Дозиметр быстрых нейтронов

)9) .Э А 1 Т ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСИОМУ,СВИДЕТЕЛЬСТВУ ащи 1 в доомГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Голубев Б.П. Дозиметрията от ионизирующих излучений.Атомиздат, 1971.Полупроводниковые детекторьзиметрии ионизирующих излученПод ред. В.К.Ляпидевского, М.издат, 1973.(54) ДОЗИМЕТР БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ(57) Применение магнитодиода в качестве дозиметра быстрых нейтронов723906 Настоящее изобретение относится к технике измерения ядерных излучений, а точнее к дозиметрам потоков быстрых нейтронов, например, атомных реакторов.Широкое развитие ядерной физики и атомной энергетики, все развивающееся применение в народном хозяйстве различных видов ионизирующих излу- О чений поставили достаточно сложную задачу измерения величин, характеризующих эти излучения. Многообразие источников излучения по их виду, потоку и энергетическому спектру поро дило большое количество различных методов и приборов дозиметрии, как правило, дополняющих друг друга. Этим методам и приборам посвящена обширная литература. Наряду с химическими, 20 фотографическими, активационными и другими дозиметрами в последнее время шире стали применяться устройства с использованием полупроводниковых детекторов, 25 35 Такая сильная (двоиная) экспоненцичальная зависимость тока от отношения д/1, определяет высокую чувствительность прямой ветви ВАХ к воздействию 40магнитного. поля, которое несколько уменьшает подвижность неосновных носителей, тем самым уменьшая диффузи 3онкую длину неосковных носителей - Е. К настоящему времени в результате д 5 многочисленных исследований, посвященных изучению влияния ионизирующего излучения различных видов на полупроводнюси и полупроводниковые приборы, достаточно хорошо известкы законы изменения их наиболее важныхэлектрофизических параметров. Подробный анализ характера изменения прямой ветви магнитодиода под действиембыстрых нейтронов с учетом их влияния 55 на время жизни неосковкых носителей, удельное сопротивление базы иподвижность носителей показал, чтоосновную роль играет уменьшение времени жизни неосновных носителей. Эти методы и приборы на их основе постоянно совершенствуются и позволяют успешно решать все усложняющиеся задачи современной дозиметрии ионизирующих излучений. Однако, все они достаточно сложны; либо требуют прове- . дения дистанционных измерений (как калориметрические или с помощью полупроводниковых детекторов), либо обуславливают наличие достаточно дорогостоящей и сложной специальной измерительной аппаратуры (актинационные),В то же время существует широкий класс задач дозиметрии, при которых для известного типа излучения и его спектрального состава требуется лишь определить величину поглощенной или экспозиционной дозы. Именно такого рода задачи возникают, например, при исследовании радиационного влияния на полупроводники и полупроводниковые приборы, Так при исследовании воздействия быстрых нейтронов реактора обычно вместе с исследуемыми образцами облучают какой-либо активационный индикатор (чаще сера - Б ) и по измерениям его наведенной активности рассчитывают дозу облучения. Как указывалось выше, такой. способ достаточно трудоемок, требует специализированного измерительного оборудования. Целью настоящего изобретения является упрощение измерения потоков быстрых нейтронов.Эта цель достигается применением известного магнитодиода в качестве дозиметра быстрых нейтронов.Известно, что рабочий участок прямой ветви вольт-амперной характеристики магнитодиода с базой п-типа описывается выражениями:Б 1 = 1 ехр( - -);сд,Ь+сЫ/Е 1 сЬ 1/1. с=2 ---- , 1 = ----Ь+с т 1,(Ъ+1) ЬД/21.иЬ=еЬ+ гР Р) МРс ф где Н - прямое постоянное напряжение, приложенное к магнитодиоду;Ь - отношение подвижностей свободных электронов к свободных дырок;- постоянная для данной температуры Т величина;"о удельное сопротивление исходного материала базы диода;- время жизни дырок, инжектированных в п-базу.,Очевидно, что в случае ехрс 1/1, ) 11 й Ь+1с =. - , - ехр - и 1=1 е -- е - Й/1,Ь+1 1. с тИсследования показывают, что в широком диапазоне доз быстрых нейтронов изменения времени жизни подчиняются закону1/г = 1/Г, + Кф К - сопят.Ф - дозаИэ выражения для ВАХ магнитодиодаследует, что4 т 1 1(1,П=- - 1 - еЬ+1 " 1Очевидно, что1 1 ОК ф Учитывая,чтосо К-Ф ( 1й - Ю, й с.К-): е (1+- - -" Ф) Окончательно получимПо (1+КО ф)где Б - прямое падение напряженияона магнитодиоде до облучения;К - некоторая постоянная велиочина, зависящая от исходного значения времени жизнинеосновных носителей в баземагнитодиода и коэффициентарадиационного изменения вре 40мени жизни К;.Следует отметить, что величина К- зависит от вида ионизирующего излучения и исходного полупроводникового материала45Исходя из вышеизложенного, очевидно, что для измерения потока быстрых нейтронов необходимо замерить прямое напряжение на магнитодиоде при заданном прямом токе до и после облучения, а затеи рассчитать дозу по формуле (). Значение коэффициента находится предварительно при калибровке, предлагаемых дозиметров. Разносторонняя экспериментальная проверка возможностей предлагаемого до,зиметра полностью подтвердила его преимущества по отношению к аналогам е 4Дозиметрическая характеристикаимеет линейный характер в диапазонецо (2 т 4) 10 и н/см . Чувствительность однотипных магнитодиодов к быст -рым нейтронам реактора незначительноизменялась от образца к образцу, значение К составляло 5 1 О см /н приначальном напряжении около 12-15 В.(Калибровка дозиметров производиласьпо серным индикаторам, т.е, учитывались нейтроны с энергией более 3 Мэв,облучение проводилось в атомном реакторе водо-водяного типа).Очевидно, что предлагаемые дозиметры обладают высокой чувствительностью, для измерения дозы облучениянеобходима простейшая измерительнаяаппаратура (миллиамперметр, вольтметр, источник питания), расчет дозыоблучения производится по простейшимформулам. Кроме того, изменения прямой ветви ВАХ магнитодиода, вызванные быстрыми нейтронами, при комнатных температурах практически не зависят от времени, чтс псзволяет производить расчеты и измерения доз каксразу же после облучения. так и влюбое другое время, удобное для исследователя.Применение известного магнитодиода в качестве дозиметра потока быстрых нейтронов, например, атомногореактора, стало возможным благодаряобнаруженной авторами личейной зависимости прямого падения напряженияна образце при заданном значении прямого тока от дозы быстрых нейтронов,а также благодаря обнаруженной авторами высокой чувствительности прямойветви ВАХ магнитодиодов к воздействию быстрых нейтронов,Предложение использовать известный магнитодиод как дозиметр потокабыстрых неитронов имеет преимущества,так как этот дозиметр прост по устройству, не требует для проведения.измерений никакой сгецнализированной измерительной аппаратуры, расчетдозы производится по простейшим формулам,Он можетприменяться .ридозиметррии потоков быстрых нейтронов в периферийных канаах атомны реакторов, мало мощных источнисовнейтронов,когда дозиметрия с помощью активационныхдетекто - ,ров требует больших времен экспозиции. Использование магннтодиода в качестве дозиметра быстрых нейтронов позволит уменьшить расходы на приобре723906 Редактор Н.Сильнягина Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова Заказ 5910 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д.4/5 .Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 тение специализированной измеритель- ров, упростит и убыстрит процесс доной аппаратуры для измерения наведен- зиметрии, что даст экономию в народной активности активационных дозимет- ном хозяйстве.