Устройство для исследования потоков нейтронов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОВ Урфф фь СОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИН 0 151) С 0 НИЯ БР СТВ ИС РСИОМУ СВИД(54)(57) 1. У ВАНИЯ ПОТОКОВ сцинтилляцион комбинированн разованный сц тором тепловы нов и окружающ пластическим умножитель и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И(46) 15.09.83. Бюл. 9 34 (72) Ю,Ф,Бабикова, В.Вгладилин, И.Ю.Лахина, Ю.А.Самоненко, В.Т.Сам садный, В,А.Чаадаев.и П.И.Юаврин (7:1 Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-Физическийинститут(56).1. 1,В.ВгеаЧап апй БАЮ В.1 ЕЕЕ Тгапз Н.Я. 10, 9 1, 172.2. Авторское свидетельство СС Р 124556, кл. 6 01 Т 3/06, 1972.3. Антонова И,А. и др. Геомагнетизм и аэрономия, 1971, В 11, с. 883 (прототип).СТРОЙСТВО )1 ЛЯ ИССЛРДОНЕЧТРОНОВ, содержащееный датчик, включающийый сцинтиллятор, обинтилляционным детекх и медленных нейтроим его прозрачнымсцинтиллятором, Фотоподключенный к датчи 1 ку электронный блок для разделения сигналов от нейтронов, заряженных частиц и гамма-квантов, о .т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью определения .направления потоков нейтронов, повышения чувствительности ре гистрации, а также расширения диапазона энергий регистрируемых нейтронов, пластический сцинтиллятор комбинированного сцинтиллятора выполнен в форме шара, разделенного на одинаковые элементы светонепроницаемыми перегородками, пересекающимися в центре шара, причем. в перегородке каждого из элементов установлен сцинтилляционный детектор тепловых и медленньпс нейтронов, Е введенный в пластический сцинтиллятор на глубину, равную его. толщине, а на сФерических поверхностях каждого элемента установлен Фотоумн житель.2. Устройство по п.1, о т л и - Я ч а ю щ е е с я тем, чтосветонепроницаемые перегородки выполнены в виде двух пластин, разделенных поглотителем нейтроновИзобретение относится к областитехнической физикы и может быть использовано для регистрации нейтронов в смешанных полях нейтронов,заряженных частиц и гамма-квантов.Для регистрации нейтронов в диапазоне энергий от тепловых до нескольких МэВ известны устройства,в которых детектор тепловых и медленных нейтронов окружен слоем замедлителя. Для защиты от регистрациизаряженных частиц используется;фосфич-эффект, а гамма-фон отделяется по амплитудам импульсов Я,Такие устройства не обладаютнаправленной чувствительностью регистрации нейтронных потоков и,кроме того, чувствительность такихустройств к нейтронам различных,энергий зависит от размеров замедлителей, .20Известны также сцинтилляционныедетекторы быстрых нейтронов, обладающие направленной чувствительностьюк нейтронным потокам вдоль заданного направления, напРимер вдоль своейоси, и выполненные в виде чередующихся слоев или нитей из сцинтиллирующей и несцинтиллирующей пластмасс 2 Д .Эти детекторы обладают пониженнойчувствительностью к гамма-Фону, онипредназначены только для регистрации быстрых нейтронов.Ближайшим к заявленному являетсяустройство для исследования потоканейтронов, содержащее сцинтилляционный датчик, включающий комбини-.рованный сцинтиллятор, образованныйсцинтилляционным детектором тепловыхи медленных нейтронов и окружающимего прозрачным пластическим сцинтиллятором, фотоумножитель и подключенный к датчику электронный блокдля разделения сигналов от нейтронов, заряженныхчастиц и гамма-квантов 31 .45В состав датчика входят фотоумножитель и комбинированный сцинтиллятор тйпа фффосфич, содержащий детектор тепловых и медленных нейтронов (кристалл 6413(ЕО, РазмеРами304 мм, окруженный пластическимсцинтиллятором в форме цилиндра.Последний предназначен для защитйантисовпадениями при регистрациизаряженных частиц. Замедлитель изполиэтилена, окружающий датчик одинаковым со всех сторон слоем, равным 7 см, необходим для увеличенияэффективности Регистрации быстрыхнейтронов, так как41,)(Ец) наибо"лее эффективно регистрирует тепловые и медленные нейтроны.Устройство предназначено для регистрации нейтронов в диапазонеэнергий от 0,1 до 10 МэВ. Тепловыеи медленные нейтроны регистРируются 65 менее эффективно, %ем промежуточные и быстрые, Это связано с тем, что вероятность прохождения через замедлитель из полиэтилена данной толщины для нейтронов с энергией меньше 100 кэВ мала (Длина замедления для нейтронов с энергией 100 кэВ равна 3,5 см, а длина диффузии в полиэтилене - 2,5 см).Кроме того, указанное устройство не позволяет определять направление нейтронного потока, так как в нем отсутствуют коллиматоры, а кристалл Ь 13(Ец ) обладает изотропной чувствительностью регистрации нейтронов, Устройство обладает низкой чувствительнЬстью регистрации нейтронов (л 1 см), что затрудняет исследование слабых (1 н/см /с) по токов нейтроновЦелью изобретения является определение направления потоков нейтронов повьнаение чувствительности регистрации, а также расширение диапазона энергий регистрируемых нейтронов.Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве,содер-. жащем сцинтилляционный датчик, включающий комбинированный сцинтиллятор, образованный сцинтилляционным детек-. тором тепловых и медленных нейтронов и окружающим его прозрачным плас тическим сцинтиллятором, фотоумножитель и подключенный к сцинтилляционному датчику электронный блок для разделения сигналов от нейтронов, заряженных частиц и гамма-квантов, пластический комбинированный сцинтиллятор выполнен в форме шара, разделенного на одинаковые элементы светонепроницаемыми перегородками, пересекающимися в центре шара, причем в перегородке каждого из элементов установлен один сцинтилляционный детектор тепловых и медлен. ных нейтронов, введенный в пластический сцинтиллятор на глубину, равную его толщине, а на сферических поверхностях каждого элемента установлено по фотоумножителю, а также тем, что светонепроницаемые перегородки выполнены в виде двух пластин, разделенных поглотителем нейтронов,Каждый элемент пластического сцинтиллятора с установленными в перегородке детекторами тепловых и медленных нейтронов и фотоумножитель образуют самостоятельный сцинтилляционный датчик - модуль.Возможность определения направления нейтронного потока достигается тем, что чувствительный элемент каждого модуля, п -я часть комбинированного сцинтиллятора, заэкранирован со всех сторон, кроме сферической поверхности, соседними частями комбинированного сцинтиллятора. При размерах элемента пластическогосцинтиллятора, сравнимых с длинойзамедления нейтронов Ь т.е, приР, ) наиболее вероятна регистраМара Ъция нейтрона тем же модулем, в который он первоначально попал. Направление нейтронного потока можно определить из сравнения скоростейсчета нейтронов, зарегистрированныхразличными модулями датчика,Что касается повышения чувствительности регистрации нейтронов,то она больше чувствительности прототипа за счет тогочто при этом жеобъеме. замедлителя использованобольшее количество детекторов тепловых и медленных нейтронов. Приэтом расширяется диапазон энергийрегистрируемых нейтронов, так какуменьшается минимальная толщина слоязамедлителя,На фиг; 1 представлена функциональная схема устройства для исследования потоков нейтронов; нафиг,2 - датчик устройства при значениях в =8 и л =3, где щ - количество элементов пластического сцинтиллятора, П -количество перегоро. док,Устройство состоит из датчика 1и электронного блока 2, содержащего В одинаковых каналов и предназначенного для разделения сигналовот регистрируемых нейтронов, гаммаквантов и заряженных частиц каждыммодулем 3, Пластический сцинтиллятор4 разделен светонепроницаемыми пе-регородками 5 на одинаковые элементы Б, в гранях которых расположеныдетекторы 7 тепловых и медленныхнейтронов. На сферической поверхности каждого элемента находится со.ответствующий Фотоумножитель 8. Датчик помещен в светонепроницаемыйкожух.Работает устройство следующим образом.На датчик падает поток нейтронов, гамма-квантов и заряженных частиц. Нейтроны замедляются, попадая в элемент пластического сцинтиллятора, являющегося хорошим замедлителем из-за высокой концентрации водорода в сцинтиллирующей пластмассе. При размерах элемента, сравнимых с длиной замедления нейтронов, что достигается при радиусе шара, равном или несколько превосходящем последнюю, они с высокой вероятностью регистрируются детекторами тепловых и медленных нейтронов, находящимися в грайях того же элемента. Световая вспышка от регистрации нейтрона через прозрачный пластический сцинтиллятор улавливается соответствующим Фотоумножителем.Импульс тока с фотоумножителя поступает в электронный блок и идентифицируется последним как актрегистрации нейтрона данным модулем.При замедлении нейтронов возможен их переход в соседние элементы.Переход диффузионно-мигрирующихнейтронов через элемент мало вероятен, так как при этом они должны пересечь не менее трех гранейэлементов с расположенными на нихдетекторами тепловых и медленных10 нейтронов и слой водородсодержащего вещества. Следовательно, каждыйэлемент пластического сцинтилляторас расположенными на гранях детекторами тепловых и медленных нейтронов5 является нейтронопоглощающим экраном для соседних модулей датчика.Из сравнения скоростей счета нейтронов, зарегистрированных различнымимодулями датчика, можно определить 20 направление падающего на датчик потока нейтронов, а по суммарномусчету нейтронов во всех модулях можно найти величину потока нейтронов.При попадании заряженной части цы в комбинированный сцинтилляторпоследняя обязательно даст вспышкув одном или нескольких элементахпластического сцинтиллятора и можетдать вспышку в детекторах тепловыхи медленных нейтронов. Такое событие идентифицируется электроннымблоком как регистрация заряженнойчастицы.Гамма-кванты, зарегистрированныедетекторами тепловых и медленных 35 нейтронов, дают амплитуды импульсов,отличные от амплитуд импульсов отрегистрации нейтронов, и также выделяются электронным блоком.Чувствительность регистрации ней тронов предлагаемым устройством значительно больше чувствительности известного устройства за счет того,что при том же объеме замедлителяиспользовано большее количество детекторов теиловых и медленных нейтронов. Кроме того, чувствительн остьзависит также от размеров комбинированного сцинтиллятора, эффективности регистрации нейтронов детекторами и количества элементов.Пластический сцинтиллятор является замедлителем нейтронов переменной толщины (см.фиг.2) и предназначен также для активной защиты отзаряженных частиц. Минимальная тол щина его составляет величину порядка 1 см. Вероятность поглощения тепловых нейтронов при прохождении водородсодержащего замедлителя такойтолщины мала, поэтому тепловые и 60 медленные нейтроны.Чувствительность регистрации нейтронов предлагаемым устройством слабо зависит от энергии нейтронов, когда длина замедления их меньше или 65 порядка радиуса пластического сцинтил843572 Составитель Ю,АлешинРедактор Е.Дайч Техред Т.Маточка . КорректорА, ференц 10/5 . ВНИИП Тираж 710 ПодГосударственного комитета СССелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д исн аказ 4 11303 ПЧ фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или 4 лятора, и начинает уменьшаться, когда длина замедленная становится больше радиуса последнего.Введение дополнительных поглотителей между элементами пластического сцинтиллятора увеличивает избирательность устройства к направлению па.дающего, потока, нейтронов, так как эти поглотители уменьшают вероятность взаимных переходов замедлившихся. нейтронов между соседними элемен тами комбинированного сцинтиллятора.В реализованном устройстве в качестве сцинтилляционных детекторов тепловых и медленных нейтронов .ис" пользованы кристаллы типа МЭ (Ец ) .При15 радиусе пластического сцинтиллятора, равного 12 см,тп = 8 и я = 3 на каждой грани установлено по 4 кристалла, ,размерами 305 мм, При этом чувствительность регистрации нейтронов всем о устройством, т.е. сумма чувствительностей всех .восьми модулей,.составляет 35 см и не зависит от углового распределения нейтронного потока, а чувствительность каждого отдельного 25 модуля зависит от этого распределения. Так, при регистрации излучения точечногв Ро - б источника скорость счетанейтронов, зарегистрированных в противоположно ориентированных относительно источника .модулях, отличается приблизительно в три раза.Если светонепроницаемые перегородки выполнены в виде двух пластин, разделенных поглотителем нейтронов, то отношение укаэанных скоростей света возрастает до четырех.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять направление потоков нейтронов с смешанных полях заряженных частиц, нейтронов и гамма-квантов без,использования дополнительных или внешних коллиматоров и изменения положения датчика в пространстве; обладает значительно большей чувствительностью регистрации нейтронов при тех же размерах и позволяет расширить диапазон энергии регистрируемых нейтронов, что особенно важно при иссле-, довании потоков нейтронов и опреде-, лении их угловых характеристик в космическом, пространстве, например солнечных нейтронов и нейтронов альбедо.
СмотретьЗаявка
2879548, 08.02.1980
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
БАБИКОВА Ю. Ф, КАДИЛИН В. В, ЛАКИНА И. Ю, САМОНЕНКО Ю. А, САМОСАДНЫЙ В. Т, ЧААДАЕВ В. А, ШАВРИН П. И
МПК / Метки
МПК: G01T 3/06
Метки: исследования, нейтронов, потоков
Опубликовано: 15.09.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-843572-ustrojjstvo-dlya-issledovaniya-potokov-nejjtronov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для исследования потоков нейтронов</a>
Предыдущий патент: Способ загрузки батареи коксовых печей угольной шихтой и устройство для его осуществления
Следующий патент: Способ определения радиоактивности вещества по восстановленному серебру авторадиограммы
Случайный патент: Устройство для доводки деталей