273884

О П И С А Н И Е (273884ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советсиих Социалистических Рес 1 тубпикСВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМУ детельс от двт. ависимо(32) Приоритет -осударственныи камите Совета в 1 иннстрав ССС по делам иаабратенийи открытий(71) Заявител изическии инст ГИСТРАЦИИ ЯДЕРНЬЧЕНИЙНЫХ СРЕДАХ ТЧИК ДЛЯ Р ИЗЛ В АГРЕССИ(5 Известно, что для регистрации ядерных излучений в агрессивных средах, например в кислотных или щелочных растворах, применяются такие датчики ядерных излучений, у которых чувствительными к ядерному излучению элементами являются детекторы из кремния или карбида кремния. Однако кремниевые ле. текторы травятся при работе в щелочных средах и окисляются в кислотных средах. детекторы из карбида кремния, хотя и обладают высокой химической стойкостью, имеют плохое энергетическое разрешение, низкую эффектпв 1 юсть и невысокое отношение сигнал: шум. Поскольку агрессивные смеси имеют сложный химический состав, а их рабочие температура и давление иногда значительно превышают нормальные значения, свойства датчиков сильно изменяются в процессе эксплуатации, Эти датчики характеризуются низкой стабильностью, малым сроком службы. При комнатной темпердтуре оци имеют высокий уровень шумов, что 1,е позволяет эффективно регистрировать ядерные излучения малых энергий.Известные датчики с алмазными детекторами ядерных излучений не могут работать в агрессивных средах, поскольку не удовлетворяют специальным требованиям, предъ 5 вляемьм к конструкции датчика и его чувствительного элемента в связи с воздействием агрессивных сред. В предлагаемом датчике лля регистрацииядерных излучений в агрессивных средах с целью повышения эффективцости регистрации чувствительный элемент выполнен в виде дл мазного детектора ядерных излучений с запорным н 11 нжектиру 10 щпм контактами, я Ооолочка представляет сооой герметичный корпус с отверстием, через которое среда цепосрелстви 11 О сопрцкясяетс 51 с запорию контактом 10 алмазного детектора, герметично закрывающего указанное отверстие, причем запорный контакт выполнен цз материала, стойкого к действию среды, наприе)з цз карбида платины.Для обеспечения регистрации ядерных цз лучений в угле, близком к 4;т, датчик можетоыть выполнен в виде такого же герметичного корпуса, но с двумя расположенными друг против друга оконным; отверстиями. В качестве чувствительного элемента корпус содержит 0 лва алмазных детектора ядерных излучений,соприкасающихся своими ццжектпрующцмц контактами, имеющих стойкие к лействцо агрессивной среды здпорные контакты ц распо;Оженцых этими здпорнымп контактами против оконных отверстий в корпусе.Лля увелцчецця детектирующей площадидатчика его чувствительный элемент изготавливают в виде мозаики из изолируемых и уплотняемых соответствующим образом алмазных детекторов ядерных излучений с инжекти5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 г 60 65 ру)О)цим и со стойки) е ЛейстВию агрессивной с ,) сЛ ь) 3 а по р и ы в е О )т я ет я ) 1 .Тповышеия эб;реетвности регистраЦ 1 ниЗ:(оэнерГстпескихесроткогросежных .:лерных излучений чузстзптельный элемент Дт)ИЕЯ ВЫПОЛНЯ 10 Т ИЗ ЯЛМЯЗНЫХ ДЕТСКТСРОВ С и 1 ееетпруюц м контактом и сс стойким к деЙ- ствпю агрессивной среды запорным контактом, прйзрячпым для упомянутьх 51 Лср)ь)х НЗлуче. Н И)1.а фнг,- -3 схематпчно пзооражспы раз- Л)1 ЫЕ ВЯРН 1 ГГЫ КОНСТ)УЕТПВНОГО ВЫ )ОЛПЕ)15)Л 1 Т 1)ЕЯ,1 а фиг,показан разрез датчика, ВыпалС) НОГО В ВИДО ц)С) 111 ДриВС КОГО КорПуСЯ, Содержащего в качестве чуьствительного элемента алмазный детектор ядерных излучеш;й с 11 ПЖЕКТИРУЮЩИМ И СО СТОЙ Е 1)1 К ДЕЙСТВИЮ ГресспВНОЙ среды 32 ГОрным кбнтяктам)1; на фиг. 2 - датчик, выполненный ллл обесгеченнл рсгпстрации ядерных излучений в угле, близком к 4 л, в виде цилиндрического корпуса, содержащего в качестве чувствительного элемен- ТЯ ДВЯ 2 ЛМЯЗНЫХ ДЕТЕКТОР, СОПРИКЯСа)ОШИХС 51 1)нее:(тир ющим) Кота)(таи и и)е)сщих СТОЙ(е к дйстВИЮ ЯгрессВНОЙ с)Оды запор)ые )(01)такты, Для илл)остр:)ции возоя(НОГО приме)ения датчик вставлен в герметичный разьем и погружен в жидкую радиоактивную агрессивную среду; па фиг, 3 - датчик упрощенной конструкции, разоез.Предлагаемый алмазный Лт шк для регистрац)ш ядерных излучений в агрессивных сре;)х конструктивно выполнен з виде цилиндрического корпуса 1 с оконным отверстием 2 и с еонусным седлом д. Корпус 1 изготовлен пз материала, стойкого е дейстзпю исследуемой агрессивной среды и облаЛЯОщего изолирую. шими и уплстняющпми свойствами, например фторопласта (тефлона), Основным элементом датчика является детектор 4 ядерных излучений с инжектирующим контактом 6 и запорным контактом 6, стойким к действию агрессивной среды. Такой запорный контакт, выдержива:ощий действие практически любых агрессивных сред, образуется при специально проводимых графитизации, карбидизции или легирозании поверхности алмаза. Кроме того, запсрный контакт 6, полученный графитизацней нли карбпдизацией, имеет незначительную толщину и по существу прозрачен для падающего ядерного излучения, что позволяет при помощи датчика с таким запорным контактом эффективно регистрировать низкоэнергетические и короткопробежные ядерные излучения в исследуемых средах.Особые трудности при измерениях в жидких радиоактивных средах вызывает явление адсорбции, искажающее получаемые результаты. Влияние адсорбции можно уменьшить, Выполняя запорныЙ контакт 6 из материала, не смачивающегося изучаемой радиоактивной средой (для некоторых сред таким материалом является, например, платина) или защищая запорный контакт специальными несмачиваю)цимисл пленками. Кроме того, действие Ядсосоции можно сзестп е :инм, ю с помсш).к) ультр;)зв е или нагрев. Обычно осуществляют локальный нагрев исследуемой р- ДИОЯЕТНВНОЙ ЖИДКОСТИ, ЛИОО ПСПОЛЬЗУ 51 аГРС- ватель, встроенный в корпус датчика (НЯ чертеже не показн), ЛИОО пр.)меняя В еаестве 1 ЯГ)еватслл ЗапОРный еснт)ет, О,. 12 Л)сш.й некоторым сопротивлением. Иногда Л.)л нагре- ВЯ ПОИМСНЛЮТ ВНЕШ)ИЙ ИГРЕВТС.)Ь, ПОМ=ШЕННЫЙ СНЯРУЖИ СОСУЛ 1 С ОЯЛПОЯЕТ)В)Г)11 Ж 1;.11 Ю- стью.А.)мазны Детеет 0) 4 0 сполсеен В псрн)- не 7 в его еонсно 1 головке 8, )10 Оп)ей п 3 9 для помещения детектора и оконное отверстие 10, аналогичное окоп)10)1 отзерстпю 2 в ес)- пусе 1. Порп:е.)ь 7 также изготовлен пз .;)зтсригла, стой:(Ого к Воздсйс",",1)о агресспвнои средл ч сбла 210)Пего НЗслиГ)101)н1 1 Гп От)лю)цнмп свойствами, например фторопляста (тс;)гОна). В поршне 7 сделаны отверсГнл Лля мстлличесеих зызолов 11 и 1, соелпне:шьгх п 1 Врснньм)1 илн припялнны.1 ( 1)им проволочками 18 и 14 соответственно с запорным 6 и ннееетп)рсюпПм 6 еснтяетями укязанноГОлмазногс детектора 4 и служащ)гх длл замь:е- нил элеетр)чссеОЙ цепи питяни 51 ялмзпогс лстеетОря 4 и Зазе)лсни 51 датчик 11 дл 5 прил )- женил папрлкения к алмазно)1) летеетору 4 и снятия с него сигналов, обуслозленны:( регистрируемым ядернь)м излучением. СосЛ:1- ценил упомянутых проволочек с запорым 6 и инжектирующим 6 контактами алмазного детектора 4 осуществляются, 1)априме), при помощи аквелага или серебряной пасть с их последующей термосбработ).с 1. Уплотнение алмазного детектора 4 н гсрмстнзацпл корпуса со стороны его оконного отверстия 2 осуществляется благодаря тому, Что ЕОНуС 1 Л Головка 8 ПорШНя 7 ВдаВЛИЗЯЕТ- ся в копуснсе седло 8 корпуса прп помопш:,)еталл 51)ссесй шаЙОЫ 1 д, пружин)л 16, металлической шайбы 17 и металлпческой гйеи 18, ввинчивающейся в металлическое кольцо 19, закрепленное в корпусе (например, запрессованное и зашплинтованное). Эти металлические детали изготовлены, например, из несжаВеющей стяли. Силя сжатия реГулируется гайкой 18. Для лучшей герметизации на конусные поверхности и на поверхности паза можно нанести пленку фторопластсвого (теЛОИОВОГО) лака. ИнОГд 2 для упрощения конструкции вместо металлических гайки 18 и кольца 19 применл)от фторопластсву)о (тефлоновук гайку, которая взинчиваетсл в верх. нюю часть корпуса, имеющего резьбу, и обеспечивает герметизаци)о аналогичным образом. ДЛЛ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УПОМ 5)НУТОГО ЛОКЯЛЬНОГО нагрева исследуемой радиоактивной среды при помощи запорного контакта 6, используемого в качестве нагревателя, к нему присоединяют две проволочки, а датчик снабжают дополнительным Выводом.Датчик, изображенный на фпг. 2, имеет КОНСТРУКЦИЮ, ЯНЯЛОГИЧНУЮ ОПИСЯННОЙ, 32 ИС- ключенисм того, что в нем используются в качестве чувствительного элемента два Ял) Язцых детектора 4 ядерных излучений, соприедсдю.ццесл своими инжектируюшими контатамп 6 ц ц с 0 ие запорные коцтакты 6, стой .1:с е дсйтвцо радиоактивной агрессивцой спсды. Кр-.:,с того, и в корпусе 1 и в есцу.н, головке 8 поршня 7 выполнены два цдзцтичцых окоциых отверстия 2, рдсполо)еенн:х;,.,)уг и;)стив друга. Датчик сооирается тае. Етсаь: все эти отверстия 2 были соосны, и позволяет регистрировать ядерные 5 Зл чения г б; ."ьНей эффективностьо в угле, близком к -1 л, Ъплотнеццс алмазных детекторов 4 ц гсретцзацця корпуса со стороцы его окоццых отверстии 2 ос) ц,сстпляетсл аналоги;ць;м о разо 3 цдес. чтобы обеспечить полную герегцзд.:Ео оп:1- сдццлх датчиков с целью их зашит.:; от паровнагрсссивнои среды, а также В тех сл чаях, огда по условиям работы их цеооходио полностью погружать в жидкую радю:;ет; Вн, о сре,.у, применяют, например, гсрмстичцье разъемы.112 фцГ. 2 псеазаи ддтчце, Вставлс,1 ць В Гермстичш.ц разъем 20 сплотце 1:ями 21 и псгргжецьш в жидкую агрессивную радиоактивную среду, Этот разъе)1 сл 1 жит так)ес д 151 подзсдец 51 к датчику соеди)итсльных едбс;1 с, 110 Г- да . указанной целью герметизиру;ст верхшою :а ть корпуса при помощи дополнительной:золирующей уплотняющей прокладки. По такому жс принципу можно изготовить датч е для рег трации ядерных излучений в 1 грессивцых средах, у которого чувствительный элемецт составлсц це из двух а цз большего числа длдзных детсетсрОВ ядерцьх 5 зл) чсний с инжеетцрующим и со стойким к дсйствио аг;)ссс,вцых СРСД ЗЯЦОРЦЬ 1 М ЕОЦТ 21 ТЯМИ.н,атчц( ПскдЗяцный ця 51)РГ, 3, 1 ско,л 50 проще и дешевле в изготовлении. Оц коцструетивис Выполнец в Виде цилиндрического српусд 1 с оконным отверстием 2. Корпус сделан из материала, стойкого к действию исследуемой )Ядисактивнсй дгрессив;о 1 срсды и Об)ладясцсГО изолируОщими и мплотня 10 щими свойствами, например фторопласта (тефлона). Чувств)Тельны.; элементом датчи ка служит алмазцый детектор 4 ядерых излчений с инжектирующим контактом 5 ц со спеццдльцо прцготогленным запорным ко;тактом 6, стойким к действию агрессивной среды. Указаицый алмазный детектор расположен в корпусе сгоим Здпопцым контактом 6 протиВ Оконного Отверстия 2 и отделен со стороны своего инжеетирусинего контакта 6 изолирующей уплотняющсц прокладкой 22 от вхс;яцего в корпус металлического основания 23. Прокладка 22 изГотОВлсня, цаприхСр, ИЗ фтсрспласт 2 Тс(1)- ,5 Оца) и имеет отверстия 24 и 26 длл -.,поход: соед 5 шительных проволочек 26 и 27".стялличссеое основание 23, сделанное, наприсп, цз нержавеющей стали, имеет неизол:1 ровдццьй металлический вывод 28 и изолирсздццый с пох 0 пью соответствующего уплстцеци - металл - изолятор металлический -ывод 29, которые соединены проволочками соотьстственцо с 5 1 О 15 20 30 35 40 45 50 55 60 г)5 Запорным 6 и цнжектирусши) 6 есцтдетдми 2 л)1231.ОГО детектора 4 и луж 1 т д,л Ззмые 1- ция его электрической цепи пцтдцця ц заземления ддтчиея и для прилсжсц 151 цяпр .;сц.51 е эл)12 По)1 детсктОрм 4 ц сцтц;1 цсГО сиГ- нялОВ, Ооуслсвлсицых пядяющиы ядерным излучением. Соединения проволочек с выводами и с контактами алмаз ого детектора 4 осуЦССТВЛ 51 ЮТСЛ Тд К ЖС, КД Е И В 0511 Д И 051;Т- чиес, поеяза 1;Ом на 1)иГ. 1. ) плстцсцис дл)яз- НОГО детектора 4 и Герметизация корпуса со стороцы сГО окоНОГО ОтвсрсИя 2 ОсущестВллется Яцалогцчц,1 образом при помощц пружины 30, металлической шдйОы 31 и мстдлличесеой гайе: 32, ввинчивающейся в мстдллцочссс ,Оль 1 О )д, здкреплеи сс Б есрцусс 1, :) 1 стд 1 лцчсскцс дстяли сдслИы, цяпрц)1 р, из церн;двсющей стали. Полная герметизация датчика слществляется так жс, как и датчика, цзображсццого на фиг. 2.н 1 ЕЕОторЫХ СЛуЧая:; КОрГуС опцдццьХ дагчц;:.Ов изготавливают из металла, например цз иср)едгсющей стали, если оц вы срживает децствцс исследуемой радиоактивной агрсссив- .0;. рсд:, я д,.л 1 плотцс;ил ц гср)стцздцци примеплют соответствуОцц с прокляде;1, 1.2- црлмср, из фторопласта (тефлона). Т 11 ие датчики )Огут иметь тя)кс три Вывода, из которых один нсцзолировднный вывод соприкасается с корпусом датчика и служит длл его за. зсмленцл, а двд друг)1 х изолированных вывода саедщепы проволочками ссответствеццо с ицжектирующим и запорным коцтактами алмдзцсго дстсе;срд ц предназцдчецы для прцложе- НИЯ Е НЕ)1 У НЯПРЯЖСНИЯ И ДЛЯ 32)1 ЫЕЯЦЦЛ ЭЛСК- трцчесеой цепи питания детектора ц сцятцл с нега сцгц ",ов, обусловленных падающим ядерць;:,;,:злу;сц; ., дзацыц длмазцыц дететоп с ицжсетцруюшцм ", со стойким е действпо дгрессцвцой СРЕДЫ ЗапснРНЬ) КОНТЯЕТЯ 5 и 5 ОЕСТ ТЯЕЖС Заделываться с целью его герметцздциц в специдлы ысятсрцдлы, например осооые стекла, Выдержцвд 1 сщис дсйстВие;сследуемой радиоактивной агрессивной среды в раоочих условиях, я корпус датчика иметь иную еонфигурдцию и содержать детали, отличающиеся от оци- С 2 ННЫХ.ПРедлаГЯсмый датчик РЯООтаст снлс.тм 10 цИм образом.1,дтчик встдвллют в герметичный разъем 20, погруждют в исследуемую радиоактивную агрессивную среду, подключают к усилительной аппаратуре ц подают напряжецце 200 - 600 в. Когда ядерные излучения цз исследуемой среды проникают через запорцый коцтакт 6 в алмазцый детектор 4, в нем возникают сбусловленные ионизацией импульсы тока, образусщие во внешней цепи импульсы цапряженил, котсрье усиливак;тсл и регистрируют- СЯ СоответТВУОЩЕЦ аППДРДт Рон 1.РазрдбОтднцьй алмазный датчик длл регистрдции ядерных излучений в агрессивных сре-дх обладает рядом преимуществ по сравценио с известными приборами. Он может ра273884 е / Э ьгЗ Составитель Г. ГорчаковаКоган Текяд Е. Борисова Корректор И. Симкина едакт Заказ 16 Я/520 ЦНИИИзд. ч"е 830 осударственного по делам изо Москва, ЖТираж 678омитета Совета Министроветеннй и открытийаушская наб., д. 4/5 Г 1 одписноеСР Тии. Харьк. фил. пред. Патент ботать в различных агрессивных средах в широком диапазоне температур и давлений, имеет хорошие счетные характеристики и малый уровень шумов, обладает высокой стабильностью и большим сроком службы, а также прост, надежен и удобен в эксплуатации. После проведения измерений его можно легко вымыть для очистки от радиоактивных загрязнений.Предмет изобретения Датчик для регистрации ядерных излучений в агрессивных средах, содержащий чувствительпый элемент, помещенньй в ооолочку, отлаиающайся тем, что, с целью повышения эффективности регистрации, чувствительный элемент выполнен в виде алмазного де тсктора ядерных излучений с запорным н инжектирующим контактами, а оболочка представляет собой герметичный корпус с отверстием, чсрез которое среда непосредственно соприкасается с запорным контактом алмазного 10 детектора, герметично закрывающего указанное отверстие, причем запорный контакт выполнен нз материала, стойкого к действшо среды, например из карбида платины.