Адронный дозиметр

) Изобретени змерения ион ожет быть ис ииетрии. Цель изобр ительности к.относится к т зирующих излуч ользовано в об нии иасти до овышен энерг тения адрон е чувст ей выае ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТЙРЫТИПРИ ННТ СССР И АВЧ ЮРСКОМУ СВИДВ(56) Белогорлов Е.А, Иетодические воп росы применения многошарового спектра метра Боннера в радиационных исследованиях на ускорителе ИФВЭ, Препринт ИФВЭ, 1985, ИФВЭ, ОРИ, Серпухов, с.И.ВгашЫеСс К,1 БыйпВ КЛ., Воппег Т.Я. А Мед Туре о пеагоп БреСсговегег Нис 1 1 иагцщ апй Мей, 19 ЬО, ч.9, М 1,.р; 1-1 с(57) Изобретение относится к технике 5 ИЭВ.На фиг.1 приведена схема адронного дозиметра; на фиг.2 - сравнение Функции чувствительности адронного дозиметра с кривой максимальной эквивалентной лозы (МЭД),Адронный дозиметр состоит из детектора 1 тепловых нейтронов, шарового замедлителя 2 и экрана 3, В качестве детектора тепловых нейтронов может быть использован любой известный детектор тепловых нейтронов, например детектор, основанный на регистрации 2измерения ионизирующих излучений и может быть использовано в области дозиметрии. Цель изобретения - повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 ИэВ " достигается введением экрана с заданными атомным весом и толщиной, Дозиметр включает детектор тепловых нейтронов в шаровом замедлителе. Повышение чувствительности к адронам с энергией выше 5 МэВ дос" тигается экранированием шарового замедлителя с наружной стороны экраном, имеющим среднее значение атомного веса А 50 и толщину0,25 - О,И где Ъ, - длина до неупругого взаимодействчя адрона с энергией Е = 50 ИэВ с ядрами вещества экрана. 2 ил,нейтронов до п,Ы, -реакции на изотопах 51 3 и т,д, или активационный де тектор 1 п; Ац. и др, 8 качестве вещества шарового замедлителя 2 должно быть вещество с большим содержанием водорода, например полиэтилен (СН ). Расчетный радиус шарового замедлителя из полиэтилена 12-18 см. Экран 3 необходим для конверсии низкоэнерге" тических нейтронов. В качестве экрана следует использовать вещество со средним атомным весом А 50, например Ре, Сц, РЬ, И и т,д. Толщина экранадолжна быть 0,25-0,4 где %; - длина до неупругого взаимодействия адронов с Е ъ 50 МэВ в веществе экрана. Рассчитанные функции чувствительности предлагаемого дозиметра (кривая ч) с функциями чувствителЬно1521075 3стидля.случая с ф 9,52 (кривая, 5) и й -.О, 152 Ф,т) (крйвая 6),. в сравнении с кривой ИЭд (гистограмма 7) представлены на фиг.2 Как видно из фиг.2, использование экранов меньшей толщины не приводит к требуемому подъему значений функций чувствительности в области энергий Е ) 20 МэВ, а испольаование экранов толщиной, большей указан ного диапазона, сильно понижает чувствительность дозиметра к нейтронам с энергией "- 1 О ф Мэв еАдронный дозиметр работает следую" щим оЬразом.15Принцип регистрации нейтронов разных энергий детекторами 1 тепловых нейтронов вшаровом замедлителе 2 основан на зависимости длины замедления нейтронов от их энергии. Замедле ние нейтронов с энергией,й 10 МЭВ идет в основном через канал упругого рассеяния нейтронов на ядрах шарового замедлителя 2. Поэтому наиболее эф" фективным замедлителем нейтронов с Е1 О ИэВ служат водородсодержащие вещества, например полиэтилен.(СН)0 который применяется в детекторах по" добного рода. Однако для нейтронов с энергией10 МэВ замедление за счет .упругого рассеяния на водороде неэффективно иа-за того, что сечение упругого рассеяния сильно падает с ростом энергии. При этом основным процес" сом, определяющим их замедление, ста новится неупругое рассеяние нейтронов на ядрах вещества замедлителя (в по" лиэтилене - на ядрах углерода), что является следствием множественного рождения вторичных частиц с энергией, значительно меньшей энергии первично, го нейтрона в неупругих взаимодействиях. Но сечение неупругого взаимодействия (о; ) нейтронов на ядрен уг" лерода мало 1 для 0 50-300 Мэй 6 я 280-200 мбарн). Поэтому в конструкцию45 дозиметра вводят экран 3 из изотопа с Ьольшим значением 6 а поскольку, как известно, 6; А , то с большимгэзначением А, Тип вещества экрана до" зиметра, а также его размеры и. разме ры замедлителя определяют расчетным путем исходя иэ следующих условий:- повышение чувствительности доаиметра к нейтронам с энергией5 Мэ 8, а также к протонам. и пионам с энер )гией более 20 МэВ;- сохранение чувствительности к нейтронам с Ес 5 МэВ на прежнем уровне;- функция чувствительности дозиметра должна быть максимально приближенак кривой максимальной эквивалентнойдозы,Выполнение указанных условий обеспечивается при выборе для экрана вещест"ва с АЪ 50 толщиной .0,25"0,5 Ф,.П р и м е р Детектор 1 тепловыхнейтронов Ъ 1 с 90 Ж-нем обогащениемИ поместили в центр шарового замедли.теля 2 " полиэтиленового шара диаметром 25 см. Снаружи шар ааэкранировали экраном 3 - медным сферическимслоем толщиной 5 см, Высокоэнергетический адрон с энергией Е, попавший в экран, с некоторой вероятностьюиспытывает неупругае взаимодействиена ядре меди. При этом рождаются вторичные частицы с множественностьюи ) 1 и энергией Е Ей,. Вторичные .ейтроны попадают в полиэтиленовый шаровой замедлитель 2 и замедляются дотепловой энергии, Далее попавшие вкристалл Ы 1 тепловые нейтроны даютв нем световую вспышку (отс 6 -частиц,рожденных в п,ю-реакции на изотопе1 х). Световой сигнал снимается с кристалла известным способом - через фо"тоумножитель, преобразователь и пересчетное устройство. Сечения неупругого взаимодействия протонов и"мезонов с ядрами экрана 3 Ьлизки к нейтронным сечениям, однако из-.аа потерьэнергии заряженными частицами на ионизацию вероятность регистраций протонови Ймеаонов с энергией до 100 МэВ в2-5 раза меньше, чем нейтронов. С рос"том энергии эффективность регистрациипротонов и"мезонов приближается кэффективности для нейтрбнов.Использование изобретения позволяет регистрировать эквивалентную дозунейтронов в энергетическом диапазонеот л 10 до 300 МэВ, Повышениеверхней энеРгетической границы регист"рируемых нейтронов до 300 МэВ по сравнению с 5 МэВ достигается благодаря,введению в конструкцию дозиметра экрана, конвертирующего низкоэнергетические нейтроны под действием высокоэнергетических адронов. При этом чув"ствительность к нейтронам низких энер"гий практически не изменяется, Темсамым, при "охранении все достоинства,характерных для известного детектора(высокая чувствительность, способностьработать как в импульсных, так и в по"стоянных полях юлучения), энергетический диапазон регистрируемых нейтроу Составитель В.Костереведактор Е.федотов Техред Л;Сердюкова Корректоаваев нчакоВЗаказ- Ф 338 - " - Тираж ВНИИПИ Государственного ко113035, Ио 55. Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро Гагарина,3 5 , 15210756Нов. расширяется до 300 ИэВ. Это поз- замедлителе, о т л и ч а ю щ и й е я воляет использовать адронный дозиметр тем, что, с целью повышения чувствидля измерения эквивалентной дозы, соз- тельности к адронам с энергией выше даваемой высокоэнергетическими адро" 5 ИэВ, шаровой замедлитель заэкраниронами, за защитой ускорителей заряжен- ван снаружи слоем вещества со средним иых частиц на энергии выше 10 ИэВ. значением атомного веса АЪ 50 и толф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я щиной "0,25 - 0,44;, где Ф; - длинаАдронный дозиметр, содержащий де" до неупругого взаимодействия адрона тектор тепловых нейтронов в шаровом 10 с Е = 50 ИэВ с ядрами вещества экрана,