Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра «Автоматика»

ОТЧЕТ

О УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

по теме

«Счетчик гамма излучения СИ-37Г»

			Ответственный исполнитель
			Вердян А. Г. Радченко В.Д.
			Консультант
			Пчелинцев А. В.

Москва, 2011 г.

РЕФЕРАТ

Отчет 27 стр., 17 рис., 5 источников.

ТОКОВАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА, СЧЁТЧИК ГЕЙГЕРА-МЮЛЛЕРА, БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР, ГАММА ИЗЛУЧЕНИЕ, ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗА.

Объектом исследования является преобразователь сигнала токовой ионизационной камеры.

Цель работы – создание преобразователя сигнала токовой ионизационной камеры.

Проведена учебно-исследовательская работа.

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Датчики ионизирующего излучения 5

1.1 Общие сведения и терминология 5

1.2 Счётчик Гейгера-Мюллера 7

2 Результаты исследования и конструирования 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 27

ПРИЛОЖЕНИЕ А 28

Введение

1 Тема УИР

Исследование счетчика гамма излучения СИ-37Г.

2 Технические требования

2.1 Номинальное рабочее напряжение 390В

2.2 Диапазон регистрируемых мощностей экспозиционных доз гамма излучения Р_min =144 мкр/ч, Р_max = 300Р/ч

2.3 Чувствительность к гамма-излучению Ra²²⁶ 1900 - 2700 имп/с

при 1 Р/ч

2.4 Собственный фон не более 1 имп/с

2.5 Амплитуда импульса не мене 50В

2.6 Наибольший допустимый ток 20мкА

2.7 Диапазон рабочих температур -60÷+85^оC

1 Датчики ионизирующего излучения

1.1 Общие сведения и терминология

Датчики (блоки детектирования) ионизирующих излучений относятся к электронным устройствам, основное назначение которых заключается в обеспечении процесса взаимодействия потока ионизирующего излучения с физической средой детектора излучения, и в преобразовании актов взаимодействия в электрические сигналы, которые могут быть зарегистрированы соответствующей измерительной аппаратурой. В комплекте с измерительными блоками датчики образуют приборы для измерения ионизирующих излучений (спектрометры, радиометры, дозиметры и пр.).

На рисунке 1 приведена функциональная схема датчика. Датчик содержит детектор излучения с формирователем электрических сигналов на выходе, предварительный усилитель сигналов, выходной усилитель мощности сигналов и источник питания детектора. Формирователь электрических сигналов обычно объединяется с предварительным усилителем в общий блок согласующего усилителя. В специализированной аппаратуре датчики могут содержать только детекторы излучения (один или несколько) и формирователи сигнала, с включением остальных блоков в состав регистрирующих приборов.

Рисунок 1 – Типовая блок-схема датчика излучения

Детектор ионизирующего излучения (radiation detector) – чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для регистрации ионизирующего излучения. Действие детектора основано на явлениях, возникающих при прохождении ионизирующего излучения через вещество (рабочую среду детектора).

По физической сущности взаимодействия ионизирующих излучений с веществом выделяют следующие типы детекторов:

- ионизационный, основанный на способности излучений ионизировать среду, через которую они проходят;

- сцинтилляционный, регистрирующий фотоны света, возникающие в сцинтилляторе под действием ионизирующих излучений;

- люминесцентный, базирующийся на эффектах радиофотолюминесценции (ФЛД) и радиотермолюминесценции (ТЛД). Детекторы поглощают и накапливают энергию излучения в молекулярных центрах фотолюминесценции, и способны высвечивать накопленную энергию при освещении ультрафиолетовым светом (ФЛД) или при нагревании (ТЛД);

- фотографический, основан на свойстве ионизирующих излучений воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету;

- химический, основанный на измерении выхода радиационно-химических реакций (изменение степени окраски или цвета), протекающих под действием ионизирующих излучений. Метод используют при регистрации значительных уровней радиации;

- калориметрический, базирующийся на измерении количества теплоты, выделяемой в детекторе при поглощении энергии ионизирующих излучений;

Счетчики ионизирующих излучений предназначены для использования в радиометрических устройствах, регистрирующих и измеряющих мощность экспозиционной дозы (МЭД) в диапазоне от единиц мкР/с до 1000 рентген в час.

В зависимости от модификации счетчики могут эксплуатироваться на земле, в космосе, под водой. При этом радиометрические параметры остаются неизменными в диапазоне температур от -40 до +70 ^оС, при изменении атмосферного давления от 0,67 до 294 кПа, в условиях повышенной влажности до 90%, морского соляного тумана, при воздействии повышенных ударных и вибрационных нагрузок.

В современной аппаратуре в качестве чувствительных элементов (детекторов или индикаторов), регистрирующих излучения, используются в основном газовые ионизационные и люминесцентные детекторы. Детекторы – это чувствительные элементы, которые служат для определения интенсивности и энергетического спектра ядерных излучений путем преобразования энергии радиоактивного излучения в электрическую энергию. В целом, аппаратура состоит из двух основных частей: детектора (индикатора) излучения и измерительного устройства (блока регистрации), а также источников (для изучения искусственной радиоактивности). Измерительная часть и конструкция приборов определяются целевым назначением аппаратуры и технологией измерений (аэрогеофизические, морские, и т.д.).

В аппаратуре для ядерно-геофизических исследований в качестве чувствительных элементов используют газонаполненные детекторы (ионизационные камеры, счетчики Гейгера–Мюллера), полупроводниковые детекторы, сцинтилляционные счетчики, термолюминесцентные кристаллы.

В ионизационной камере находятся газ и два электрода, к которым подводят напряжение в несколько сот вольт. Иногда бывает еще модификация: цилиндр тонкостенный металлический, по оси которого расположен металлический стержень. На стержень обычно подается отрицательный заряд. Под действием альфа-, бета-лучей или вторичных заряженных частиц, возникающих при поглощении нейтронов, газ ионизируется, а получающиеся свободные электроны и ионы движутся к электродам. В результате в цепи возникает ток. Измеряя его или разность потенциалов, можно определить интенсивность излучений, вызывающих ионизацию. В основном, используются для регистрации α-частиц. Также применяется в устройствах для каротажа скважин, основанных на обнаружении нейтронов.