Способ детектирования ионизирующего излучения

)4 С 61 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВСГГ " 13;" ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к детектирования ионизирующих излучений, Целью изобретения является повышение эффективности регистрации н единицу объема детектирующей среды, Цель достигается использованием детектирующей среды из сверхпроводящи гранул, причем среду охлаждают до методам 54) СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ температуры, лежащеи в интервале, который задается соотношением Т,ФсТ Та де Т - критическая температурас сверхпроводника, Ь - глубина проникновения слабого магнитного поля в сверхпроводнике при абсолютном нуле температуры, Й - диаметр гранул, Ж параметр Гинзбурга-Ландау используемого сверхпроводника, На гранулы при этом накладывается постоянное магнитное поле. При увеличении поля часть гранул переводится в сверхпроводящее метастабильное состояние. По мере перехода указанных гранул в нормальное состояние в процессе облучения при фиксированном внешнем постоянном магнитном поле добавочное поле на оставшихся в сверхпроводящем состоянии гранул уменьшается. Использование предложенного способа позволяет повысить эффективность регистрации по сравнению с известным более чем на порядок. 2 з,п, ф-лы, 2 ил.1 130Изобретение относится к физике итехнике исследования ионизирующихизлучений, в частности к способамрегистрации пространственных характеристик излучения с помощью перегретых сверхпроводящих гранул,Цель изобретения - повышение эфФективности регистрации ионизирующего излучения на единицу объема детектирующей среды.Выбор температуры детектирующейсреды Т,. величины рабочего магнитно,го поля Н и суммарной объемной долиС гранул в детектирующей среде в соответствии с приведенными соотношениями обеспечивает повышение эффективности регистрации ионизирующегоизлучения на единицу объема детектирующей среды.Каждая сверхпроводящая сферическая гранула в детектирующей среде,помещенной в постоянное магнитноеполе Н, создает вокруг себя поле диполя, спадающее пропорционально кубурасстояния от ее центраВ результате этого каждая гранула в среде находится помимо внешнего поля Н в суммарном добавочном поле Н от соседних сверхпроводящих гранул, причем 3952 2 5 10 15 20 30 с 1 3Н 2(й/2 - Ъ ) - 1 где Ь - расстояние между центрами со"40седних гранул,Ъ - глубина. проникновения слабого магнитного поля в сверхпроводникЙ - диаметр гранулы,При условии/Й1 эту добавкуможно представить в следующем виде Д 3Н 2Н2 1 в бЙ( (2) (Ь -- ) Й 2 Вследствие хаотического распределения гранул в детектирующей среде, расстояния между некоторыми из них будут меньше среднего значения, определяемого объемной долей гранул в среде. На таких гранулах добавочное магнитное поле будет меньше и они будут переходить из сверхпроводящего состояния в нормальное под действием ионизирующего излучения в первую очередь.По мере перехода указанных гранул в нормальное состояние в процессе облучения при фиксированном внешнем постоянном ма.гнитном поле Н добавочное поле аН на оставшихся в сверхпроводящем состоянии гранул уменьшается, что в свою очерець приводит к дополнительному уменьшению количества гранул, способных перейти из перегретого сверхпроводящего состояния в нормальное при дальнейшем облучении и, следовательно, к уменьшению зф" фективности детектирующей среды (так называемЫй "диамагнитный эффект") .Добавочное магнитное поле ЬН, как это следует из соотношений (1) и (2) является монотонно убывающей функцией расстояния Ь между гранулами и глубиныпроникновения, а следовательно, и температуры Т, посколькуо-ГГ- (тл,) При выборе температуры детектирующей среды намного ниже Т "диамагнитсный эффект" перестает существенно зависеть от температуры и его отрицательное влияние на эффективность детектирующей среды можно исключить только путем разбавления среды, т.е. увеличения Ь, что естественно ограничивает эффективность регистрации излучения детектирующей средой.При выборе температуры детектирующей среды вблизи Тс вследствие резкой температурной зависимости Ъ (Т) можно значительно уменьшить добавоччое магнитное поле и тем самым существенно повысить эффективность детектирующей среды, как детектора. В этом случае можно дополнительно поднять эффективность регистрации ионизирующего излучения на единицу объема детектирующей среды путем увеличения объемной доли С гранул в детектирующей среде, т.е. уменьшения Ь, вплоть до значения, соответствующего плотной упаковке гранул.Вблизи Тс имеется температурный интервал, в пределах которого сверх- проводящие характеристики гранул су.8 5 13039526Величина доли гранул, переходящих 4 0 015 в нормальное состояние под воздейст,114 6,8 вием излучения при каждом фиксированном значении Н пропорциональна производной верхней кривой, при этом 4 2о значений поля имеет максимум при по- %Ф= Т, 1-4,6акс с в ле Н=Н., отвечающем точке перегиба, при указанной температуре. ,1050 Фиг. 1 иллюстрирует существенныеа точки перегиба Н на кривой перехода 10 накладывают постоянное магнитное по- гранул из сверхпроводящего состояния ле Н = 43,0 Э, соответствующее точке в нормальное по магнитному полю без перегиба на кривой перехода гранул облучения. Значение рабочего поляиз сверхпроводящего состояния в нор- Н=Й определяется экспериментально.мальное при указанной температуре,Из данных, представленных на 15 пропускают через детектирующую среду фиг. 2, следует, что для любого зна- рентгеновское излучение с энергией чения объемной доли гранул С в детек Е = 115 кэВ, регистрируя при этом ,тиРУющей сРеде сУществУет оптималь- объемнУю долю Сс гРанУл, необРатимо ная температура детектирующей среды перешедших из метастабильного сверх- и эта температура находится вблизи 20 проводящего состояния в нормальное Т, . В частности, для детектирующей под воздействием излучения, по изме- среды с С = 0,33 Т= 0 975 Тс анению частоты измерительного генерадля детектирующей среды с С = 10%, тора ЬГ, в контуре которого находитТс, = 0,950 Тс .ся детектирующая среда.П р и м е р 1. Охлаждают детекти П р и м е р 3. Охлаждают детекти- рующую среду, состоящую из сверхпро- рующую среду, состоящую из сверхпроводящих оловянных гранул диаметром водящих оловянных гранул диаметром с = (6,8 +1) мкм, хаотически распре-= (6,8 +1) мкм, распределенных в деленных в парафине с объемной долей парафине с объемной долей сверхпро- С = 10% до Т = 1,7 К,(параметрыа при 30 водника С = 33% до Т = 0,975 Тс, нятые в прототипе), лежащей ниже тем лежащей ниже температуры сверхпровопературы Тс = 3,722 К сверхпроводящего дящего перехоца гранул в интервале перехода гранул, накладывают постоян- между ное магнитное поле Н = 280 Э, соот- Ро ветствующее точке перегиба Н на кри- Т .1-14 5с ф М, вой перехода гранул в нормальное состояние при указанной температуре, 0 1 пропускают через детектирующую среду, рентгеновское излучение с энергией 4 О Е = 115 кэВ; регистрируя при этом 40 Тмакс Тсобъемную долю С гранул, необратимо перешедших из метастабильного сверхнакладывают постоянное магнитное поле проводящего состояния в нормальноеН = 51 Э, соответствующее точке перепод воздействием излучения, по измегиба на кривой перехода гранул из нению частоты измерительного генерасверхпроводящего состояния в нормаль- тора, в контуре которого находитсяное при указанной температуре, проха детектйрующая среда.рующ П р и м е р 2, Охлаждают детектипускают через детектирующую средурентгеновское излучение с энергией рующую среду состоящую из сверхпро"Е = 115 кэВ, регистрируя при этом водящих оловянных гранул диаметром 50объемную долю С гранул необратимо с = (6,8+1) мкм, распределенных вперешедших из метастабильного сверх- парафине с объемной долей сверхпро-.проводящего состояния в нормальное водника С = 10%, принятой в прототи" 95 Т под воздействием излучения, по измепе, до температуры Т = О, 5нению частоты измерительного генералежащей ниже температуры сверхйровотора ЬР, в контуре которого находитдящего перехода гранул в интервалеся детектирующая сила. междуо Результаты, экспериментальных исмин с ф с =Т, 1-145следований эффективности детектиру7 13039 ющей среды по двум последним примерам конкретных реализаций способа приведены на фиг, 2,Использование предлагаемого способа повышает эффективность регистра 5 ции ионизирующего излучения на единицу объема детектирующей среды по сравнению с известным более чем на порядок.Достигнутое повышение эффективнос ти детектирующей среды на единицу объема создает возможность реализовать способ в годоскопических системах регистрации ионизирующего излучения, так как это повышение приво дит к увеличению чувствительности годоскопических элементов, выполненных из сверхпроводящих гранул. В свою очередь, это позволяет уменьшить размер отдельного элемента, что яв ляется определяющим фактором для повышения разрешающей способности годоскопических систем. с Т( где Т - критическая температурассверхпроводника;Ъ - глубина проникновения слабого магнитного поля в сверхпроводник при абсолютном нуле температуры;д - диаметр гранул,Ж - параметр Гинзбурга-Ландауиспользуемого сверхпроводника.2. Способ по и. 1, отличающ и й с я тем, что увеличивают постоянное магнитное поле до значения,соответствующего точке перегиба накривой зависимости объемной доли гранул, находящихся в сверхпроводящемсостоянии, от величины приложенногомагнитного поля при фиксированнойтемпературе детектирующей среды.3. Способпоп. 1, отличающ и й с я тем, что объемную долю Сгранул в детектирующей среде выбирают близким к максимально возможномуТ Гзначению С = - 2 Формула изобретения 25 1. Способ детектирования ионизирующего излучения, заключающийся в охлаждении детектирующей среды из сверхпроводящих гранул, распределен- ЗО ных в аморфном диэлектрике, ниже температуры сверхпроводящего перехода гранул, наложении постоянного магнитного поля и увеличений его до значения, при котором часть гранул в детектирующей среде. оказывается в сверхпроводящем метастабильном состоянии, пропускании через детектирующую среду исследуемого ионизирующего излучения и определении количества 40 сверхпроводника, необратимо перешед 52 8шего под его воздействием в нормальное состояние, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения эффективности регистрации ионизирующего излучения на единицу объема детек.тирующей среды, охлаждают детектиРующую среду до температуры Т,лежащейв интервале, который задается соотношением1303952 б СоставительТехред Л.Сер едактор А.Реви Заказ 130 краж 731 удар ственног о м изобретенийЖ, Раушс исноСР ИИПИ Г по дел 3035, МоскПроизводственно-полиграфическое предприятие,ород, ул, Проектная,лр 70 и ) НР/К/лЛ мм ) Кондратенко кова Корректор Н.Коро Покомитетаи открытиая наб.,