×
27.12.2016
216.013.9df3

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕСКОЛЬКИХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДИАПАЗОНАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: устройство для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах содержит, по крайней мере, два чувствительных к излучению элемента, соединенных с источником питания, а также средство выбора спектрального диапазона, при этом в качестве чувствительных к излучению элементов использованы термочувствительные элементы, а средство выбора спектрального диапазона определяется подбором толщины и материала термочувствительного элемента из условия поглощения излучения в различных спектральных диапазонах, при этом подобранные термочувствительные элементы установлены с возможностью перекрытия всего спектрального диапазона. Технический результат: обеспечение возможности создания устройства, характеризующегося упрощенной конструкцией и компактностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения энергии импульсов мягкого рентгеновского излучения (МРИ) с получением информации о спектральном распределении падающего излучения.

Известен болометрический приемник, представленный в работе [1. П.Б. Репин, И.М. Маркевцев, С.Ю. Корнилов // Приборы и техника эксперимента, 2014, №2, с. 97-102 - аналог], содержащий в качестве чувствительного к излучению элемента термочувствительный элемент, в частности из никеля толщиной 2 мкм. Термочувствительный элемент предназначен для измерения интегральной энергии импульсов МРИ. В данном устройстве не предусмотрено измерение энергии в нескольких спектральных диапазонах излучения пинча.

В статье [2. С.А. Сорокин, С.А. Чайковский // Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. 4, с. 78-81 - прототип] приведено описание диагностического комплекса на базе болометра и вакуумных рентгеновских диодов (ВРД), содержащего 6 диагностических каналов. Диагностический канал на основе болометра с применением фильтров, формируемых импульсным напуском газа, позволяет измерять интегральную энергию импульсов МРИ. Остальные пять вакуумных диагностических каналов, в которых установлены пять датчиков ВРД (по одному в каждом) с чувствительными к излучению элементами, настроенными на различные спектральные диапазоны излучения, с помощью рентгеновских фильтров (средство выбора соответствующего спектрального диапазона) позволяют измерять энергию в различных спектральных диапазонах излучения пинча. Особенность ВРД состоит в том, что их габариты не позволяют обеспечить возможность измерений в одном диагностическом канале.

В данном комплексе импульсы МРИ генерировались сжатием криптоновых лайнеров. Спектр излучения восстанавливался по сигналам пяти оснащенных тонкопленочными фильтрами ВРД с частично перекрывающимися спектральными функциями отклика, образующими средство выбора спектрального диапазона.

Основными недостатками данного комплекса являются его сложность и громоздкость, что связано с использованием для спектральных измерений пяти диагностических каналов с установленным в них набором датчиков. Следствием этого является усложнение процесса восстановления спектра излучения лайнерной плазмы. Необходимо вычислить функции отклика пяти ВРД по квантовой эффективности фотокатодов, а также коэффициенты пропускания для применяемых фильтров. При этом состояние плазмы отличается в различных зонах измерений, соответствующих положению каналов диагностирования, что тоже необходимо учитывать при измерении параметров плазмы. Данный недостаток приводит к погрешности измерений.

На мощных Z-пинч установках формируются импульсы МРИ при осевом магнитном сжатии цилиндрической лайнерной плазмы. Диагностика импульсов МРИ включает в себя измерение их полной энергии и мощности, а также спектра излучения. Для этого применяются различные детекторы и методики измерений. Сложность и громоздкость измерительного комплекса приводит к неудобству эксплуатации, а также серьезно влияет на получение достоверного результата по восстановлению спектра. Задача восстановления спектра излучения по сигналам набора датчиков может быть существенно упрощена при использовании предлагаемого устройства, позволяющего в конечном итоге проводить более точные измерения спектрального распределения излучения. Данная задача также актуальна при проведении сложных дорогостоящих опытов, где предложенный подход позволит более рационально использовать диагностические возможности комплекса, в частности, освобождая диагностические каналы для других методик измерения.

Технический результат состоит в создании устройства, характеризующегося упрощенной конструкцией и компактностью.

Данный технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах, содержащего по крайней мере два чувствительных к излучению элемента, соединенных с источником питания, а также средство выбора спектрального диапазона, в заявляемом устройстве в качестве чувствительных к излучению элементов использованы термочувствительные элементы, а средство выбора спектрального диапазона определяется подбором толщины и материала термочувствительного элемента из условия поглощения излучения в различных спектральных диапазонах, при этом подобранные термочувствительные элементы установлены с возможностью перекрытия всего спектрального диапазона.

Кроме того, по крайней мере перед одним термочувствительным элементом может быть расположен фильтр излучения, причем фильтр выполнен из тонкой пленки и выбран из условия пропускания им определенного диапазона спектра излучения.

То есть, по сравнению с прототипом, где диагностический комплекс в части спектральных измерений содержит набор ВРД, установленных в пяти диагностических каналах, в предлагаемом устройстве вместо пяти используется один диагностический канал с установленным в нем многоканальным устройством для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах, которое, по сути, является многоканальным болометрическим приемником излучения. Это оказалось возможным за счет выбора в качестве чувствительных к излучению элементов термочувствительных элементов, которые в силу своих габаритов могут быть расположены в компактном едином корпусе. При этом возможность охвата всего спектра излучения довольно просто реализуется в средстве выбора спектрального диапазона, где осуществляется подбор толщины и материала термочувствительного элемента из условия поглощения им излучения в различных спектральных диапазонах, при этом подобранные термочувствительные элементы установлены с возможностью перекрытия всего спектрального диапазона. Достоверность измерений в прототипе во многом определяется точностью определения массовой толщины рентгеновских фильтров и верным определением функций отклика в отдельных спектральных интервалах, что вызывает определенные сложности. Все это в совокупности приводит к возможности упрощенной и компактной реализации измерений.

Подбор материала и его толщины для термочувствительных элементов проводился с использованием данных по полному сечению взаимодействия квантов излучения с веществом. Были рассчитаны коэффициенты пропускания потока излучения для различных металлов при заданной толщине.

К=exp(-ρ·σ·d), где

К - коэффициент пропускания, в относительных единицах;

σ[см2/г] - полное сечение взаимодействия фотонов на единицу массы материала;

ρ[г/см3] - плотность материала;

d[см] - толщина материала.

Данные о полном сечении взаимодействия фотонов взяты из EPDL 97 [Callen D.E., Hubbel J.H., Kissel L. EPDL 97: The Evaluated Photon Data Library 97′ Version // Lawrence Livermore National Laboratory, Report UCRL-50400. 1997. V. 6. Rev. 5].

Дополнительное использование фильтра в виде тонкой пленки позволяет более точно выделять низкоэнергетические диапазоны излучения импульса МРИ.

Таким образом, конструктивно упрощен комплекс и, как следствие, упростилась обработка результатов при повышении точности измерений.

На фиг. 1 схематично изображено заявляемое устройство.

На фиг. 2 приведены графики пропускания излучения через материалы термочувствительных элементов и серебряного фильтра.

Реализовано устройство следующим образом.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах, представляющее собой диэлектрическое основание (1) с закрепленными на связанных с источником питания (6) контактных выводах (3) четырьмя термочувствительными элементами (2) (средство выбора спектрального диапазона), один из которых закрыт фильтром (4), заключенными в общий корпус (5).

При подаче управляющего импульса включается источник питания (6) термочувствительных элементов, генерирующий одновременно стабилизированные импульсы тока 10 А длительностью 100 мкс для каждого термочувствительного элемента. При поглощении термочувствительными элементами (2) импульса мягкого рентгеновского излучения они нагреваются, их сопротивление повышается, при этом изменение напряжений на термочувствительных элементах фиксируется на осциллографе. Разъемы для управляющего импульса и регистрации сигналов с термочувствительных элементов расположены на поверхности общего корпуса (5) (на фиг. 1 не показаны). Далее по полученным сигналам восстанавливаются значения излучаемой пинчем энергии в отдельных спектральных диапазонах.

Упрощенность конструкции реализована посредством размещения в едином корпусе нескольких (четырех) термочувствительных элементов (ТЭ) размерами 2×8 мм на одном диэлектрическом основании диаметром 25 мм. Источник питания термочувствительных элементов также компактно выполнен на плате Ø105 мм. Физические размеры устройства в сборе составляют Ø115×95 мм.

Средство выбора спектрального диапазона подобрано следующим образом. По результатам расчетов были отобраны материалы, поглощающие излучение в нескольких диапазонах, перекрывающих весь спектр падающего излучения. Толщиной материала также можно варьировать диапазон поглощаемой термочувствительными элементами энергии (чем меньше толщина, тем уже диапазон). В конечном итоге для устройства были отобраны следующие термочувствительные элементы:

- золото 1 мкм с серебряным фильтром 0,35 мкм для участка спектра до 400 эВ

- алюминий 2 мкм (до 800 эВ)

- никель 1 мкм (до 1500 эВ)

- золото 2 мкм (поглощает весь спектр падающего излучения)

Набор данных ТЭ полностью перекрывает спектр излучения импульса МРИ.

На фиг. 2 построены кривые пропускания падающего излучения для приведенных выше термочувствительных элементов многоканального устройства измерения. Из графиков следует, что такой набор термочувствительных элементов поглощает весь спектр излучения импульса МРИ, и каждый из элементов настроен на свой диапазон энергии МРИ.

То есть в одном диагностическом канале реализована возможность измерения спектра мягкого рентгеновского излучения, что существенно упростило устройство для измерения энергии излучения и сделало его компактным по сравнению с прототипом.


УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕСКОЛЬКИХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДИАПАЗОНАХ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕСКОЛЬКИХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДИАПАЗОНАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 661 items.
10.01.2013
№216.012.17a5

Цилиндрическое устройство для сжатия газов до мегабарных давлений

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. Устройство содержит блок цилиндрического взрывчатого вещества 1, охватывающий корпус 2 с полостью 3 для исследуемого газа, внутри которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471545
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19d0

Противопульная гетерогенная стальная броня

Изобретение относится к средствам защиты, в частности к противопульной гетерогенной стальной броне. Броня содержит лицевой и тыльный слои с твердостью лицевого слоя HRC 62-65. Броня получена в результате склеивания лицевого слоя с термически не обработанным тыльным слоем из более вязкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472100
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19d3

Электровзрывное устройство

Изобретение относится к устройствам для подрыва бризантных взрывчатых веществ - электродетонаторам с взрывающимся мостиком. Устройство содержит детонаторы, соединенные кабелем, выполненным с плоскими электродами, и включающие заряд бризантного взрывчатого вещества и инициатор с взрывающимся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472103
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d76

Способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при производстве оребренных труб. Способ изготовления теплообменной трубы, включающий введение внутрь трубчатой заготовки с внутренним радиусом R, на внутренней поверхности которой выполнены продольные пазы радиусом r, сердечника с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473036
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7a

Способ изготовления электромеханических инициаторов

Изобретение относится к способам изготовления электрических инициирующих элементов, а более конкретно к способам изготовления электромеханических инициаторов. Способ изготовления электромеханических инициаторов включает формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473040
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7e

Устройство для измерения малых перемещений или деформаций объекта

Устройство содержит источник света, состоящую из столбцов и рядов светочувствительных ячеек прямоугольную ПЗС-матрицу, соединенную с регистрирующей аппаратурой, размещенный между ними плоский затвор, частично перекрывающий световой поток от источника света на ПЗС-матрицу. Граница плоского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473044
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
Showing 1-10 of 479 items.
10.01.2013
№216.012.17a5

Цилиндрическое устройство для сжатия газов до мегабарных давлений

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. Устройство содержит блок цилиндрического взрывчатого вещества 1, охватывающий корпус 2 с полостью 3 для исследуемого газа, внутри которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471545
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19d0

Противопульная гетерогенная стальная броня

Изобретение относится к средствам защиты, в частности к противопульной гетерогенной стальной броне. Броня содержит лицевой и тыльный слои с твердостью лицевого слоя HRC 62-65. Броня получена в результате склеивания лицевого слоя с термически не обработанным тыльным слоем из более вязкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472100
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19d3

Электровзрывное устройство

Изобретение относится к устройствам для подрыва бризантных взрывчатых веществ - электродетонаторам с взрывающимся мостиком. Устройство содержит детонаторы, соединенные кабелем, выполненным с плоскими электродами, и включающие заряд бризантного взрывчатого вещества и инициатор с взрывающимся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472103
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d76

Способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при производстве оребренных труб. Способ изготовления теплообменной трубы, включающий введение внутрь трубчатой заготовки с внутренним радиусом R, на внутренней поверхности которой выполнены продольные пазы радиусом r, сердечника с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473036
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7a

Способ изготовления электромеханических инициаторов

Изобретение относится к способам изготовления электрических инициирующих элементов, а более конкретно к способам изготовления электромеханических инициаторов. Способ изготовления электромеханических инициаторов включает формирование мостиков одновременно с электродами на подложке путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473040
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7e

Устройство для измерения малых перемещений или деформаций объекта

Устройство содержит источник света, состоящую из столбцов и рядов светочувствительных ячеек прямоугольную ПЗС-матрицу, соединенную с регистрирующей аппаратурой, размещенный между ними плоский затвор, частично перекрывающий световой поток от источника света на ПЗС-матрицу. Граница плоского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473044
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
+ добавить свой РИД