Способ градуировки преобразователя энергии фотонного излучения

795393 Соиз Советских Соииалистических Республик(43) Опубликовано 07 сударственнын кавите СССРам изобретен(45) Дата опубликования описания 07.01.8) СПОСОБ ГРАДУИРО ЭНЕРГИИ ФОТОН Изобретение относится к области измерений энергии фотонного излучения, например рентгеновского излучения.Преимущественной областью его использования является градуировка и проверка первичных измерительных преобразователей энергии фотонного излучения, а также устройств для измерения энергии фотонного излучения, содержащих кроме первичного ряд вторичных измерительных преобразователей.Градуировка преобразователязаключается в определении характеристики преобразования. Для этого находят фуйкциональную зависимость величины параметра выходного сигнала преобразователя от величины энергии фотонного излучения, Для измерения энергии фотонного излучения в энергетических спектрометрах используется принцип линейного энергетическо-амплитудного преобразования, поэтому в них измеряемым параметром выходного сигнала является амплитуда импульсов или номер канала анализатора, Характеристика преобразования представляет собой зависимость интегрального или дифференциального коэффициента преобразования от энергии излучения 1 Ц.Известен способ градуировки, в котором использован генератор импульсов точной амплитуды, где эквивалент энергии фо-рртонного излучения (амплитуда импульсовгенератора) может устанавливаться плавно во всем диапазоне регистрируемыхэнергий 121.Однако этот способ не позволяет определить, характеристики преобразованияпервичных измерительных преобразователей (детекторов); он применяется только10 для градуировки вторичных измерительных преобразователей (предусилителей,усилителей, экспандеров, ,амплитудныханализаторов и т. п.),Наиболее близким к изобретению яв 6 ляется способ градуировки с использованием многих источников излучения, например, включающий измерение амплитудывыходных сигналов в зависимости от известных значений энергии источников 3120 По этому способу энергетический спектрометр регистрирует набор моноэнергетических фотонов (квантов) известной энергии,излучаемых радиоизотопами источникаМи,Затем строят график зависимости положения максимумов пиков в,каналах амплитудного анализатора от энергий соответствующих фотонов, Через полученные экспериментально точки проводят кривую, пара.метры которой подбирают методом наиЗ 0 меньших квадратов. Полученная криваяисй 2 д Е 60 выражает зависимость коэффициента преобразования спектрометра от энергии и позволяет по положению пика определить соответствующую ему энергию фотона.Погрешность градуировки спектрометра определяется погрешностью отсчета параметра выходного сигнала (номер канала анализатора) и погрешностью, с которой измеряется известная энергия калибровочного излучения.Недостатками этого способа являютсяневозможность плавного изменения энергии излучения и ограниченность набора ее дискретных значений в существующих радиоизотопных источниках. При этом в отдельных участках диапазона регистрируемых энергий невозможно измерить коэффициент преобразования, Кроме того, неравномерность распределения дискретных значений энергии излучения ради оизотопных источников по диапазону регистрируемых энергий увеличивает погрешность определения дифференциального коэффиента преобразования, так как это необходимо измерять при возможно малых приращениях энергии. Недостатками способа являются также наличие в спектре излучения радио- изотопных источников мешающих энергетических линий, дополнительный фон от высокоэнергетических квантов излучения и различие характера спектра в разных источниках. Это увеличивает погрешность определения положения пика в каналах анализатора, а при недостаточном энерге- ,тическом разрешении измерительного преобразователя измерение коэффициента преобразования становится невозможным.Целью изобретения является повышение точности градуировки преобразователя и обеспечение возможности плавной установки величины энергии излучения в заданном диапазоне энергий,Поставленная цель достигается тем, .что по предложенному способу используют ис.точник фотонного излучения с непрерыв ным энергетическим спектром, например рентгеновскую трубку. При этом .моноэнергетические фотоны с требуемым значением энергии выделяют из излучения этого ис. точника путем Брэгговского отражения на каком-либо дифракционном элементе, например на монокристалле с известной по стоянкой решетки. Для этого дифракционный элемент устанавливают под углом Вульфа-Брэгга к направлению излучения источника, а градуируемый преобразователь - соответственно под двойным (удвоенным) углом Вульфа-Брэгга и измеряют зависимость параметра выходного сигнала (например, его амплитуду) от величины уг. ла Вульфа-Брэгга, которая по известному "оотношению Брэгга пересчитывается в величину энергии излучения, Изменением угла отражения Вульфа-Брэгга достигается плавное изменение энергии регистрируемо 5 10 15 20 з зо 35 40 45 50 го излучения, причем возможна установка произвольного ряда значений энергии излучения с любым энергетическим интервалом между линиями. Этот интервал между линиями может быть выбран достаточно малым, чтобы уменьшить погрешность измерения дифференциального коэффициента преобразования. Спектр отраженного излучения не содержит близко лежащих ме" шающих линий, сохраняет свой характер независимо от значения угла Вульфа-Брэг.га и представляет собой набор моноэнергетических линий первого и более высоких порядков отражения с энергиями, кратными натуральному ряду чисел. Следователь" но, исключается погрешность определения, положения пика в каналах анализатора, обусловленная влиянием мешающих линий при недостаточном энергетическом разре.шенин измерительного преобразователя.На чертеже изображен вариант схемы устройства, для градуировки измеритель ных преобразователей фотонного излуче.ния, где обозначены источник фотонного излучения 1 с непрерывным энергетическим спектром в виде, например, рентгеновской трубки, синхротрона и т. п., диафрагмы (коллиматоры) 2, дифракционный элемент (монокристалл) 3, устройство для измерения энергии фотонного излучения 4, содержащее первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 и вторичные измерительные преобразователи 6 - 9 (зарядочувствительный предусилитель 6, усилитель-формирователь 7, пороговый усилитель 8 и амплитудный анализатор импульсов 9), первичный поток фотонного излучения 10 с непрерывным энергетическим спектром, вторичный поток излучения 11,. отраженный под углом Вульфа-Брэгга.В процессе измерений кристалл 3, всегда находится под некоторым известным углом 0 к напрвалению первичного потока излучения 10, а первичный измерительный преобразователь (детектор) 5 соответственно. пад углом 2 О,Градуировку производят в следующеВ последовательности: монокристалл 3 с известной постоянной кристаллической ре шетки д устанавливают под углом 0 к первичному потоку излучения .10. Угол 0 выбирается из соотношения где а - порядок (кратность) Брэгговскогоотражения (и = 1, 2, 3);с - скорость света в вакууме;Ь - постоянная Планка;Е - энергия фотонов,Преобразователь 5 устанавливают соответственно под углом 2 0 согласно при. веденному чертежу. Набирают спектр излучения и определяют положение пиков аканалах анализатора, соответствующих . первому и второму порядку Брэгговского отражения. При этом энергия фотонов второго порядка Брэгговского отражения строго в два раза больше энергии фотонов первого порядка отражения. Затем после.довательно изменяют угол О, устанавливая его значение согласно выражению (1) для выбранного ряда значений энергий фотонов и определяют положение пиков в каналах анализатора. Затем по результатам :измерений известным образом находят градуировочную характеристику (характеристику преобразования), представляющую зависимость положения пика в каналах анализатора от энергии.Предлагаемый способ позволяет повысить точность градуировки преобразователя за счет возможности плавной установки произвольного значения энергии излучения, отсутствия близко лежащих мешающих :энергетических линий и постоянства характера спектра излучения, регистрируемого преобразователем.Формула изобретенияСпособ градуировки преобразователя энергии фотонного излучения, включающий измерение одного из параметров его выходяого сигнала, например амплитуды, в зависимости от известных значений энергии излучения источника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности градуировки, используют источник фотонного 6 излучения с непрерывным энергетическиМспектром, из которого последовательно выделяют фотоны с требуемым значением энергии, используя дифракционный элемент, например монокристалл с известной 10 постоянной решетки, установленный подуглом, Вульфа-Брэгга к направлению излучения источника, при этом градуируемый преобразователь устанавливают под двойным углом Вульфа-Брэгга и измеряют за висимость параметра выходного сигналапреобразователя от величины угла ВульфаБрэгга с пересчетом ее в величину энергии излучения. 20 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Матвеев В. В., Хазанов Б. И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М., Атомиздат, 1972, с. 33 - 43.25 2. Ядерное приборостоение, Труды Всесоюзного НИИ приборостроения с полупроводниковыми детекторами. М., Атомиздат, 1974, с. 225 - 226,3, Прикладная спектрометрия с полу- ЗО проводниковыми детекторами, М. Атомиздат, 1974, с. 225 в 2 (прототип)., Харьк Заказ 26/28НПО Поиск ставитель Б. Рахманов ехред И, Заболотнова Изд,109 Тираж 718 Подписноеосударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5