Устройство обнаружения и локализации нейтральных частиц

.СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 293 19) 1 Т 5/00 гчй 3 БРЕТЕН АТЕНТУ е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение касается обнаруж -ния и локализации нейтральных частици может быть использовано в гаммаграфии, томографии, Цель изобретения - повьппение позиционного разреше Изобретение относится к обнаружению и локализации нейтральных частиц, в частности рентгеновских фотонов, гамма-фотонов или нейтронов,Цель изобретения - повьппение позиционного разрешения и чувствительности,На фиг,1 дан датчик, разрез; нафиг,2 - схема датчика, применяемого в устройстве,Устроиство содержит датчик 1 . (фиг.1), в котором предусмотрены конвертор и система сбора вторичных заряженных частиц, состоящая и нескольких элементов 3.1 и 3.2, 4и 4.2,2ния и чувствительности, достигается использованием тонкого конвертора па дающего излучения, расположенногоопоп,углом 0-10 по отношению к направлению потока падающего излучения, создаваемого щелевым коллиматором. Устройство содержит систему сбора вторичных заряженных частиц, выполненную в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно пластине конвертора и проекции оси пучка частиц на конвертор. С противоположной от системы проволок стороны по отношению к конвертору может быть размещен дополнительный плоский электрод с потенциалом конвертора. Набор проволочных электродов и плоский электрод могут быть выполнены с двух сторон конвертора. 3 э.п,ф-лы Датчик 1 предназначен для обнару . жения и локализации нейтральных частиц (в частности, рентгеновских лучей, гамма-квантов, нейтронов), которые облучают его. Среднее направление распространения этих частиц (обозначено на фиг.2 волнистой линией) предполагается постоянным относительного датчика, по меньшей мере во время обнаружения, Конвертор 2 представляет собой пластину из материалас большим атомным номером, например,тантала, расположенную со скользящимпадением относительно направленияраспространения нейтральных частиц. Угол между пластиной и этим направ 1521 293левием может быть равен 0-10 О. На фиг.1 и 2 конвертор 2 расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости этих фигур.Удобно применять плоский конвер 5 ,тор. Если жесткость пластины, составляющей конвертор, недостаточна, можно наклеить ее на жесткую подложку с потерей эффективности на 20-507, учитывая то, что электроны собираются только в половине пространства,Чем меньше угол падения при той же толщине конвертора, тем больше расстояние, которое должна пройти падающая частица в данном конверторе (фиг,2), При угле,.равном 1,и толщине пластины 70 мкм это расстояние составляет порядка 4 ммСо стороны конвертора 2 установлен набор про нолочных электродов 3.1 и 3,2 с отличающимся от конвертора 2 электрическим потенциалом.Например, электроды 3,1 и 3,2 имеют потенциал земли, а конвертор 2 имеет отрицательный потенциал 2-3 кВ, Под воздействием падающей нейтральной частицы конвертор 2 может вследствие фотоэлектрического эффекта, эффекта Комп- тона или образования пар высвободить. по меньшей мере один первичный электрон большой энергии, который может ионизировать газ и создать электронно-ионные пары. Созданные таким35 образом вторичные электроны под действием электрического поля притягиваются и одной из двух сетей электродов 3,1, 3,2 и сами создают другие вторичные электроны, формируя лавинный эффект в газе.В то время как угол между падающими частицами и конвертором 2 небольшой, угол выхода электронов отнносительно конвертора может быть большим и практически равным 90, поэтому йуть, который проходят электроны внутри конвертора до их выхода из него, очень мал по сравнению с 4 мм толщины конвертора для падающего излучения.Сети анодных электродов 3.2, 3,2 позволяют усилить сигнал умножением зарядов благодаря лавинному эффекту и позволяют локализовать собираемый таким образом заряд. Эти электроды расположены с обеих сторон конвертора 2 в плоскостях, параллельных последнему, т.е, в соответствующих плоскостях, перпендикулярных плоскостифиг.2.Кроме того, электроды 3.1 и 3.2параллельны проекции среднего направления распространения нейтральных частиц на плоскость пластины 2.Все электроды обеих сетей 3.1и 3,2 имеют одинаковый электрический потенциал,но каждый провод каждой сети электрически изолирован отвсех остальных проводов той же сети,Напротив, каждый провод каждой сети(фиг.2) сожет быть соединен с проводом другой сети, занимающим симметричное положение относительно плоскости преобразователя, образуя с нимпару проводов обнаружения. Каждая пара проводов обнаружения, которая может быть образована сетями 3.1 и 3,2соединена с отдельным электроннымканалом обнаружения обозначенным усилителем 5. Каждый канал усиливаетэлектрический ток, соответствующийзарядам, собранным на паре проводов,с которой он связан, Таким образом,блок электронных каналов выдает группу электрических сигналов, котораяпредставляет изображение распределения интенсивности нейтральных частицпо направлению, перпендикулярномуплоскости фиг,2,Кроме того, система сбора вторичных частиц имеет два дополнительныхплоских электрода 4,1 и 4.2, которыерасположены параллельно конвертеру 2и электродам 3,1 и 3.2 с противоположной стороны относительно конвертора 2потенциал, т.е, отрицательный потенциал 2-3 кВ, Эти дополнительныеэлектроды позволяют осуществить лучшее умножение и собирание зарядов, атакже устраняют электрические силы,которье воздействуют на анодные провода 3,1 и 3.2, могли бы искривитьих и изменить характеристики датчика.Блок регистрации частиц установлен (фиг.1) на консоли 7, Консоль7 крепится к основанию герметичнойкамеры 8, Камера 8 выполнена из материала, проницаемого для нейтральных частиц и обладающего механической прочностью, например из алюминия.Пучок нейтральных частиц, 9 определен длинной щелью 10 коллиматора11, состоящего, например, из свинцового экрана, при этом щель имеетдлину 1 б см и ширину 5 мм, На фиг.15212 20 направление щели по длине перпендикулярно плоскости фигуры, а следна конверторе 2 средней плоскостипотока частиц 9 представляет собой; линию, перпендикулярную плоскостифиг.1 и расположенную приблизительнона половине высоты конвертора,Основание камеры 18 имеет герметичный соединитель с вилкой 12. Основание камеры 18 снабжено также вентилем 13, позволяющим заполнять камеру при подходящем давлении соответствующим газом.Обычно в качестве газа берут . 15инертный газ, например аргон, в который добавляют небольшое количествомногоатомного газа, например изобутана, этана, парообразного спирта,метила или смеси углекислого газасо спиртом. Давление регулируетсяв пределах 5 10 - 10 Па, а в описанном варианте выполнения устанав -ливается на 10 Па. Для предотвращения последствий старения газа можнотакже выполнить в камере два отверстйя,такие, какие образует вентиль 13 так,чтобы установить непрерывную циркуляцию и/или обновление газа в камере,Основание камеры 18 имеет еще одингерметический ввод 14 для электрического кабеля 15, Кабель 15 с наружной изоляцией соединяет конвертор 2и катоды 4,1 и 4.2 с отрицательнымэлектрическим потенциалом порядка2-3 кВ, 35Напряжение питания зависит отрасстояния между анодными проводами сетей 3.1 и 3,2 и конвертором 2,от давления газа в камере, от коэф -40фициента усиления, необходимого длясоздания лавин в газе, и от диаметра анодных проводов, Напряжение составляет предпочтительно порядка одного вольта на миллиметр и на торр(1,3 10 Ла).Предлагаемое устройство позволяет,в частности, получить изображениеплотного тела, у которого пересекаемая нейтральными частицами толщина,металла составляет более сантиметра.Устройство может быть применено дляформирования изображений плотных иобъемных предметов, например конвейеров, В этом случае удобно использовать рентгеновские фотоны или гам -ма-кванты. Их энергия равна по меньшей мере 50 кэВ, предпочтительно250-кэВкэВ. 93 6Устройство имеет очень высокую эффективность порядка 307. с излуче - кием 400 кэБ, позволяет получить очень контрастное изображение исследуемых предметов и может быть применено в гаммаграфии, рентгеновской томографии, томографии гамма-лучами, нейтронами или излучением позитронов. Формула изобретения1. Устройство обнаружения и лока. - лизации нейтральных частиц, содержащее датчик в виде камеры, заполненной газом и проницаемой для нейтральных частиц, в которой установлены конвертор в виде пластины из твердого материала и параллельная ему система сбора вторичных заряженных частиц, включающая набор продолговатных электродов, параллельных друг другу и пластине конвертора, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения позиционного разрешения и чувствительности, датчик дополнительно содержит коллиматор в виде щели, параллельной пластине конвертора, причем конвертор образуо о ет угол более 0 , но менее 10 к оси пучка частиц, образуемого коллиматором, а система сбора заряженных частиц, на электроды которой подан положительный относительно конвертора потенциал, выполнена с возможностью образования лавинного эффекта в газе и соединена со схемами электронных каналов, формирующих одномерное изображение.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что электроды системы сбора заряженных частиц выполнены в виде набора электрически изолированных одна от другой проволок, расположенных параллельно проекции оси пучка частиц на пластину конвертора.3. Устройство по п,2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что система сбора частиц дополнительно снабжена плоским электродом, имеющж такой же потенциал, как и конвертор, и расположенный параллельно ему с другой относительно конвертора стороны от набора проволочных электродов.4, Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система сбора заряженных частиц снабжена набором электродов и дополнительным плоским электродом с двух сторон конвертора.)Ю 293 О 3,2 С,Черни Редактор Л, Зайцева Кравчу Корр аказ 6772/58 Тираж 484 ПодпНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и333035, Москва, Ж, Раушская наб ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород агарина, 101 Прои СоставителТехред А. Михее К оекрытиям при ГКНТ ССд. 4/5