Радиометр аэрозолей

СОЮЗ СОВЕТСНИХааимиптапежисполин Опи 109 01 Т 1/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНТ 0 ЮН 01 У СИДТЛЫ:У 2.78.раици ион "Об 07.7 к ьОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРП 0 Д 1.ЛА 11 И 3011:Нйй И 0 ТН 111 Т 1(56) Радиометр сигнализатор РААРекламные матерйалы ВДНХ СССР,Промежуточный отчет о НИР "Рботка рекомендаций к рядам унифрованных блоков детектированиязирующих излучений" (шифр темылепиха-Н") . Инв. Е 19744 от 06.Атоминформ. с. 47.(54)(57) РАДИОИЕТР АЭРОЗОЛЕЙ, вчающий фильтрующую ленту, приемни подающую кассеты, пропорционал ный детектор, блок регистрации устройство контроля работоспособности,содержащее:излучатель света, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции радиометра иулучшения метрологических характеристик, в качестве излучателя светаиспользован источник импульсного типа, размещенный у приемной кассетытаким образом, что его оптическаяось направлена на чувствительную поверхность детектора, пересекает вдвух точках фильтрующую ленту и является касательной к окружности, диаметр которой равен диаметру приемнойкассеты при ее заполнении фильтрующей лентой,Изобретение относится к областиядерного приборостроения, а именнок радиометрам и каналам радиометрических систем, предназначенным дляопределения объемной активности ра"диоактивных аэрозолей и построеннымпо принципу отбора дисперсной частиаэрозолей на фильтрующую ленту и из"мерения активности аспирированногоучастка.Известен радиометр аэрозолей,предназначенный для измерения объемной активности аэрозолей альфа-активных долгоживущих радионуклидов, всостав которого входит аэрозольнаяфильтрующая лента, полупроводниковый детектор и блок регистрации Вданномрадиометре аэрозоль пропускается через фильтрующую ленту, которая после, окончания отбора и измерения активности пробы аэрозоля перемещается с помощью электродвигателя,установленного на валу приемной кассеты. Цикл измерений повторяется.Радиометр рассчитан на непрерывнуюработу в течение 700 ч, при сменекадра 1 раз в 6 ч, после чего необходимо провести замену, фильтрующейленты на новую.Недостатком радиометра являетсянизкая надежность работы из-за отсутствия устройства контроля работоспособности,Наиболее близким по своей технической сущности является радиометраэрозолей, включающий фильтрующую1ленту, приемную и подающую кассеты,пропорциональный детектор, блок регистрации, устройство контроля работоспособности, содержащее излучательсвета.Узел проверки радиометрическоготракта включает радиоактивный источник стронция-иттрия, укрепленный на электромеханическом устройстве, с помощью которого он подаетсяпод детектор. Узел проверки целостности фильтрующей ленты включает излучатель света и светонриемник, установленные по разным сторонам диска с отверстиями, который закрепленна валу подающей кассеты. При наличии целой фильтрующей ленты в момент ее перемотки диск приводитсяво вращение, и светоприемник получает сигнал от излучателя света в виде импульсной последовательности5 0 15 в диске), В случае обрыва или окончания фильтрующей ленты вращение приемной кассеты, установленной на валу двигателя, не вызовет вращения подающей кассеты, и светоприемннк получит либо непрерывный сигнал от излучателя света либо не получит сигнала совсем (в зависимости от наличия или отсутствия отверстия в диске на пути луча).Основными недостатками описанного радиометра являются:сложность радиометра за счет того, что в устройство контроля работоспособности входит много элементов: радиоактивный источник, электромеханическое устройство, излучатель света,светоприемник и диск с отверстиями,низкая достоверность результатов измерений, так как контроль за целостностью фильтрующей ленты осуществляется косвенным путем (по вращению диска) и возможна выдача ложной информации о неисправности. Так например, при неплотной намотке фильтрую"щей ленты на подающей кассете, в результате чего при перемотке кассетане будет вращаться, перемещение ленты произойдет за счет уплотнения намотки. Кроме того, при неправильномзакреплении конца ленты в кассетепоследняя может не приходить во вращение, хотя обрыва или окончанияленты и не произойдет.Запаздывает информация об окончании фильтрующей ленты - она поступает только после окончания ленты, вто время как очень важно получитьпредупредительный сигнал об окончании фильтрующей ленты, чтобы вовремяпроизвести ее замену и тем самымобеспечить непрерывность циклов измерения и исключить возможность потери 45 информации, В Особенности это важнопри автоматическом измерении средне-сменных и среднесуточных значенийобъемной активности аэрозолей.Большое значение фона (до 2 имп/с)нз-за наличия радиоактивного источника в узле проверки радиометрического тракта ухудшает метрологические характеристики радиометра,Целью изобретения является упрощение конструкции радиометра при одновременном улучшении метрологических характеристик.Поставленная цель достигаетсятем, что в радиометре аэрозолей,включающем фильтрующую ленту, приемную и подающую кассеты, пропорциональный детектор, блок регистрации и устройство контроля работоспособности, содержащее излучатель света, 5 в качестве излучателя света использован источник импульсного типа, размещенный у приемной кассеты таким образом, что его оптическая ось направлена на чувствительную поверхность детектора, пересекает в двух точках поверхность фильтрующей ленты и является касательной к окружности, диаметр которой равен диаметру приемной кассеты при ее заполнении фильтрующей лентой.Светоприемником в данном устройстве является,сам детектор. Указанное расположение импульсного излучателя света позволяет осуществлять как проверку радиометрического тракта (по наличию или отсутствию сигнала, получаемого детектором от излучателя света), так и проверку целостности25 фиЛьтрующей ленты (по значению энергии регистрируемого светового излучения). Таким образом, конструкция предлагаемого радиометра по сравнению с прототипом проще за счет того, что устройство контроля работоспособности содержит только один элемент - излучатель света, тогда, как в прототипе оно содержит два узла, состоящих из пяти элементов. Отсутствие в устройстве контроля работоспособнос ти радиоактивного источника приводит к снижению фона радиометра, те. к улучшению его метрологических харак. теристик.На фиг. приведена схема предложенного радиометра.Радиометр состоит из подающей кассеты 1, фильтрующей ленгы 2, пропорционального детектора 3, приемной кассеты 4, излучателя света 5, блока регистрации 6. Линией 7 обозначена ось излучателя света.Радиометр работает следующим образом.50Отбор дисперсной части аэрозолей производится на фильтрующую ленту 2 путем прокачивания через нее воздуха. При включении радиометра на подающей кассете 1 находится почти весь запас фильтрующей ленты, посту 55 пающей по мере работы радиометра на приемную кассету 4, Активность аспирируемого участка иэмеряетса с помощью пропорционального детектора 3, В блоке регистрации 6 производится амплитудная селекция сигналов, поступающих с детектора, в соответствии с установленным энергетическим диапазоном регистрации ионизирующего излучения.При проверке работоспособности производят включение устройства контроля, в результате чего импульсы света от излучателя поступают на детектор 3. Фильтрующая лента 2, изготовленная из волокнистых материалов типа ФП является поглотителем светового излучения. При этом энергия излучения,поступающего на детектор, зависит от установленной мощности излучателя и свбйств фильтрующего материала, расположенного на пути луча, и будет ослаблена в К = 2 раза.КЗдесь Я - количество слоев фильтрующей ленты на пути луча от излучателя света до детектора; при целой фильтрующей ленте оно равно 2.Критериями для выбора мощности излучателя света являются энергия светового импульсного излучения, регистрируемая пропорциональным детектором при отсутствии фильтрующей ленты Е и соответствующие потери энергии при наличии М слоев фильтра между, источником света и детектором,При наличии одного слоя фильтрующей ленты между излучателем и детектором энергия светового излучения, регистрируемого пропорциональным детектором Е и равная Е, /К должм: на превышать верхнюю границу энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения ЕПри наличии двух слоев фильтрующей ленты энергия светового излучения, регистрируемого пропорциональным детектором Е , должна находиться в границах энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения: Е с Е,(Е (2) где Е= Е /К , а Е нижняя гра"н= д.ница энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения.Диаметр окружности П, к которой оптическая ось излучателя света является касательной, принимается равным диаметру заполнения приемнойкассеты на 957 При дальнейшем заполнении приемной кассеты на пути луча от излучателя света к детектору число слоев фильтрующей ленты будет увеличиваться на 2 при каждом 5 полном обороте приемной кассеты. Возрастающие энергетические потери приведут к тому, что регистрируемая энергия Е светового излучения станет меньше нижнего энергетического порога регистрации ионизирующего излучения. Число слоев фильтрующей ленты при этом находится из условия:Е = Е /К с Ен(3) 15 На фиг.2 схематически проиллюстрированы возможные варианты работы радиометра при проверке его работоспособности. Вариант а иллюстрирует обрыв фильтрующей ленты, вариант б - нормальную работу радиометра, в - окончание фильтрующей ленты, вариант г - неисправность радиометрического тракта.Из фиг,2 и приведенных выше объяснений видно, что проверка целостности фильтрующей ленты осуществляется по факту регистрации светового излучения в одной из трех зон энергетической шкалы радиометра (меньше Е н, Ен - Ез , больше Е 8), а проверка радиометрического тракта - по наличию или отсутствию регистрации светового излучения в пределах энергетического диапазона радиометра, обусловленного 35 измеряемым ионизирующим излучением.Для экспериментальной проверки устройства был изготовлен макет ра" диометра и проведены его лабораторные испытания.40Макет построен на основе полупроводникового детектора типа ДКД-П, 5 р, фильтрующей ленты ЛФС-25, светоизлучающего диода АЛ 07 А, подклю-.ченного к генератору стандартной час- ф 5 тоты 1000 Гц, в блок регистрации входит трехканальный амплитудный,селектор с диапазонами: 0,3-2,0 мэВ; 2,0- .4,85 мэВ; 4,85 мэВ и более.На фиг.3 приведена зависимость ко эффициента ослабления К от количества слоев фильтрующего материала Б, установленных на пути луча от излуча-. теля света, которая получена экспериментальным путем на макете радиомет ра. В соответствии с этой зависимо-.стью Кравен 2,1, а К 11: равен8=12,6. Рассчитав условие (1) для описанного макета радиометра, получаем, что мощность светоизлучающего диода должна быть установлена такой, чтобы энергия светового излучения, регистрируемого детектором при отсутствии фильтрующего материала, была бы больше 10,2 мэВ. Установив Е равным 11 мэВ, проверяем справедливость неравенства (2); Е.равно 4,24 мэВ, Таким образом условие (2) для макета радиометра также выполняется.Из условия (3) находим значение К, соответствующее выходу регистрируемого сигнала от светоизлучающего диода за нижнюю границу энергетического диапазона измерений, т.е. предупреждению о скором окончании фильтрующей ленты: КЕ, /Е = 5,5. При шести слоях фильтрующей ленты на пути луча от излучателя света к детектору оператор получит сигнал о приближающемся окончании фильтрующей ленты. Так как на пути луча при отсутствии обрыва фильтрующей ленты постоянно находится два слоя фильтра (см, фиг.2), то ясно, что сигнал об окончании ленты поступает при двух полных поворотах после превышения диаметра намотки О, т,е. после использования 953 запаса фильтрующей ленты.Испытания макета радиометра показали, что макет радиометра работает надежно за счет того, что контроль за его работоспособностью осуществляется более достоверным путем. По сравнению с прототипом улучшены его метрологические характеристики и упрощена его конструкция.В радиометре упрощена конструкция за счет исключения малонадежных элементов из устройства контроля работоспособности и обеспечения возможности решения задачи проверки радио- метрического тракта и целостности фильтрующей ленты одним устройством контроля, выполненным на основе серийного светоизлучающего диода. Расчетные средние времена работы радио" метра - прототипа и разработанного макета составили 20000 и 27000 ч соответственно, т.е. показатель надежности предлагаемого радиометра выше на 4 ОХ.Собственный фон разработанного макета радиометра аэрозолей пф при измерении бета-активных аэрозолей сосв Е 15 17 и Ес 10 Ев ехред И.Попо Редактор Н.Коляд Корректор М. Самборская аказ 6500/4 28 ТиражГосударселам изоМосква,одписно омитета СС венного к ретений иж, Рауш ткрытийкая наб., д. 4 и 1130Произ твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 47 1098405 8тавляет 0,5 имп/с, в то время как у Кроме того в предлагаемом радио- прототипа он равен 2 имп/с. Так метре поверку радиометрического траккак начальное значение диапазона из" та можно осуществлять вне зависимосмерений"пропорционально 1/ п , то ти от активности, накопленной на предлагаемым радиометром можно изме фильтрующей ленте (при использовании рять объемные активности бета-актив- методов временной селекции сигнала, ных аэрозолей в 2 раза более низкие, регистрируемого от излучателя света, чем прототипом. в то время как в прототипе проверку 1 радиометрического тракта можно осуПо сравнению с прототипом в разра ществлять только в начале цикла измеботанном макете устранена возможность ренщ.выдачи ложной информации об оконча- По сравнению с прототипом повышании или обрыве фильтрующей ленты, ется безопасность обслуживания радио. т.к. проверка целостности фильтрую- метра, так как в предлагаемом радиощей ленты проводится не косвенным, а 15 метреотсутствует радиоактивный испрямым путем. точник.Ф