Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения

Изобретение относится к области радиационных измерений и может быть использовано для определения направления на точечный источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения в ядерно-физических экспериментах.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог (патент США 3293436, класс 250-83, 1966 год), согласно которому для определения направления на точечный источник рентгеновского излучения применяется устройство, в котором детектор рентгеновского излучения расположен внутри корпуса, обеспечивающего эффективное поглощение рентгеновского излучения со всех направлений, кроме одного обозначенного узким отверстием в корпусе. Вращением устройства добиваются максимума показаний детектора внутри корпуса. Достигнутое таким путем положение соответствует направлению на точный источник рентгеновского излучения. Недостатком устройств подобного рода является значительный вес и габариты корпуса, требуемые для эффективного ослабления рентгеновского излучения.

Известно защищенное авторским свидетельством изобретение - аналог 448814 А1, класс H01J 39/28, 1973 год «Детектор направления на точечный источник гамма-излучения» (Б.А. Шилобреев, М.В. Яковлев, Н.А. Данилов), согласно которому детектор выполнен в виде многослойного сэндвича, внутри которого расположены накопители заряда в двух специально выбранных пространственных положениях. Накопители соединены между собой электрически через регистрирующий прибор. Такая конструкция детектора позволяет получить функциональную зависимость тока между накопителями от угла ориентации детектора на источник гамма-излучения. Зависимость регистрируемого тока от угла ориентации детектора имеет положительный максимум, точку изменения знака и отрицательный минимум, положение которых не зависит от спектрального состава гамма-квантов в области энергий более 0,3-0,4 МэВ. Недостатком детектора является то, что его конструкция и принцип работы не позволяют проводить аналогичные измерения при воздействии потоков нейтронного излучения.

Известно защищенное авторским свидетельством изобретение-прототип 713293 А1, класс G01T 3/00, 1978 год «Детектор мононаправленного нейтронного излучения» (М.В. Яковлев, И.С. Терешкин, Г.В. Кулаков, Н.А. Комаров). Конструкция детектора содержит металлический корпус, внутри которого последовательно расположены пластина-рассеиватель из водородосодержащего материала, металлическая пластина-коллектор и электроизолирующая пластина из материала, не содержащего водород. Коллектор подключен к электроизмерительному прибору. Принцип действия детектора основан на измерении тока протонов отдачи, образующихся в результате упругого рассеяния нейтронов на ядрах атомов водорода в облучаемом материале-рассеивателе.

При облучении детектора нейтронами со стороны пластины-рассеивателя сигнал коллектора, в основном, определяется сбором заряда протонов отдачи и имеет положительную полярность. При облучении нейтронами с противоположной стороны сигнал детектора имеет отрицательную полярность и определяется отрицательным объемным зарядом, который образуется вблизи коллектора в приграничной области пластины-рассеивателя за счет оттока из этой области протонов отдачи. Так же, как и в случае детектора направления на источник гамма-излучения, зависимость регистрируемого тока от угла ориентации в детекторе-прототипе имеет положительный максимум, точку изменения знака и отрицательный минимум. Детектор может быть использован для определения направления на постоянно действующий (статический или пульсирующий) источник нейтронного излучения. Недостаток изобретения-прототипа состоит в том, что детектор с водородосодержащим рассеивателем не позволяет определить направление на источник импульсного нейтронного излучения.

Целью предлагаемого изобретения является определение направления на источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения.

Указанная цель достигается в устройстве, которое содержит набор детекторов из металлического корпуса и коллектора, отделенного от корпуса водородосодержащей и не содержащей водород диэлектрическими пластинами. Детекторы расположены на поверхности сферической оболочки и закреплены на ней со стороны пластины, не содержащей водород. Поверхность детекторов ориентирована ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке закрепления детектора. Коллекторы детекторов подключены к электроизмерительным приборам.

Обоснование практической реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. При равной площади детекторов амплитуда сигналов пропорциональна косинусу угла падения регистрируемого нейтронного излучения. Максимум сигналов соответствует действию потока нейтронов по нормали к поверхности детекторов. В таком случае направление на источник высокоинтенсивного импульсного нейтронного излучения будет совпадать с направлением линии, соединяющей диаметрально противоположные детекторы, в которых зарегистрированы максимальные амплитуды положительного и отрицательного сигналов. При этом источник нейтронов расположен со стороны детектора, фиксирующего положительную полярность сигнала. Пренебрегая поглощением нейтронов в материалах конструкции заявляемого устройства, можно полагать, что по абсолютному значению сигналы диаметрально противоположных детекторов будут приблизительно равны между собой.

Таким образом, работоспособность заявляемого устройства не вызывает сомнений.