Гамма-спектрометр

, ИЗОБРЕТЕЙИЯК АВТОБУСНОМУ СВИДВПЛЬОЗУ(23) П Гасударствеинв 1 й комитет Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения и Б. Ж. Метцер аев аучно-исследовательский институт ядернои евтР 4 ятики фиаяки, электроникитд д:д. ж:диш:-таадМ) ГАМ ивны и диапазон лучения ограниИзобретение относится к измерению гамма-излучения полупроводниковыми детекто-рами, и может использоваться в ядернойфизике, активационном анализе и в другихобластях науки и техники, где требуется исследование спектрального состава и интенсивности гамма-излучения, Преимущественная область использования - спектроско.пия гамма-излучения, содержащего в своемсоставе жесткие гамма-кванты (например,гамма-кванты от реакции типа п, г; р,т ит. и.).1 ОИзвестны многодетекторные гамма-спектрометры с анализирующими полупроводниковыми детекторами (ППД), которые характеризуются высокой разрешающей способ 15ностью по энергии.Однако они мало эффектэнергии регистрируемого изчен.Наиболее близким техническим решениемявляется гамма-спектрометр, содержащий 20анализирующий детектор, окруженный двумя боковыми детекторами, два дифференциальных дискриминатора, схему тройныхсовпадений и анализатор амплитуд импульсов,25 Недостатком этого устройства является низкая эффективность, определяемая малой вероятностью тройных совпадений, а также ограниченный диапазон измерения.Цель изобретения - увеличение эффективности и расширения диапазона измерения.Это достигается тем, что в гамма-спектрометр введен блок отбора и перераспределения, содержащий схему двойных совпадений, нормально открытую и выходную схемы про. пускания, нормализатор амплитуд и сумматор, причем вЫход анализирующего детектора и объединенные выходы боковых детекторов подключены к входам схемы двойных совпадений, выход которой подключен через нормально открытуЮ схему пропускания к запирающему входу выходной схемы пропускания, а к запирающему входу нор. мально открытой схемы пропусканья подключен выход схемы тройных совпадений, выход анализиру 1 дщего детектора подключен к олному из входов сумматора, к второму входу которого подключен через нормализатор амплитуд выхол схемы тройных совпа. денчй, а выход сумматора подклк 1 чен через выходную схему пропускания к входу анализатора амплитул импульсов.,1;1 фп 1.шказана блок-схема гаммаспектромегра; на фиг. 2зависимость эффективности от энергии излучения.Гамма-сгектрометр содержит анализируюший ППД 1 с высоким энер)етическим разрешением и боковые сцпнп)лляционные детекторы 2. Коллимированное гамма-излучение падает на Г 1 ПД 1; который расположен в цилиндрической полост)1, образованной сцинтилляторами детекторов 2. Боковые детекторы 2 служат лля регистрации рассеянных из ППД 1 гамма-квантов. 1-а блок-схеме спектрометра показаны также дискриминаторы 3, схема 4 тройных совпаде 1)й, анализатор 5 амплитуд импульсов и блок 6 отбора и перераспределения, в который вхо лят схема 7 двойных совпадний, схемы 8 и 9 пропускания, нормализагор О амплитуд и сумматор 11. Выход Г 1 ПД 1 подключен к входах схем 4 и 7 и к сумматору . ВыхоЛы ЛС 1 екторов через Лискрими)атОры 3 20 настроенные на пики аннигиляционного излучения, подключень к соответствлоцпм входам схемы 4, Другие выходы детекторов 2, объединенные в олин общий тракт, подключены к одному из вколов схемы 7 двойных совпадений, выхо которой подключен через 25 схему 8 пропускания к управляющему входу выходной схемы 9 пропуекания.Выход схемы 4 тройных совпадений подключен к управляющему Входу схемы 8, а также через нормализатор 10 к одному из30 Входов сумматора 1, а выхл последнего подан через схему 9 пропускапия на Вход анализатора 5 амплитуд импульсов.Пи таком соелипспии схе 1 блок 6 па вход анализатора 5 пропускаются импульсы юлного поглошен 11 я в отличие от пр(тоти- з 5 па, в которо 1 имп,льсы полного погло)Г 1 епия1 зегнстр 511 Отся. При этом так 5 кешествляетс 51, В случае Образовс 1 н 151 пар, пс.рераспрелелепие п)1 пхльс 1)В из Г)бластп шка ;войной хтечки аннпп ляционных квантов В пик полного погГКщения в аппаратурном 10 спектре, а помпульсы неполного поглошснпя От сООЬ)сии кОмптоновскОГО расссяни 5) ск,1 ючактся пз репстрации в анализаторе 5..1 амма-спектромстр работает следу)ошим образом.45Гак как В Основе процесса ).Гистрац 11 Гамма-квантов в:атераде Летекто)ОВ лежат в основном трп вила взаимолействпя гамма-квантов с веществом - фотоэффект, комптон-эффект и образование пар. В зависимости ОГ вида взаимодействия Гамха-кваН тов с чувствительным объемом детектора возможно плп полное поглошение, илп вь)лет ко) птнОВск 1 рассе 51 ннОГО кванта, пли ВВ 1- лет аннппляционпых квантов из анализирующего 1 стектора 1. 1 оэтому работу спек 55 трометра рассмотрим лля эз 11 хт трех разли 1- ных случаев.В случае полюго поглоп 1 енпя энерп 1 и реп)стрпруемого 1 амма-кванта в анализируюшем ПГ 1 Д 1 па вь)хПах детекторов 2 импхльсы ОтсутствОт, а пхпх, ьс анализирх)о щего ППД 1 проходит через линейньй сумматор 11, сохраняя амплитуду, соответствующую энергии гамма-кванта, и далее прохо;,ит через нормально открытую выходную схему 9 пропускания к анализатору 5 амплитуд импульсов. За счет пропускания этих импульсов увеличивается эффективность и расширяется диапазон измерения по сравнен ию с прототипом.В случае образования пар в ППД 1, если оба аннигиляционных кванта поглотятся в этом же детекторе, то работа устройства не отличается от рассмотренного выше случая полного погло)цения энергии регистрируемых квантов ППД, т. е. при этом в боковых детекторах не регистрируется рассеянное излучение, и схемы 4 и 7 совпадений не срабатывает, а импульс ППД беспрепятственно проходит через сумматор 11 и схему 9 пропускания к анализатору 5 импульсов. Вылет двух квантов и их поглощение в боковых детекторах 2 выделяется дифференциальными дискриминаторами 3, окна которых настраиваются на аннигиляционные пики, и схемой 4 тройных совпадений. При этом для выделенных событий выходной импульс схемы 4 запирает схему 8 пропускания и выходная схема 9 пропускания остается открытой, Одновременно нормализатор 1 О вырабатывает импульс с амплитудой, соответствую)ки суммарной энергии двух аннигиляцио 1 ных квантов. Этот импульс складывается с импульсом от ППДв линейном сумматоре 11, за счет чего импульс ППД, соответствующий по амплитуде пику двойной утечки аннигиляционных квантов, приобретает величину, соответствующую полной энергии регистрируемого кванта. Этот суммарный импульс проходит через схему 9 пропускания и регистрируется, следовательно, у 5 ке в области пика полного поглошения в аппаратурном спектре.В тех случаях, когда не происходит срабатывания схемы 4 тройных совпадений, срабатывает только схема 7 двойных совпадений, т. е. при вылете только одного аннигиляционного кванта или неполном поглошении в боковых детекторах 2 хотя бы одного из обоих квантов работа спектрометра не отличается от случая комптоновского рассеяния. При этом импульс с выхода схемы 7 проходит через схему 8 пропускания и запирает выходную схему 9 пропускания, что прелотврашает от регистрации в анализаторе 5 импульсов однократного вылета или импульсов комптоновского рассеяния аннигплнцпонных квантов,В случае комптоновского рассеяния гамма-кванта з боковой детектор 2 или неполного погло)цения аннигиляционных квантов В нем, схема 4 тройных совпадений не срабатывает, так как дифференциальные дискрихинаторь) 3 в каналах боковых детекторов 2 настроены на аннигиляционные пики. Сра)иста Мини отк ьп ий ии наб., л. ул Прои),1. Мельииисикг Редактор Л. ГисьмаиЗд каз 4536)52ЦНИР(ПИ в 1;С. Р комисгабретснии и35. Ра сдскг. Уж горо Государственного по делам из035, Москва, Ж ППП Пдтент) 1 иабатывает только схема 7 двойных совпадений и своим выходным импульсом, проходящим через открытую схему 8 пропускания, запирает выходную схему 9 пропусканпя. Поэтому импульсы неполного поглощения с 5 выхода анализиру 1 оц 1 его ПГ 1 Д 1, прошедшие через сумматор 11, це проходят через запертую схему 9. Таким образом, импульсы, приводящие к непрерывному фоновому распределению и импульсы пика вылета одного ан 10 нигиляционного кванта не регистрируются в анализаторе 5, чем обеспечивается простая форма аппаратур ной линии спектрометра. На фиг, 2 приведены расчетная кривая эффективности предлагаемого гамма-спек трометра (кривая 12) и прототипа (кривая 13) в отцосительцькх единицах, Видно, что кривая 12 эффективности предложенного спектрометра лежит выше кривой 13 эффективности прототипа и охватывает больший диапазон энергий гамма-квантов. Достоинством предлагаемого гамма-спектрометра является возможность повышения эффективности без увеличения обьема полупроводникового анализиру 1 ощего детектора и без ухудшения разрегцающей способности,Форлула изобретенаГамма-спектрометр, содержащий ацалцзиру 1 оьцнй детектор, окруженный двумя боковымп детекторами, два дифференциальных дискриминатора, схему тройных совпадений и анализатор амплитуд импульсов, от,шчаюи(ийся тем, что, с целью увеличения эффективности и расширения диапазона измерения, гамма-спектрометр имеет блок отбора и перераспределения, содержащий схему двойных совпадений, нормально открытую и выходную схемы пропускания, нормалцзатор амплитуд ц сумматор, причем выход анализирующего детектора ц объединенные выходы боковых детекторов подключены к входам схемы двойных совпадений, выход которой подключен через нормально открытую схему пропускания к запирающему входу выходной схемы пропускания, а к запирающему входу нормально открытой схемы пропускания подключен выход схемы тройных совпадений, выход анализирующего детектора подключен к одному из водов сумматора, к второму входу которого подключен через нормализатор амплитуд выход схемы тройных совпадений, а выход сумматора подключен через выходную схему пропускания к входу анализатора амплитуд цмпхльсов,