Устройство для детектирования ионизирующих излучений

1 ц 936705 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетских Социалистических Республик(22) Заявлено 12.12.80 (21) 3216611/18-25 с присоединением заявки СССР по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования оп юллетень3ания 23.10.82(72) Авторы 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙГосУдаРственный комитет (23) Приоритет Изобретение относится к физике и технике ионизирующих излучений, в частности к устройствам для исследования пространственных характеристик излучения с помощью перегретых сверхпроводящих гранул.Известны устройства для исследования ионизирующих излучений, содержащие перегретые сверхпроводящие гранулы (ПСГ), расположенные в зазоре магнита и помещенные в гелиевый криостат; измерительные катушки, каждая из которых охватывает одну или несколько ПСГ, и измерительное устройство, фиксирующее импульсы тока, возникающие в катушках в момент перехода гранул из сверхпроводящего состояния в нормальное под воздействием ионизирующего излучения 1.Детектирование ионизирующих излучений с помощью таких устройств требует, в силу малости возникающих сигналов, применения чрезвычайно чувствительных регистрирующих устройств.Наиболее близким техническим решением является устройство для детектирования ионизирующих излучений, содержащее детектирующую среду, состоящую из сверхпроводниковых гранул, погруженных в диэлектрическую матрицу, выполненную в виде тонкого слоя, плоскость которого обращена в сторону падения исследуемого ионизирующего излучения, магнит и гелиевый криостат, причем детектирующая среда расположена в гелиевом криостате и размещена в поле магнита 2. Гелиевый криостат и магнит создают условия, при которых часть гранул оказывается в перегретом, а часть в нормальном состоянии.Устройство содержит также измерительные 10 катушки, каждая из которых охватываетодну или множество гранул, и схему измерения коэффициента самоиндукции катушек. Детектирующая среда выполнена в виде тонкого слоя, плоскость которого об ращена в сторону падения ионизирующегоизлучения. По изменению коэффициента самоиндукции катушек определяются гранулы, изменившие свое состояние под воздействием ионизирующего излучения, 20 Недостатками этого устройства являютсяограничение пространственной разрешающей способности размерами катушек и понижение чувствительности при уменьшении размеров измерительных катушек, а также 25 необходимость сложной многоканальнойаппаратуры для съема информации. Цель изобретения - упрощение констструкции путем создания бесконтактной системы съема информации и улучшение65 пространственного разрешения при сохранении высокой чувствительности.Цель достигается тем, что в устройстводля детектирования ионизирующих излучений введены излучатель и приемник высокочастотных колебаний, разделенные детектирующей средой с электронной схемойдля возбуждения колебаний в излучателеи усиления сигнала приемника, подвижныйметаллический экран с отверстием, размеры которого по крайней мере на порядокменьше размеров излучателя, установленный параллельно детектирующей среде состороны, противоположной падению ионизирующего излучения, и прилегающий кней, и схема регистрации высокочастотноймощности, поглощенной детектирующейсредой, соединенная с электронной схемойдля возбуждения колебаний в излучателе,и усиления сигнала приемника.С целью повышения чувствительности излучатель и приемник высокочастотных колебаний выполнены в виде высокодобротных резонаторов с элементами подстройкии образуют проходную резонансную систему,В другом варианте излучатель и приемник выполнены в виде диэлектрическихкристаллических резонаторов или в видеполуволновых полосковых резонаторов.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из излучателя 1,представляющего собой высокодобротныйдиэлектрический кристаллический резонатор призматической формы, сделанный изрутила (Т 0), приемника 2, представляющего аналогичный резонатор, передвижного металлического экрана с отверстием 3диаметром порядка нескольких десятыхмиллиметра, пространственно разделяющего излучатель и приемник, детектирующейсреды 4, представляющей собой оловянныегранулы размерами порядка (5 - 30 мкм) впарафиновой матрице в виде тонкой пластинки и помещенной перед отверстием состороны падения ионизирующего излучения, металлического настроечного винта 5,служащего для настройки резонатора, играфитовых поглотителей 6, которые всевместе образуют проходную резонанснуюсистему, собранную в кожухе 7, помещенную в гелиевый криостат 8 и помещеннуюв постоянное магнитное поле, электромагнита 9, Усилитель 10 высокочастотных колебаний, связанный с помощью линий передачи 11 с проходной резонансной системой, возбуждается на частоте резонатора,В состав устройства входит также система приема, регистрации и записи 12. Кожух 7 и гелиевый криостат 8 имеют окнадля пропускания ионизирующего излучения.Устройство работает следующим образом,10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 Проходная резонансная система, собранная в кожухе 7, охлаждается с помощью криогенной системы 8 до таких температур, когда гранулы переходят в сверхпроводящее состояние. С помощью настроечных элементов устанавливается уровень генерации. Соответствующим выбором значения постоянного магнитного поля гранулы переводятся в метастабильное перегретое состояние, когда часть из них находится в сверхпроводящем состоянии, а часть - в нормальном состоянии.Ионизирующее излучение при прохождении через детектирующую среду 4 переводит часть гранул из сверхпроводящего в нормальное состояние, что приводит к уменьшению проводимости детектирующей среды 4 в области отверстия в экране 3. Это в свою очередь вызывает соответствующее уменьшение уровня генерации, регистрируемое системой 12.Исследование пространственных характеристик ионизирующего излучения осуществляется путем сканирования поверхности детектирующей среды отверстием в подвижном экране 3.Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволит упростить получение информации о пространственных характеристиках ионизирующих излучений и в частности рентгеновского излучения, особенно в тех случаях, когда требуется высокое пространственное разрешение на больших площадях. Высокая эффективность работы этого устройства достигается благодаря бесконтактному съему информации. Предлагаемое устройство найдет широкое применение в физике частиц высоких энергий, в частности в детекторах рентгеновского переходного излучения, в которых диэлектрик с помещенными в нем гранулами из сверхпроводника одновременно служит и радиатором рентгеновского переходного излучения и детектором этого излучения, а также в качестве ливневого детектора, особенно при регистрации широких ливней. Предлагаемое устройство найдет широкое применение и в медицине, например при рентгеновской томографии. формул а изобретения 1, Устройство для детектирования ионизирующих излучений, содержит детектирующую среду, состоящую из сверхпроводниковых гранул, погруженных в диэлектрическую матрицу, выполненную в виде тонкого слоя, плоскость которого обращена в сторону падения исследуемого излучения, магнит и гелиевый криостат, причем детектирующая среда расположена в гелиевом криостате и размещена в поле магнита, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции путем создания бесконтактной системы съема информации, в устройство936705 1 Г1Составитель В. Рахмановактор Л, Письман Техред О. Павлова Корректор Л. Орлова Заказ 1653/18 Изд.23 б НПО Поиск Государственного комитета 113035, Москва, Ж, Тираж 719СР по делам изобретенийушская наб., д. 4/5 дписное крытпй ппография, пр. Сапунова,введены излучатель и приемник высокочастотных колебаний, разделенные детектирующей средой с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе и усиления сигнала приемника, подвижный металлический экран с отверстием, размеры которого по крайней мере на порядок меньше размеров излучателя, установленный параллельно детектирующей среде со стороны, противоположной падению ионизирующего излучения, и прилегающий к ней, и схема регистрации высокочастотной мощности, поглощенной детектирующей средой, соединенная с электронной схемой для возбуждения колебаний в излучателе и усиления сигнала приемника.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, излучатель и приемник высокочастотных колебаний выполнены в виде высокодобротных резонаторов с элементами подстройки и образуют проходную резонансную систему.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличаю щееся тем, что излучатель и приемниквыполнены в виде диэлектрических кристаллических резонаторов.4. Устройство по пп. 1 н 2, от л и ч а ющ е е с я тем, что излучатель и приемник 10 выполнены в виде полуволновых полосковых резонаторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1. С. Ча 1 е 11 е апс 1 Я. %аузана, РозЫопзепз 111 че зпреггпа 1 ед зпрегсопйцсЮе де 1 ес 1 огз 55 КЮ, 1 серог 188105, р. 12, 23.10,80,Яап 1 огс 1, Са 111 огп 1 а.2, Патент Франции2333353, кл. 6 01 Т20 1/16, опублик. 1977 (прототип).