Способ определения энергии моноэнергетического фотонного излучения

О П И С А Н И Е719282ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических Республик61 ополнительное к авт. саид-ву -2) Заявлено 21.08 656265/ М Кт з б 01 Т 136 аявки с присоединени (23) Приоритет Хосударственный комит 43) Опубликовано 07.01.82 53) УДК 621.386по делам изобретени и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИМНОГОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ФОТОННОГОИЗЛУЧЕНИЯ значени соб опр ния при энергии рентген шой ак фотонно ников, 1 Кюри сколько дифрак чески н тонного топов. айс 2 йз 1 пстоянная решетки крисорядок отражения (и = лла;2, 3); Изобретение относится к области спектрометрии ионизирующих излучений и может быть использовано для прецизионных измерений энергии моноэнергетического рентгеновского и гамма-излучения.Известные способы определения энергии фотонного излучения, основанные на применении спектрометров с полупроводниковыми детекторами, не позволяют определять энергии фотонного излучения радиоактивных изотопов с достаточной точностью 1). Методы магнитной спектрометрии 21 не позволяют определять энергию фотонного излучения слабоактивных и короткоживущих изотопов.15Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ определения энергии рентгеновского и гамма-излучения, основанный на явлении дифракции излучения на периодических 2 С структурах и заключающийся в том, что дифрагировавшее на кристалле излучение направлено под углом ю к падающему пучку, удовлетворяющим условию ВульфаБрэгга25- постоянная Планка;- скорость света;- энергия дифрагировав щего излучения 31.змеренному значению о определяют е энергии. Однако известный споеделения энергии фотонного излучегоден в основном для определенияхарактеристического излучения овских трубок и источников больтивности, При определении энергии го излучения слабоактивных источнапример с активностью меньшевремя измерения составляет не- месяцев из-за малой светосилы тометра. Вследствие этого практиевозможно определять энергию фоизлучения короткоживущих изоЦелью изобретения является сокращение времени измерения и повышение точности определения энергии слабоактивного моноэнергетического фотонного излучения и обеспечение возможности измерения энергии моноэнергетического фотонного излучения короткоживущих изотопов.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на явлении дифракции излучения на кристаллах и заключающемся в измерении угла Брэгга и(5) вычислении энергии излучения по известному соотношению, предварительно производят набор амплитудного спектра измеряемого излучения, направленного непосредственно на детектор, и фиксируют положение пика этого спектра, затем йаправляют пучок рентгеновского излучения с непрерьвным энергетическим спектром на кристалл и фиксируют положение пика амплитудного спектра излучения, дифрагировавшего на известной системе кристаллографических плоскостей, после чего совмещают положения указанных пиков путем вращения кристалла и детектора и получают равные по величине энергии измеряемого и дифрагировавшего излучений. Сущность изобретения иллюстрируется схемой, приведенной на фиг, 1; на фиг. 2 дан график определения измеряемого излучения. Источник 1, энергию излучения которого необходимо измерить, устанавливают перед детектором 2 и регистрируют амплитудный спектр излучения детектором 2 и анализатором 3 импульсов. Источник 1 убирают, пучок непрерывного по энергии излучения рентгеновской трубки 4 коллимируют с помощью коллиматора 5 и направляют на кристалл 6. Приэтом на экране осциллографа анализатора 3 импульсов появляется пик, соответствующий квантам излучения из непрерывного спектра с энергией, определяемой углом , удовлетворяющим соотношению (1). Вращая кристалл и детектор, добиваются совпадения пика из непрерывного спектра рентгеновского излучения и пика измеряемого источника, Измеряют значение угла ъ и из соотношения (1) определяют значение энергии излучения источника 1,Принципиальное отличие предлагаемого способа состоит в том, что, используя явление дифракции рентгеновского излучения с непрерывным энергетическим спектром, имитируют излучение, энергию которого необходимо измерить, что делает возможным определение энергии короткоживущих изотопов и существенно сокращает время измерения энергии слабоинтенсивных источников, т. к. интенсивность такого имитатора намного больше интенсивности излучения измеряемых источников.Суммарная погрешность определения энергии дается соотношением где ,=, М =дЕйс Ьддд2 дз 1 п о д погрешность, обусловленная ошибкой в определении величины д; дЕ Ь с ЛоЛЕо -- Ли = - , - до 2 дз 1 по 1 до 10 15 20 25 45 50 55 50 65 погрешность, обусловленная неточным измерением сЛЕ, - погрец.ность, обусловленная неточным совмещением пиков. Если Е = 10 кэВ,сд = 1 А, -- = 10 - , .Ь;,1, что практически осуществимо, то ЛЕа =,10-з эВ,а ЛЕ = 0,08 эВ,Для оценки Е, используют пик, соответствующий измеряемому излучению, и пик, соответствующий излучению имитатора, а также их треугольные аппроксимации (см. фиг. 2).С помощью регулировки коэффициента усиления и уровня экспандирования спектрометра можно выбрать такие условия, при которых одному каналу амплитудного анализатора импульсов будет соответствовать Я/К эВ, где Я - энергетическое разрешение спектрометра, К - число каналов анализатора, что и явится погрешностью ЬЕ, совмещения пиков, если разность между количеством импульсов в максимуме пика (У) и количеством импульсов, соответствующим пику в том же канале (У,), будет больше величины статической погрешности Из подобия треугольников 1 РМ и ЯРЕ следует; Решая (3) и (4), получаем условие необходимого набора статистики:У,:) 4 К-,С другой стороны УК/1, где 1 - интенсив. ность излучения есть время набора спектра. Поэтому время, необходимое для того, чтобы выявить (визуально) сдвиг положения пиков в 1 канал, т, е. получить ЬЕ, = = ВК, должно быть не менее 4 К/1,При Р = 200 эВ, К = 200 каналов, 1 = = 10 имп/с время набора спектра должно быть не менее 32 с, а погрешность ХЕ, составит 1 эВ. Для того, чтобы получить ЛЕ, = 0,1 эВ при тех же условиях необходимо К = 2000, время набора спектра при этом составит 8,8 ч.Приведенные выше расчеты справедливы при визуальном совмещении пиков на экране анализатора импульсов. При использовании машинной обработки спектров ЬЕ, может быть уменьшена в 20 раз, т. к. положение пика в этом случае определяется с точностью 0,05 канала.Использование предлагаемого способа определения энергии моноэнергетическаго фотонного излучения обеспечивает посравнению с существующим способом следующие преимущества: возможность определения энергии фотонного излучения короткоживущих изотопов и существенное сокращение времени измерения, что увели чивает производительность и повышает эффективность в ряде областей исследований а также повышает точность измерений.Формула изобретения оСпособ определения энергии моноэнергетического фотонного излучения, основанный на явлении дифракции излучения на кристаллах и заключающийся в измерении 15 угла Брэгга и вычислении энергии излучения по известному соотношению, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени измерения и повышения точности определения энергии слабоактивного 20 моноэнергетического фотонного излучения и обеспечения возможности измерения энергии моноэнергетического фотонного излучения короткоживущих изотопов, предварительно производят набор амплитудного 25 спектра измеряемого излучения, направленного непосредственно на детектор, и фиксируют положение пика этого спектра, затем направляют пучок рентгеновского излучения с непрерывным энергетическим спектром на кристалл и фиксируют положение пика амплитудного спектра излуче. ния, дифрагировавшего на известной системе кристаллограф ических плоскостей, после чего совмещают положения указанных пиков путем вращения кристалла и детектора и получают равные по величине энергии измеряемого и дифрагировавшего излучений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Балдин А, В. Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами. Атомиздат, 1974.2. Столярова Е, А. Прикладная спектрометрия ионирующих измерений. М., Атом- издат, 1964.3. Рйуз 1 са 1 Кеч 1 еч, чо 1. 135, 4 а, 1964, р, А 899 (прототип).Изд.107 Тираждарственного комитета СССР по дел 113035, Москва, Ж, Раушская на 18 Подписноеи изобретений и открытийд. 4/5