3. Застосування детекторів іонізуючого випромінювання

Системи реєстрації рентгенівського й гамма-випромінювання широко застосовуються в медицині (флюорографія, томографія й т. п.), промисловості (дефектоскопія, дозиметрія на АЕС), на митницях (інтроскопія), екології (моніторинг), наукових дослід­женнях [20, 24, 25].

Важливим застосуванням пристроїв СЦ-ФД є дозиметрія.

Рис, 6.36. Конструкція модульного 16-канального детектора на основі ФД та ХС: 1 — шар, гцо відбиває; 2 — корпус детектора;

З — сцинтилятор; 4 — оптичний клей; 5 — світлозахисне покриття; 6 — захисний шар, що відбиває світло; 7 — фотодіодна лінійка

З цією метою розроблені детектори СДК-10, СДЕ-15, СДН-129, СДН-130, вихідні параметри яких дозволяють перекрити весь діа­пазон радіаційних полів природного й техногенного походження.

Пристрої СЦ-ФД СДК-10, СДК-15 на основі фотодіодів ФД-263 і кристалів 2пЭе(Те) і Сс1\¥0₄ призначені для реєстрації рентге­нівського випромінювання з Е_у = 0,05—0,2 МеВ у складі медичних рентгенометрів (а також для інтроекопії).

СЦ-ФД серії СДН-128 комплектуються фотоприймачами ФД-337А («Зонд») і кристалами С8І(Т1) і призначені для роботи як у режимі рахунку гамма-квантів (чутливість 0,03 імп • год/р • с), так і в струминному режимі, що дозволяє використовувати їх для реєстрації випромінювань від рівня природного фона. На базі модифікації детектора СДН-128.01, що являє собою моноблок з по­переднім підсилювачем на гібридній ІМС і СДН-130, розроблено професійний дозиметр гамма- і бета-випромінювання, що має діапазони вимірюваних потужностей доз 10~⁵...2 • 10^-2 Р/год (з ідентифікацією радіонуклідів) і 2-10~²...1 Р/год; енергетичний діапазон реєстрованих гамма-квантів 0,05...3 МеВ; кількість

О

ідентифікованих радіонуклідів — до 10; габарити145х90х27мм ;

інформація виводиться на рідиннокристалічний індикатор у ви­гляді значень часу вимірювання, потужності дози, енергії випро­мінювання, найменування ідентифікованих радіонуклідів.

СЦ-ФД СДН-129 містить у собі фотодіод ФД-288А, Б, що має підвищений радіаційний ресурс, кристал гпве(Те) або СсПДЮ₄, призначений для реєстрації потужних (~10⁵ Р/год) потоків гамма- випромінювання з Е,₍ = 0,01-10 МеВ. Цей тип детектора використа­но при створенні аварійного дозиметра ИМД-1 з діапазоном реєст­рації потужностей доз 0Д...10⁴ Р/год, схематичні можливості яко­го дозволяють видаляти датчик приладу за допомогою кабелю на відстань до 200 м. Переваги даного приладу перед штатними дози­метрами виявилися при проведенні вимірювань радіаційного про­філю стіни реактора аварійного 4-го блоку ЧАЕС (рівень фону в зоні роботи оператора становив 10 мР/год, усередині зруйновано­го реактора — 360 Р/год). Результати вимірювань наведено на рис. 6.37.

СЦ-ФД СДН-130 складається з фотодіода ФД-337Б і сцинтиля- тора гп8е(Те) товщиною 100—150 мкм, має чутливість

о

1. 05 імп • см /Бк • с і призначений для реєстрації бета-випроміню- вання в складі професійних дозиметрів [24, 25]. У якості світло- захисту для вхідного вікна детектора використовується берилієва фольга товщиною 0,1 мм, для захисту від електричних полів детек­тор має металевий корпус.

Рис. 6.37. Радіаційний профіль стіни реактора 4-го блока Чорнобильської АЕС

Для неруйнівного контролю й томографії розроблені й випуска­ються детектори типів СДК-10, СДК-15, СДН-126,

СДН-131, серія СЦ-ФД. Ос­новними характеристиками датчиків, крім загальних, пропонованих до такого роду виробів (абсолютна радіацій­на чутливість, ефективність реєстрації й перетворення енергії), є радіаційний кон­траст К_р, роздільна здатність і відносна радіаційна чут­ливість Ар, обумовлені в ос­новному динамічним діапа­зоном реєстрації детектора СЦ-ФД.

Детектори широкого призначення СДК-10, СДК-15 розроблені для дефектоскопії й інтроскопії із середнім просторовим дозволом, і відрізняються високою чутливістю, відносною простотою конст­рукції й технології виробництва. Випробування СЦ-ФД цього типу на Іжорскому машинобудівному заводі (Санкт-Петербург) і в ІЕЗ ім. Патона НАН України показали, що при товщинах сталі

І) = 40—150 мм і енергії £ = 0,5—5 МеВ відносна чутливість стано- р І

вила не менш 10 (на фоні злитка сталі 2) = 100 мм виявляється ле­зо бритви).

СЦ-ФД СДН-126 містить у собі фотоприймач ФД-327 з підви­щеною радіаційною стійкістю й кристал СсПЛЮ₄ (або гп8е(Те)), призначений для роботи в умовах високих дозових навантажень із Е_у = 0,15—10 МеВ і використовується в промислових інтроскопах. Наприклад, на базі детекторів різного типу в Московському радіо­технічному інституті створено інтроскоп ІІС-800 для контролю вмісту вантажівок, залізничних платформ, вагонів і великогаба­ритних контейнерів, що дозволяє в русі вивчати об’єкти з екві-

о

валентною товщиною сталі 300 мм і розмірами до 2,5x2,5x12 м у кількості не менш 40 000 шт/рік при роздільній здатності 1 мм,

Рис. 6.38. Інтроскопічне зображення макета об’єкта, отримане за допомогою детекторів СДН-126, яке демонструє велику відмінність (на зображені одночасно можна поба­чити різноманітні деталі, в тому числі й розташовані за шаром свинцю Б = 150 мм (інтроскоп ЇІС-300))

динамічному діапазоні конт­растної чутливості 2¹⁴. Як джерело випромінювання ви­користовується гальмове ви­промінювання від лінійного прискорювача Ер = 8—9 МеВ. Дозове навантаження на кон­тейнер 25 мРад (рентгенів­ська плівка при таких дозах не засвічується). На рис. 6.38 наведено фотографію модель­ного об’єкта, розташованого за шаром свинцю товщиною 100—150 мм.

Рис. 6.39. Інтроскопічне зображення макета об’єкта, отриманого за допомогою детекторів СЦ-ФД-М, СДН-.131, які використовуються в митних інтроскопах, що дозволяють виявляти речовини з близькими атомними номерами

Рис. 6.40. Інтроскопічне зображення автомобіля, отриманого за допомогою детекторів СДН-128, які використовуються з митних інтроскопах

Детектори серії СЦ-ФД-М, СДИ-131 являють собою мо­ноблок з 16-ти детекторів з розкидом вихідних характе­ристик не більше ±30 %, ви­готовляються на базі криста­лів 2п8е(Те), Сй\У0₄, СзІ(ТІ) і призначені для інтроскопів

і томографів з високою просторовою роздільністю при Е = 0,03—0,2 МеВ. Детектори цієї серії використовуються при побудові швидкодіючих медичних томографів, дефектоскопів ви­сокої роздільної здатності, митних доглядових інтроскопів. На рис. 6.39 наведено фотографію імітатора ручної поклажі, зроблену

з монітора митного дворакурсного інтроскопа (розробка ІПФ АН Росії, м. Новосибірськ), у ПДТ якого використано детектори типу СЦ-ФД-М, і який має швидкодію 3 мс при просторовому розріз­ненні менше 0,5 мм, а також інтроскопічне зображення автомо­біля — рис. 6.40.