Радиометр для измерения активности радионуклидов в жидком сцинтилляторе

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 Т 1 20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯАКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ В ЖИДКОМСЦИНТИЛЛЯТОРЕ, содержащий Фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему совпадений, соединеннуюс управляющим входомлинейного ключа,сумматор и амплитудный анализатор,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерений, в него введены линейные усилители тока, устройство режекции.80 807807 А и интегратор, причем выходы Фотоэлектронных умножителей подключенык входам усилителей тока, выходыкоторых через устройство режекциисоединены с входами схемы совпадений, а через сумматор - с входомлинейного ключа, выход которогочерез интегратор подключен к входу,амплитудного анализатора,2. Радиометр по и. 1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что устройство режекции содержит два параллельных канала, каждый из которых образован последовательно соединенными Формирователем и схемой запрета, выход которой соединен с выходоустройства, а вход - с входом схемызадержки, причем выход схемы задержки первого канала соединен суправляющим входом схемы запретавторого канала, а выход схемы задержки второго канала соединен суправляющим входом схемы запретапервого канала.Изобретение откосится к ядерномупри борООрое 11 ию 11 может бетть исполь-,зовано при построении медико-биологических приборов для исследований 11 роб т сОдержа 1 Т 1 их 11 изкоетнергетические бета-излучатели такие, как 5ТРйТЕЕтт 1 т УГЛЕРОД, фОСфОР, РаСТНОРЕНкые н жидких сцинтилляторах,Известны радиометры Ц, содержащие два Фотоэлектронных умножителя Е ФЭУ т находящихся н оптическом контакте с жидким сциктилляторОМНЫХОдЫ ФЭУ ПОДКЛЕоттЕНЫ К СХЕМЕсовладений и сумматору, выход которого соединен с входом амплитудногоаиатЕИЗатапа СИГКаЛОН, УПРаНЛЯЮЩИйВХОД аЕтПЛИТУДКОЕ О аЕЕалтиэаТОРа ПОД- фЕСЛГЕЕ 11 К НЕт 1 ХОДУ СХЕМЫ СОНЕтапЕКИй,Недос"татком таких устройств яез-,ЛЕЕ".-; 1-етлт.,е 1 ЕЕ 1 иатт стаС:ТОТНаЯ З аГРУЗК .-.11 т 1111 У,т 111 ОГО акаЛИЗатОРа, так КаКк;. 1.: ;хс 1 1.Осту 1 еают как счгналы20шума; так и полез кк 18 сигналыСиГналы Етеума при большой частоте ихслет 1 стнакия могут изменить калибровку амплитудного анализатора и принести к неточностям амплитудного 25анализатора полезных, сигналон.Наиболее близким техническим решением к заявляемому является радиометр 2 1, н котором этот недостатокГ 2у с"т со а К т 1130Известный радиометр содержит ФЭУ,11 аходяшкЕйся н оптическом контактеС ЖИДКИМ С.ЦИКтИЛЛЯтОРОМт СХЕМУ СОНПНДЕКийт СОЕДИНЕННУЮ С УПРаНЛЯЮЩИМВХОДОМ ЛИЕ 1 ЕЙЕЕОГО КЛЮЧат СУММатор И З 5амплитудный анализаторПри попадании бета-частиц и раствор сциктиллятора он возбуждаетсяи испускает фотоны сьета, регистри"руемые ФЭУ. Так как энергии бета"частиц 1 е 1 апри 11 ер, у трития Емалы, то 40число фотонон света, попадающих, нафотокатод ФЭУ, невелико, Из-за,низкой квантовой эФфективности фоТОКатОДа ПОЛЕЗНЬтЕ СИГНаЛЬЕ ЛЕжат НОбласти Одкоэлектронной компокен- Я 5ты шумов ФЗУ.т 1 ля выделения полезных сигналовиз шумов используется схема совпадений, которая управляет линейнымключом и пропускает ка амплитудныйанализатор полезные сигналы с малой примесью сигналов шума.,Пля лучшего выделения сигналовиз шумов сигналы с двух ФЭУ суммируют. Для сжатия динамического дианазона амплитуд сигналы после сумматора усиливаются логарифмическимусилителем. Использование логарифми"ческого усилителя н тракте обусловлено тем, что при регистрации смесей радиокуклидон таких, например, 60как тритий и фосфор, динамическийдиапазон регистрируемых сигналовдостигает еЛОО и для его сжатия необходим усилитель с нелинейной характеристикой, 65 Амплитуды сигналов после схемы линейного пропускания анализируются амплитудным анализатором, который производит селекцию сигналов от шумон, а также селекцию сигналов по энергиям для регистрации парциальных актинностей различных радионуклидов, присутствующих в раствореОсновным недостатком известного радиометра является повышение влияния шумов ФЭУ на точность измерения из-за отсутствия режекции оптической обратной связи и неоптимального формирования полосы пропускания усилительного тракта.Оптическая обратная связь возникает из-за попадания квантов света, образованных при формировании шумово го сигнала, внутри колбы одного ФЭУ на другой ФЭУ. В результате этого шумь 1 ФЭУ регистрируются схемой совпадения.В настоящее время это,является одним из основных факторов, ограничивающих точность измерений активности.Неоптимальность формирования полосы пропускания обусловлена тем, что для селекции сигналов по энергиям их амплитуда должна быть про- порциональна заряду импульса полезного сигнала на выходе ФЭУ. Цпя этого н данном радиометре импульс тока сигкалон ФЭУ интегрируется до логарифмического усилителя. При этом весь тракт усиления выполнен медленным. Импульсы же тока полезного сигнала особенно в области одноэлек" тронной компоненты представляют собой наносекундные сигналы, длительности которых определяются временными характеристиками ФЭУ и составляют для современных ФЭУ т 30-40 нс,1 В этом случае линейный усилительный тракт радиометра, формирующий сигналы н микросекундном диапазоне, обладает повышенными шумами, вносящими ошибки в измерения низкоэнерге-тических изотопов.Целью изобретения является повышение точности измеренийПоставленная цель достигается тем, что и радиометр, содержащий фотоэлектронные умножители, находящиеся в оптическом контакте с жидким сцинтиллятором, схему совпадений, соединенную с управляющим входом линейного ключа, сумматор и амплитудный анализатор, введены линейные усилители тока, устройство режекции оптической обратной связи и интегратор, причем выходы фотоэлектронных умножителей подключены к входам усилителей тока, выходы которых соединены через устройство режекции оптической Отвратной связи с входами схемы совпадений, а через сумматор - с входом линейнбго ключа,выход линейного ключа через интегратор подключен к входу амплитудногоанализатора.Кроме того, устройство режекцииоптической обратной связи содержитдва параллельных канала, каждый из5которых образован последовательносоединенными формирователем и схемой запрета, выход которой соединенс выходом устройства, а вход - свходом схемы задержки, причем выходсхемы задержки первого канала соединен с управляющим входом схемы запрета второго канала, а выход схемызадержки второго канала соединен суправляющим входом схемы запрета15первого канала,На фиг. 1 показана блок-схемаописываемого радиометра на фиг. 2блок-схема устройства режекции оптическойобратной связи.Радиометр для измерения активности низкоэнергетических радионуклидовв растворах жидкого сцинтилляторасостоит из ( фиг. 1 ): фотоэлектронных умножителей 1 и 2, линейныхусилителей тока 3 и 4, устройства 255 режекции оптической обратной связи, схемы совпадений б, сумматора7, линейного ключа 8, интегратора9 и амплитудного анализатора 10, причем выходы фотоэлектронных умножителей 1 и 2 подключены к входамлинейных усилителей тока 3 и 4, выходы которых соединены через устройство режекции оптической обратнойсвязи 5 с входами схемы совпаденийб, а через сумматор 7, линейный ключ.8 и интегратор 9 - с входом амплитудного анализатора 10, выход схемысовпадений б подключен к управляющему входу линейного ключа 8.Устройство 5 режекции оптической 40обратной связи (фиг, 2) имеет двавхода 11 и 12, два Формирователя 13и 14, два устройства задержки 15 и16 и две схемы запрета 17 и 18, выходы которых соединены с входами 4519 и 20 устройства.Работа устройства осуществляетсяследующим образом.Импульсы ФЭУ усиливаются линейными усилителями тока 3 и 4. Усиленные импульсы тока через сумматор7 и линейный ключ 8 поступают наинтегратор 9, где происходит интегрирование импульсов тока и формирование сигналов по форме.При этом формирование может бытьвыполнено в любой полосе частотбеэ ухудшения отношения сигнал/шум,так как формирование выполняетсяэа нормально закрытым линейным ключом и накопления сигналов шума на 60интеграторе не происходит. Линейныйключ 8 управляется выходными сигналами схемы совпадений б, котораявырабатывает на управляющем входелинейного ключа сигнал, длительность 65 которого примерно равна длительности)импульса тока ФЭУ на выходе сумматора 7 и составляет 40-50 нс,Так как частота импульсов шумаограничена, на выход линейного ключа во время действия управляющегосигнала проходит практически всегда один сигнал, равный сумме сигналов с выходов усилителей 3 и 4, чтотакже способствует устранению нало-жений сигналов шума в интеграторе исоответственно уменьшает влияние шума на точность измерений.Для устранения регистрации совпадений, обусловленных оптическойобратной связью между ФЭУ, сигналыусилителей 3 и 4 проходят черезустройство режекции оптическойобратной связи. Схема совпадений вэтом случае обеспечивает повышеннуюточность измерений, так как на еевыходе отсутствуют сигналы, обусловленные совпадениями шумовых сигналов ФЭУ из-за оптической обратнойсвязи.В основу устройства режекции оптической обратной связи положено использование задержки сигналов ФЭУ,обусловленных конечным временем про.хождения электронов через его динодную систему. Это время для обычноиспользуемых низкошумящих ФЭУ составляет 50-б 0 нс и может быть использовано в качестве критерия различиясовпадающих по времени появления полезных сигналов от сигналбв шума.Оптическая обратная связь возникаетпри образовании мощных сигналовна последних динодах умножительнойсистемы ФЭУ. В этом случае при действии сигналов шума образовавшиеся в колбе ФЭУ фотоны могут вызватьпоявление либо второго сигнала навыходе того же ФЭУ, где они образовались - так называемого послеимпульса, либо вызвать одновременное появление си гн алов сра з у в двух ФЭУ ибыть ошибочно зарегистрированнымисхемой совпадений.Усиленные импульсы тока ФЭУ поступают на соответствующие входы 11 и12 устройства режекции оптическойобратной связи и запускают формирователи 13 и 14, имеющие времена разрешения, большие задержки сигналовФЭУ. Сигналы Формирователей 13 и14 поступают на схемы запрета 17 и18 и одновременно через устройствазадержки 15 и 16 на управляющие вхо"ды схем запрета, осуществляя пере-крестную блокировку прохождениясигналов. Время задержки устройств15 и 1 б доджно быть меньше временизадержки. сигналов ФЭУ. В этом случае.послеимпульсы не вызовут повторного срабатывания формирователей 13и 14, так как временной интервалмежду послеимпульсами, равныйвремени задержки сигналов ФЭУ, будет807807 иа 8 Составитель Э. ЧелноковаРедактор А,. Аристова Техред В.Далекорей КоРРектоР В,Вутяга аказ 6326/1ВНИИПИ Госудпо делам113035, Иоскв Тираж 710твенного комитета СССРбретений и открытийЖРаушскаянаб д. одписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 больще, чем разрешающее время формирователей 13 и 14. При одновременном же появлении сигналов на входах11 и 12 из-за оптической обратнойсвязи их прохождение на схему совпадений будет также заблокировано,так как время появления сигналана выходе второго ФЭУ от фотонов,образовавшихся в колбе первого ФЭУравно времени задержки сигналоввторого ФЭУ, а перекрестная блокировка прохождения сигналов происходит через время, меньшее времени задержки сигналов ФЭУ,Таким образом режектируются все виды сигналов, обусловленных оптической обратной связью 5 Кооме того, применение линейныхусилителей тока 3 и 4 позволилосократить оборудование усилительного тракта устройства, так как стало возможным одновременно усили" 1 р вать в одном и том .же тракте сигналы как для энергетического, так и временного анализов.