра і міліамперметра. Зміна дози швидких нейтронів фіксується за зміною вихідної напруги чутливого до радіації нейтронів напівпровідникового діода.The closest technical solution to this invention can be considered a dosimeter of fast neutrons (Author's certificate of the USSR Mo723906, class Z 01 T 3/00, Byul. Mo43, 1987). The device consists of a semiconductor diode sensitive to 12 neutron radiation, a source of constant voltage, a voltmeter and a milliammeter. The change in the dose of fast neutrons is fixed by the change in the output voltage of the semiconductor diode sensitive to neutron radiation.

Недоліком такого пристрою є низька чутливість, особливо в області малих доз швидких нейтронів, що обумовлено незначною зміною часу життя носіїв заряду у чутливому до радіації нейтронів напівпровідникового діода.The disadvantage of such a device is low sensitivity, especially in the area of small doses of fast neutrons, which is due to a slight change in the life time of charge carriers in a semiconductor diode sensitive to neutron radiation.

В основу винаходу поставлена задача створення оптоелектронного пристрою для виміру дози швидких нейтронів, в якому за рахунок введення нових блоків і зв'язків між ними досягається підвищення чутливості виміру швидких нейтронів.The invention is based on the task of creating an optoelectronic device for measuring the dose of fast neutrons, in which, due to the introduction of new blocks and connections between them, an increase in the sensitivity of measuring fast neutrons is achieved.

Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій, який складається з чутливого до радіації нейтронів с напівпровідникового світлодіода і джерело постійної напруги, введено біполярний фототранзистор і польовий Ге) транзистор, резистор, пасивну індуктивність, ємність і два джерела 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 другого джерела постійної напруги з'єднаний з першим виводом резистора, а другий вивід резистора з'єднаний з базою біполярного фототранзистора, колектор о якого підключений до затвору польового транзистора, який утворює першу вихідну клему, першого виводу со пасивної індуктивності, а другий вивід пасивної індуктивності з'єднаний з першим виводом ємності і першим полюсом третього джерела постійної напруги, а другий полюс третього джерела постійної напруги підключений сч до другого виводу ємності і стоку польового транзистора, при цьому виток польового транзистора з'єднаний з ву емітером біполярного фототранзистора, а стік польового транзистора підключений до другого полюсу другого 3о джерела постійної напруги, що утворює загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема. вThe problem is solved by introducing a bipolar phototransistor and a field-effect Ge) transistor, a resistor, a passive inductance, a capacitor, and two sources of constant voltage into the device, which consists of a semiconductor LED sensitive to neutron radiation and a source of constant voltage, which made it possible to replace the transformation fast neutron dose to voltage in the known device to convert fast neutron dose to frequency in the proposed device, and the first pole of the second constant voltage source is connected to the first terminal of the resistor, and the second terminal of the resistor is connected to the base of the bipolar phototransistor, the collector of which is connected to the gate of the field-effect transistor, which forms the first output terminal, of the first terminal of the passive inductance, and the second terminal of the passive inductance is connected to the first terminal of the capacitor and the first pole of the third source of constant voltage, and the second pole of the third source of constant voltage is connected to the second terminal of the capacitor and field runoff first transistor, while the field-effect transistor winding is connected to the emitter of the bipolar phototransistor, and the field-effect transistor drain is connected to the second pole of the second 3o source of constant voltage, which forms a common bus to which the second output terminal is connected. in

Використання запропонованого пристрою для виміру дози швидких нейтронів суттєво підвищує чутливість пристрою за рахунок виконання ємнісного елемента коливального контуру у вигляді біполярного фототранзистора і польового транзистора. Зміна величини дози швидких нейтронів, яка діє на чутливий до /-«ф радіації напівпровідниковий світлодіод, змінює інтенсивність його світла, яке поступає на біполярний З фототранзистор, що приводить до зміни ємності коливального контуру, що викликає зміну резонансної частоти, с при цьому можлива лінеаризація функції перетворення шляхом вибору величини напруги живлення. з» На креслені подано схему оптоелектронного пристрою для виміру дози швидких нейтронів.The use of the proposed device for measuring the dose of fast neutrons significantly increases the sensitivity of the device due to the implementation of a capacitive element of the oscillating circuit in the form of a bipolar phototransistor and a field-effect transistor. A change in the dose of fast neutrons, which acts on a semiconductor LED sensitive to /-"f radiation, changes the intensity of its light, which enters the bipolar C phototransistor, which leads to a change in the capacitance of the oscillating circuit, which causes a change in the resonance frequency, with this, linearization is possible conversion function by selecting the value of the supply voltage. z" The drawing shows a scheme of an optoelectronic device for measuring the dose of fast neutrons.

Оптоелектронний пристрій для виміру дози швидких нейтронів містить перше джерело постійної напруги 1, чутливий до радіації напівпровідниковий світлодіод 2 та біполярний фототранзистор 3, емітер якого з'єднаний |з витоком польового транзистора 4, стік якого підключений через резистор 5 і друге джерело постійної напруги і 6. Пасивна індуктивність 7 з'єднана з ємністю 8, яка підключена паралельно третьому джерелу постійної напруги 4! 9. Вихід пристрою утворений затвором польового транзистора 4 і загальною шиною.The optoelectronic device for measuring the dose of fast neutrons contains a first source of constant voltage 1, a radiation-sensitive semiconductor LED 2 and a bipolar phototransistor 3, the emitter of which is connected to the drain of a field-effect transistor 4, the drain of which is connected through a resistor 5 and a second source of constant voltage and 6 The passive inductance 7 is connected to the capacitor 8, which is connected in parallel to the third constant voltage source 4! 9. The output of the device is formed by the gate of the field-effect transistor 4 and the common bus.

Оптоелектронний пристрій для виміру дози швидких нейтронів працює таким чином (див. Фіг.). о В початковий момент часу доза швидких нейтронів не діє на чутливий до радіації напівпровідниковий со 20 світлодіод 2. Підвищенням напруги джерел постійної наруги 6 і 9 до величини, коли на електродах колектор-стік біполярного фототранзистора З і польового транзистора 4 виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення с електричних коливань у контурі, утвореним послідовним включенням повного опору з ємнісним характером на електродах колектор-стік біполярного фототранзистора З і польового транзистора 4 та індуктивним опором пасивної індуктивності 7. Ємність 8 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 9. 52 При наступній дії дози швидких нейтронів на чутливий до радіації напівпровідниковий світлодіод 2,The optoelectronic device for measuring the dose of fast neutrons works as follows (see Fig.). o At the initial moment of time, the dose of fast neutrons does not act on the radiation-sensitive semiconductor SO 20 LED 2. By increasing the voltage of the constant voltage sources 6 and 9 to the value when a negative resistance occurs on the collector-drain electrodes of the bipolar phototransistor C and the field-effect transistor 4, which leads to the occurrence of electrical oscillations in the circuit formed by the sequential inclusion of a total resistance with a capacitive character on the collector-drain electrodes of the bipolar phototransistor З and the field-effect transistor 4 and the inductive resistance of the passive inductance 7. Capacitance 8 prevents the passage of alternating current through the source of constant voltage 9. 52 In the subsequent action of a dose of fast neutrons on a radiation-sensitive semiconductor LED 2,

ГФ) інтенсивність його світла змінюється і поступає на біполярний фототранзистор 3, що змінює його повний опір, який, у свою чергу, змінює величину ємнісної складової повного опору на електродах колектор-стік біполярного о фототранзистора З і польового транзистора 4, а це викликає зміну резонансної частоти коливального контуру.HF) the intensity of its light changes and enters the bipolar phototransistor 3, which changes its total resistance, which, in turn, changes the value of the capacitive component of the total resistance at the collector-drain electrodes of the bipolar phototransistor C and the field-effect transistor 4, and this causes a change in the resonant frequencies of the oscillating circuit.

Claims

The formula of the invention

An optoelectronic device for measuring the dose of fast neutrons, which contains a semiconductor light-emitting diode sensitive to neutron radiation and a constant voltage source, which is distinguished by the fact that it contains a bipolar phototransistor and a field-effect transistor, a resistor, a passive inductance, a capacitor, a second and a third source of constant voltage, and the first pole of the second source of constant voltage is connected to the first terminal of the resistor, and the second terminal of the resistor is connected to the base of the bipolar phototransistor, the collector of which is connected to the gate of the field-effect transistor, which forms the first output terminal and the first terminal of the passive inductance, and the second terminal of the passive inductance is connected to the first terminal of the capacitor and the first pole of the third source of constant voltage, and the second pole of the third source of constant voltage is connected to the second terminal of the capacitor and the drain of the field-effect transistor, while the drain of the field-effect transistor is connected to the emitter of the bipolar phototransistor, and the drain of the field-effect transistor zistora is connected to the second pole of the second source of constant voltage, which forms a common bus, to which the second output terminal is connected. with 6) (Se) (ze) with IF) and -

- and? -and 1 name) (95) 4) name) 60 b5