Сцинтилляционный детектор

(54)(57) 1. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫй ДЕТЕТОР, содержащий фотоэлектронный уножитель с фотокатодом на прозрачподложке и металлический экран; к нисявыполнень упругимилатуни. нойоПредлагаемое изобретение относится к области сцинтилляционной техники и-предназначено для уменьшенияшумов фотоэлектронного умножителя,особенно, находящегося в оптическомконтакте со сцинтиллятором, диаметркоторого больше диаметра колбы фотоэлектронного уиножителя,Для обеспечения высокой эффективности регистрации ионизирующего излучения сцинтиллятором необходимоувеличивать размеры сцинтиллятора,диаметр которого может превысить диаметр колбы фотоэлектронного умножи-,теля, что приводит к уменьшению количества света, попадающего на его фотокатод от сцинтиллятора, Для увелйчения сбора света используется световоды или отражатель, окружающийвсю поверхность сцинтиллятора, заисключением площади, соприкасающейсяс подложкой фотокатода,СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ торЬЙ подключен к фотокатоду, и окру-. жает колбу фотоэлектронного уиножи теля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения шумов фотоэлектронного умножителя, он снабжен металлическим кольцом, соединенным с экраном и установленным на подложке фотокатода, причем отношение внут реннего диаметра кольца к диаметру колбы составляет не более 0,92, Детектор по п,1, о т л и ч а ю щтеи, что экран и кольцоиэ металла, обладающего свойствами, напри Однако в малогабаритной аппаратуре вблизи (1-2 мм) Фотокатода и кол бы фотоэлектронного умножителя располагается корпус, который зазеилен и находится нод потенциалом анода, что приводит к увеличению шумов фотоэлектронного умножителя, При наличии близколежащих экранов, находя щихся под потенциалом анода, исполь зуется двойной экран в виде сэндвича, который состоит из двух металлических цилиндров, между которыми нахо дится диэлектрический слой, Экран окружает цилиндрическую часть (колбу) Фотоэлектронного умножителя и. подключен к потенциалу фотокатода,Недостаткои этого устройства является низкая механическая стойкость, так как фотоумножитель крепится кон сольно за выводы в ножке к ламповой панели, а также наличие выходных им" пульсов разрядного характера особенЦель изобретения - уменьшениеуровня шумов особенно при работе фотоэлектронного умножителя со сцинтиллятором большего диаметра и облегчение замены фотоэлектронного умножителя,Указанная цель достигается тем, З 5что в известном сцинтилляционном детекторе, содержащем фотоэлектронныйумножитель с фотокатодом на прозрачной подложке и металлический экран,который подключен к Фотокатоду и 40окружает колбу фотоэлектронного умножителя, сцинтилляционный детекторснабжен металлическим кольцом, соединенным с экраном и установленномна подложке фотокатода, причем отношение внутреннего диаметра кольца кдиаметру колбы составляет не более0,9, а также тем, что экран и кольцовыполнены из металла, обладающегоупругими свойствами, например из латуни,На фиг,1 изображен общий вид предлагаемого устройства с частичным вырезом; на фиг,2 показана зависимостьшумов и сигнала фотоэлектронного умножителя от отношения внутреннего .диаметра кольца к диаметру колбы,Сцинтилляционный детектор имеетсветозащитный кожух 1, который вы" но при применении сцинтиллятора,диаметр которого больше диаметраколбы Фотоэлектронного умножителя,Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее фотоэлектронный умножитель сфотокатодом на прозрачной подложкеи металлический экран, который подключен к фотокатоду и окружает колбуфотоэлектронного умножителя,1 Крепление фотоэлектронного умножителя осуществляется с помощью компаунда,который заливается сверху экрана,что обеспечивает достаточную механическую прочностьаОднако применение компаунда делает устройство неремонтопригодным вэксплуатации в случае выхода из строяфотоэлектронного уиножителя. Крометого, при повышенной температуре(свыше 50-60 С) появляются шумовыеимпульсы значительной амплитуды (эквивалентных 10 -104 Фотоэлектронов)2вследствие воздействия электростатического поля на стекло колбы, проникающего через край экрана на фотокатод,102025 полнен, как правило из металла и заземпен (находится под потенциаломанода). Внутри кожуха расположенсцинтиллятор 2, который окружен совсех сторон отражателем 3, например,из краски ВЛ; кроме части торца,обращенного к фотокатоду 4 фотоэлектронного умножителя 5, которыйсвет от сцинтиллятора 2 преобразуетв электрический сигнал. фотокатод 4нанесен на стеклянную подложку 6 иподключен к источнику высокого напряжения через манжету 7, нанесенную навнутреннюю поверхность колбы 8 вовходной камере электронного умножителя 5, На внешней стороне колбы 8расположен экран 9, который соединенс кольцом 10 и через резистор 11 подключен к источнику высокого напряжения, т,е, экран 9 и кольцо 1 О находятся под тем же потенциалом, что ифотокатод 4Между экраном 9 и кожухом 1 находится гильза 12 из изоляционного материала, например, изпрессматериала АГтолщиной(0,5-1) мм.При подаче напряжения питания между манжетой 7 и корпусом 1 появляетсяэлектростатическое поле, которое вотсутствие экрана 9 воздействует настекло колбы 8 фотоэлектронного умножителя 5, что приводит к микроразряду, в результате которого образуетсясветовой импульс, который, попадаяна фотокатод 4 создает шумовой импульс на выходе фотоэлектронного умножителя,При введении экрана 9 действиеэлектростатического поля на колбу 8значительно ослабляется, что снижаетуровень шумов фотоэлектронного умножителя. Протяженность на колбе экрана 9 не превышает размера манжеты 7,Однако после установки на подложку 6 сцинтиллятора 2 с большим диаметром, чем диаметр колбы, световыеимпульсы, которые выходили через торец стенок колбы 8, будут возвращаться на фотокатод 4 из сцинтиллятора 2,отразившись от отражателя.З6Кроме того, сцинтиллятор 2 становится дополнительным источникомэлектростатического поля вследствиеобразования зарядов на его поверхности при монтаже, а также при воздействии больших доз ионизирующего излучения, Для того, чтобы снизить влияние этого источника шумов, на внеш8308 йюю сторону подложки 6 установлено металлическое кольцо 10, которое соединено по внешнему диаметру с экра; ном 9 и следовательно находится под потенциалом фотокатода, что обеспечи вает как снятие электростатических зарядов с поверхности сцинтиллятора 2, так и перекрытие распространения света с торцев колбы 8, а также спо собствует дальнейшему уменьшению электростатического поля вблизи фотокатода 4 и подложки 6, действие которого усиливается неравномерностью (перегибом) поверхности фотоэлектронного умножителя, а также тем фактом, что в этом месте, как правиЛо, проходит спай подложки 6 с колбой 8, что создает внутренние напряжения в стекле и способствует появлению мик роразрядов, в результате которых создаются световые вспышки, которые эффективно регистрируются благодаря близкому расположению фотокатода 4, Толщина кольца составляет (0,05- 25 0,3 мм).Эффект дополнительного кольца показан на фиг,2, иллюстрирующей зависимость числа импульсов при с = 60 С на выходе фотоэлектронного умоножителя с амплитудой(приведенной к фотокатоду) свыше 1000 фотоэлектронов от внутреннего диаметра кольца 10 по отношению к внешнему диаметру Р, равному диаметру колбы 8, Как видно из фиг,2.при отношении й/П (0,9, шумы фотоэлектронного умножителя 1 89практически не уменьшаются (кривая15), однако при й/О0,7 уменьшается сигнал от сцинтиллятора (кривая16). Поэтому оптимальное отношениевнутреннего диаметра кольца к внешнему составляет 0,7-0,9.Резистор 11 служит для защиты источника питания фотоэлектронного умножителя в случае пробоя изоляциигильзы 12. Величина сопротивления от10 кОм до 1 мОм не влияет на уровеньшумов,Для увеличения сигнала между сцинтиллятором 2 и подложкой 6 можетбыть установлен световод 13 (толщина0,05-0,4 мм).Закрепление фотокатодной части фотоэлектронного умножителя достигается с помощью экрана 9, который сделан из металла с пружинистыми свойствамн, например из латуни, и имеетотводы 14, которые упираются в гильзу 12Разрез вдоль образующей экрана 9 компенсирует допуски на диаметр колбы 8Использование предлагаемого устройства позволит эффективно снизитьуровень шумов малогабаритного сцинтилляционного детектора, особенно.при воздействии повыпенной температуры (50-90 С), что расширит возоможности детектора при регистрациинизкоэнергетических излучений, атакже позволит в лабораторных усло-.виях проводить замену фотоэлектронного умножителя,, Производственно-издательский комбинат,"Патент", г. Ужгор Гагарина, 101 Заказ 692 Тирак 357ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская