Газоразрядный электролюминесцентный блок детектирования ионизирующего излучения

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВ 1(56) Каталог Тпогп Е 1 УИ. Рпотоаотр 1 егв,1986, с,52.Гоганов Д.А. и др. Конструкция и характер исти ки газового электрол юминесцентного детектора мягкого рентгеновскогоизлучения ПТЗ, 1 ч. 4, 1978, с,72 - 75,Авторское свидетельство СССР1 ч. 533164, кл. Н 01 ) 47/00, 1975.- Гоганов Д.А. и др, Отпаянный газовыйэлектролюминесцентный детектор рентгеновского излучения с фокусирующей системой, ПТЭ, М 2, 1984, с.206 - 208. Изобретение относится к конструкции газоразрядных детекторов ионизирующего излучения, использующих явление электролюминесценции газа под воздействием. ионизирующего излучения с последующим преобразованием в фотоэлектроны. Такие блоки детектирования предназначены, в частности, для рентгеноспектральной и рентгеноструктурной аппаратуры, которая находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.Целью изобретения является расширение условий применения газоразрядных электролюминесцентных блоков детектирования ионизирующего излучения с одновременным улучшением их энергетического разрешения.На чертеже показан предлагаемый блок детектирования.(54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ЗЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ БЛОК ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Использование, приборы рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа, Сущность изобретения; блок детектирования выполнен герметичным, газонаполненный и вакуумированный объемы в корпусе разделены изогнутым входным окном, окруженным вакуумированной частью корпуса, электроды зоны электролюминесценции размещены в пространстве, охватываемом выходным окном и фотокатодом преобразователя, а анод фотоэлектронного преобра-, зователя подключен к предусилителю с низким уровнем шумов, 2 з.п.ф-лы, 1 ил,Ф Фю Корпус 1 предлагаемого блока детектирования состоит из двух частей, жестко и герметично соединенных одна с другой на фланце 2, Внутренний объем корпуса разделен прозрачным для светового излучения. изогнутым выходным окном 3 на газонаполненную и вакуумированную части. В газонаполненной части корпуса выполнено прозрачное для ионизирующего излучения входное окно 4, Вакуумированная часть корпуса 1 изогнута и охватывает выходное окно 3. Корпус снабжен штенгелем 5 для вакуумирования и штенгелем 6 для откачки и наполнения рабочим газом соответствующих его частей,В газонаполненной части корпуса в пространстве, охватываемом выходным окном 3, размещены сетчатые электродь 7 и 8 эоны электролюминесценции, которые подклю 1695834чены к источнику высокого напряжения с помощью электрически изолированных от корпуса проводников 9 и 10, Фокусирующие электроды 11 также расположены в газонаполненной части корпуса в пространстве между входным окном 4 и зоной электролюминесценции и подключены к источнику напряжения с помощью проводника 12, электрически изолированного от корпуса. В вакуумированной части корпуса размещены фотокатод 13 и анод 14 фотоэлектронного преобразователя, Анод 14 подключен к предусилителю с низким уровнем шумов. Фотокатод 13 нанесен на внутренною поверхность вакуумированной части корпуса, а анод 14 выполнен в виде стержня, электрически изолированного от корпуса,Блок детектирования работает следующим образом.При прохождении через окно 4 ионизирующего, например, рентгеновского излучения, его кванты поглощаются в газонаполненном обьеме корпуса 1 между окном 4 и сетчатым электродом 7, В результате поглощения в газовом обьеме появляется облако первичных электронов, которые в электрическом поле 200-400 В/см устремляются к электроду 7, Одновременно на облако электронов действует боковая сила фокусирующих электродов 11, собирающая электроны облака к оси корпуса, Таким образом, довольно широкий пучок рентгеновского излучения (диаметром 20 мм) образует вблизи электрода 7 облако электронов, сконцентрированное вдоль оси корпуса. .Это облако под действием значительно более сильного поля между электродами 7 и 8 ( 4 кВ/см) проникает в межэлектродное пространство, возбуждая в процессе движения между электродами 7 и 8 атомы газа и вызывая его свечение, причем размеры области свечения газа адекватны размерам облака электронов между электродами 7 и 8. Таким образом, в зоне электролюминесценции возникает светящаяся область, расположенная практически в центре изогнутого выходного окна 3, Форма поверхности окна 3 выбирается в зависимости от решаемых задач, технологической целесообразности и себестоимости,Наиболее интенсивное свечение при ксеноновом газовом наполнении корпуса 1 происходит в ультрафиолетовой (УФ) области длин волн. Кванты УФ радиально проходят через окно 3 и выбивают из фотокатода 13 фотоэлектроны, которые собираются на аноде 14, Собранный на аноде 14 заряд поступает на предусилитель с низким уровнем шумов, а после него на типичную электронную систему обработки сигнала, используемую, например, в газовых пропорциональныхых счетчиках.В газовом обьеме корпуса 1 с ксеноновым выполнением под воздействием квантов рентгеновского излучения линии МпКсу заряд первичного электронного блока близок к 280 электронам, Каждый из этих электронов в зоне электролюминесценции породит 450 квантов Уф-излучения, Считая, что -70 О из них пройдут через окно 3 и попадут на фотокатод 13, чувствительность которого к этим квантам близка к 10, получим, что общее количество заряда, собранного на аноде 14. будет 8600 электронов. Такое количество заряда можно без труда зарегистрировать с помощью мало- шумящего предусилителя среднеквадратичный уровень флуктуационного шума на входе - 100 электронов),Блок детектирования обеспечивает возможность реализации вариантов с различной геометрией сбора световых квантов: полусферической угол сбора Й 2 л или 0,5) или сферической (И 4 Уг или 1). Блоки детектирования со сферической геометрией конструктивно и технологически сложнее и соответственно дороже, Кроме того, они предназначены в основном для работы со слабым ионизирующим излучением или используются в аппаратах, обладающих небольшой светосилой. Поэтому наиболее широкое применение найдут блоки детектирования с полусферической геометрией 35 сбора световых квантов. В этом случае разрешение предлагаемого блока детектирования МпКа составит й 7 о , при Вэо - 5,2 на линии МпКд в Хе наполнении, Й 0,5, 40 квантовой чувствительности фотокатода0,1, уровне флуктуации шума предусилителя и = 100 электронов и емкости фотопреобразователя 1 пФ. Чувствительность предлагаемого блока детектирования может быть повышена путем подбора материала фотокатода, материала выходного окна и газового наполнения, Выбор варианта места нанесения слоя фотокатода 13 зависит как от подбора материалов выходного окна 3 и фотокатода 13, так и от комструкции анализатора, в котором блок детектирования используется.Блок детектирования может работатькак в проточном режиме ЭД, так и в отпаянном. Предлагаемые варианты выполнения блоков детектирования позволяют изготавливать отпаянные моноблоки, масса и габариты которых почти в два раза меньше, чем у прототипа. Кроме того, такой моноблок обладает гораздо более высокой вибрацинной устойчивостью по сравнению с прооннтотипом. В нем практически отсутствую т "уходы" амплитуды, присущие ФЭУ,а также он не требует длительного времени вхождения в режим стабильной работы.Свойства блока детектирования позволяют существенно расширить условия егоприменения. Его можно эффективно использовать не только в лабораторных условиях научно-исследовательских институтов,и в портативных переносных приборахно ивля экспресс-анализа. При этом по сво уемдляэнергетическому разрешению предла аеблок детектирования приближается кН"теплым" ППЛ, например, на основе ц а,а по светосиле существенно превосходитих,Цель изобретения достигается и в том случае, если в газонаполненном объеме блока детектирования не будут размещены фокусирующие электроды, как это показано в приведенном выше примере. Отсутствие фокусирующих электродов упрощает конструкцию и удешевляет блок детектирования, П и этом уменьшается возможность регистрации с повышенным энергетическим разрациирешением слабых потоков ионизирующе го излучения, Однако параметры такого блока . детектирования высоки и он способен решать достаточно широкий круг задач в приборах различного уровня. Формула изобретения1,Газоразрядный электролюминесцентный блок детектирования ионизирующегоизлучения, содержащий газонаполненный5 объем с прозрачным для ионизирующего изл чения входным окном, зоной электолюмиУнесценции, сформированной двумяэлектродами, прозрачным для светового излучения выходным окном, и вакуумирован 10 ный объем, заключающий фотоэлектронныйпреобразователь, жестко соединенные другсдругом, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, сцелью расширения условий применения сулучшением энергетического разрешения,15 корпус блока детектирования выполнен герметичным, газонаполненный и вакуумированный объемы в корпусе разделеныизогнутым выходным окном, окруженным вакуумированной частЬю корпуса, электроды20 зоны электролюминесценции размещены впространстве, охватываемом выходным окном и фотокатодом преобразователя, а анодфотоэлектронного преобразователя подключен к предусилителю с низким уровнем25 шумов,2, Блок детектирования по п.1,о т л и ч аю щ и й с я тем, что фотокатод нанесен навнутреннюю поверхность вакуумированнойчасти корпуса,30 З,Блок детектирования по п,1,о т л и ч аю щ и й с я тем, что фотокатод нанесен навакуумированную поверхность выходногоокна.