Изучение характеристик спектрометра на основе NaI(Tl), LaBr3(Ce) и КГД

Сцинтиляторы на основе кристаллов NaI, LaBr3. Ксеноновый гамма-спектрометр и его характеристики. Зависимость характеристик приборов от внешних факторов. Исследование эффективности регистрации гамма-квантов при высокой чувствительности к нейтронному фону.

Рубрика Физика и энергетика
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 20.01.2021
Размер файла 1,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра экспериментальной ядерной физики и космофизики

Отчет по НИРс на тему:

Место выполнения: НИЯУ МИФИ, кафедра «Экспериментальной ядерной физики и космофизики», «Радиационная лаборатория Института Космофизики»

Изучение характеристик спектрометра на основе NaI(Tl), LaBr3(Ce) и КГД

Студент (ка) Б18-105: Узакбаева М.Ж.

Руководитель работы: проф. Дмитренко В.В.

Консультант работы Маджидов А.И.

Москва 2020

Аннотация

Гамма - спектрометры представляют довольно сложные устройства, сосредоточившие накопленный опыт в микроэлектронике и вычислительной технике, базирующиеся на программируемых логических интегральных схемах, и содержащие быстродействующие спектрометрические детекторы. В данной научно-исследовательской работе изучаются спектрометрические характеристики гамма-спектрометров на основе кристаллов NaI и LaBr3, а также ксенонового гамма-спектрометра. Среди приведенных гамма-детекторов с точки зрения энергетического разрешения лидирующее положение занимают ксеноновые гамма-детекторы. В результате выделены и охарактеризованы гамма-спектрометры на основе сжатого ксенона, его составные части и физико-технические параметры.

Annotation

Gamma spectrometers are quite complex devices that have concentrated the gained experience in microelectronics and computer Science, based on programmable logic integrated circuits, and containing high-speed spectrometric detectors. This research work studies the spectrometric characteristics of gamma spectrometers based on NaI and LaBr3 crystals, and also a xenon gamma spectrometer. Among the cited gamma detectors in terms of energy resolution, xenon gamma detectors are leaders. As a result, gamma-spectrometers based on compressed xenon, its components, and physical and technical parameters were identified and characterized.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ
  • ГЛАВА I. СЦИНТИЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ NaI и LaBr3
    • 1.1 Сцинтиллятор на основе кристалла NaI(Tl)
    • 1.2 Сцинтиллятор на основе кристалла LaBr3(Ce)
  • ГЛАВА II. КСЕНОНОВЫЙ ГАММА-СПЕКТРОМЕТР И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ
    • 2.1 Ксеноновый гамма-детектор
    • 2.2 Характеристики ксенонового гамма-детектора
    • 2.3 Спектрометрические характеристики ксенонового гамма-спектрометра
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие науки непрерывно связано с созданием и совершенствованием измерительной техники и методов измерений. Особенно велика роль измерительной техники в ядерной физике и атомной технике. Для решения многих фундаментальных и прикладных задач в области ядерной физики требуется гамма-спектрометрическая аппаратура, имеющая хорошее энергетическое разрешение, а также обеспечивающая устойчивую работу в сложных эксплуатационных условиях. На сегодняшний день широко применяются блоки детектирования на основе сцинтилляторов (NaI(Tl), CsI(Tl), LaBr3 и т.д.) и полупроводниковые детекторы на основе кристаллов CdZnTe и сверхчистого германия.

Одним из перспективных типов гамма-спектрометрической аппаратуры являются ксеноновые гамма-спектрометры, которые являются импульсными ионизационными камерами, наполненными сжатым ксеноном. Ксеноновые гамма-детекторы в отличие от других гамма-детекторов обладают хорошими спектрометрическими характеристиками, позволяющими широко использовать их как для фундаментальных, в том числе и космофизических, так и для прикладных исследований. Эти гамма-детекторы обеспечивают хорошее энергетическое разрешение, которое лучше, чем у сцинтилляционных детекторов и для их функционирования в не требуется использования жидкого азота, для работы в широком температурном диапазоне без изменения своих спектрометрических характеристик.

По теоретическим оценкам ксеноновые гамма-детекторы могут обеспечить энергетическое разрешение выше, чем имеется на данный момент. Создание ксеноновых гамма-спектрометров, обладающих более совершенными физико-техническими характеристиками в настоящее время является крайне важным и актуальным.

ГЛАВА I. СЦИНТИЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ NaI и LaBr3

1.1 Сцинтиллятор на основе кристалла NaI(Tl)

Йодид натрия, активированным таллием является одним из наиболее распространенных сцинтилляторов, применяемых для регистрации гамма-излучения. Чистый йодид натрия тоже можно использовать, но при комнатной температуре он будет иметь слишком низкий световыход. Он имеет зонную структуру, поэтому за один процесс распада выделяется очень мало фотонов. Полученные частицы будут отсутствовать в зоне видимости. Для того чтобы исправить этот недостаток, кристалл активируют таллием.

Отличительной особенностью сцинтиллятора является высокий световыход - на образование одного фотона в нём затрачивается около 25 эВ. Большое значение Z йода в кристаллах NaI(Tl) приводит к высокой эффективности регистрации гамма-излучения. Монокристалл имеет высокую прозрачность к свету собственного излучения и сравнительно прост в изготовлении. К недостаткам кристалла NaI(Tl) следует отнести гигроскопичность и хрупкость, что ограничивает его применение в переносных досмотровых комплексах.

При нормальных условиях световыход максимален, ниже 00С и выше 600С световыход существенно падает. Понижение температуры сопровождается ухудшением собственного разрешения монокристалла, в результате возникают неоднородности светового выхода. По сравнению с другим сцинтиллятором одинакового объема, приведенным в Таблице 1, кристалл NaI(Tl) обладает наименьшей эффективностью регистрации гамма-квантов при более высокой чувствительности к нейтронному фону.

1.2 Сцинтиллятор на основе кристалла LaBr3(Ce)

При световыходе LaBr3(Ce) сравнимым со световыходом NaI(Tl), данные кристаллы обладают гораздо более высоким энергетическим разрешением и коротким временем высвечивания, что привлекает к ним большой интерес. Однако трудности, связанные с характерным радиоактивным загрязнением месторождений лантаноидов и сильной анизотропией температурного коэффициента линейного расширения, приводят к сложным технологиям и высокой стоимости продукции.

Таблица 1 Свойства сцинтилляторов NaI и LaBr3

Сцинтиллятор

NaI(Tl)

LaBr3(Ce)

Плотность, г/см3

3,67

5,29

Световыход, 104 фотон/МэВ

4

6,8

Собственное энергетическое разрешение (662 кэВ), %

5,9

2,8

Время высвечивания, нс

200

16

Максимум спектра излучения, нм

415

370

Естественная радиоактивность

нет

Распад 138La

Гигроскопичность

Есть

Есть

На базе кристаллов LaBr3(Ce) производятся блоки детектирования, обладающие следующими свойствами:

- Энергетическое разрешение для энергии гамма-излучения 662 кэВ от 2,5 % до 3,5%. Для кристалла NaI(Tl) аналогичного размера при тех же условиях, разрешение составляет не менее 6 % рис.1.1;

Рис 1.1 График зависимости энергетического разрешения от энергии нуклида

- Более высокая эффективность регистрации, чем у детектора с аналогичными размерами кристалла NaI(Tl) рис.1.2;

Рис 1.2 Эффективность регистрации LaBr3(Ce) относительно NaI(Tl)

- Высокая температурная стабильность характеристики преобразования, обеспечиваемая уникально низким температурным коэффициентом световыхода сцинтилляционного материала рис.1.3.

Рис 1.3 График зависимости амплитуды сигнала от температуры

Собственный фон кристаллов бромида лантана в основном формируется за счет распада радиоизотопа 138La, который присутствует в природной смеси изотопов лантана около 0,09 %. 138La распадается путем электронного захвата (66,4 %) в 138Ва и путем бета-распада (33,6 %) в 138Се. Электронный распад сопровождается испусканием г-квантов с энергией 1436кэВ и рентгеновского излучения, в-распад с граничной энергией 252 кэВ сопровождается гамма-излучением с энергией 789 кэВ. Пик с энергией ~1,45МэВ (см. рис.1.4), помимо гамма-квантов с энергией 1,436 МэВ, формируют гамма-кванты внешнего фона с энергией 1,461 МэВ, возникающие при распаде радиоактивного изотопа 40K, который содержится во многих материалах, в частности в стекле входного окна ФЭУ.

Рис. 1.4 Спектр фона сцинтиллятора LaBr3(Ce)

ГЛАВА II. КСЕНОНОВЫЙ ГАММА-СПЕКТРОМЕТР И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1 Ксеноновый гамма-детектор

Ксеноновый гамма-детектор (КГД) - это ионизационная камера с экранирующей сеткой. Камера работает в импульсном режиме, что обеспечивает возможность регистрировать отдельную частицу и определять ее энергию. В качестве рабочего вещества ионизационной камеры используется сжатый ксенон (Хе) высокой чистоты.

Атомный номер ксенона равен 54 и по сравнению с другими веществами, используемыми в гамма-детекторах (например, Ge c Z =32 или NaI(Tl) c Zэф = 50), он наиболее эффективен для регистрации гама-излучения, особенно в области энергий, где фотоэффект является основным механизмом взаимодействия гамма-излучения с веществом.

Общая схема включения импульсной ионизационной камеры показана на рис.2.1. При взаимодействии гамма-кванта с рабочим веществом в ионизационной камере образуются ионы атомов ксенона и электроны, которые движутся соответственно к катоду и аноду. Амплитуды импульсов в ионизационной камере, создаваемых движением электронов, будут во много раз превышать амплитуды импульсов, обусловленных движением тяжелых ионов.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.2.1 Схема включения ионизационной камеры с экранирующей сеткой: U0 - напряжение на катоде; Uс - напряжение на сетке; R - сопротивление; С - конденсатор

Для уменьшения индукционного эффекта, а, следовательно, и для улучшения энергетического разрешения используется экранирующая сетка, которая размещается между катодом и анодом. На экранирующую сетку подается отрицательный электрический потенциал. В этом случае объемный заряд, который движется между катодом и сеткой (область I на рисунке 2.1.), практически не будет индуцировать электрический сигнал на аноде до тех пор, пока этот заряд не пройдет через экранирующую сетку в область II. Экранирующая сетка с одной стороны должна надежно экранировать анод при движении заряда в области катод-сетка ионизационной камеры и в то же время обеспечивать высокую проницаемость заряда в область сетка-анод.

Начиная с 1991 и до 2000 года проводились измерения космического гамма-излучения на борту орбитальной станции "МИР" с помощью ксенонового гамма-спектрометра "Ксения". Этот эксперимент демонстрирует возможность использования ксеноновых гамма-детекторов в условиях космического пространства. Это обстоятельство позволяет планировать в недалеком будущем дальнейшие космофизические эксперименты с помощью более современных ксеноновых гамма-спектрометров.

Рис.2.2 Плоско-параллельная ионизационная камера для гамма-телескопа «Ксения» 1 - корпус, 2 - катоды, 3- дрейфовые электроды, 4 - керамические изоляторы, 5 - экранирующая сетка, 6 - анод, 7 - фланец, 8 - металлокерамический ввод

На рис.2.2. предоставлена схема плоско-параллельной ионизационной камеры гамма-телескопа «Ксения», в Таблице 2.1 её основные характеристики.

Таблица 2.1 Основные характеристики гамма-телескопа «Ксения»

Энергетический диапазон

0.1ч5 МэВ

FWHM на 662 кэВ

23 кэВ

Плотность ксенона

0.6 г/см3

Чувствительный объем

1000 см3

Диаметр

250 мм

Длина

300 мм

Общая масса

5 кг

Напряжение

± 24 В

Потребляемая мощность

5 Вт

Ксеноновый гамма-детектор на основе цилиндрической ионизационной камеры, работающий в импульсном режиме предоставлен на рис.2.3.

Рис. 2.3 Общая принципиальная схема и фотография КГД. 1 - преобразователь напряжения для высоковольтного источника; 2 - зарядо-чувствительный усилитель; 3 - кран; 4 - блок высоковольтного питания; 5 - керамический гермоввод; 6 - экранирующая сетка; 7 - анод; 8 - термоизоляция; 9 - корпус цилиндрической ионизационной камеры; 10 - внешний защитный кожух

Высоковольтный источник питания 4 обеспечивает напряжение 20 и 10 кВ, подаваемые на корпус (катод) гамма-детектора 10 и экранирующую сетку 9 соответственно. Заполнение детектора рабочим веществом осуществляется через газовый кран 3. Корпус с толщиной стенки 3 мм обеспечивает двукратный запас механической прочности. Наружный алюминиевый корпус 10 предназначен для герметичности и защиты от внешних механических воздействий. На лицевой панели детектора имеются разъемы, через которые обеспечивается питание детектора и вывод полезного сигнала.

2.2 Характеристики ксенонового гамма-детектора

Рассмотрим характеристики гамма-детектора на основе ксенонового гамма-спектрометра разработанного в НИЯУ МИФИ.

Общие характеристики ксенонового гамма детектора: плотность ксенона - 0,35 г/см3; чувствительный объем - 2000 см3; масса - 6 кг; габариты - диаметр 120 мм, длина 320 мм; напряжение питания 220 В или +24-12 В; мощность потребления - <15 Вт; ресурс работы - не менее 10 лет.

Энергетическое разрешение. Согласно теоретическим оценкам ксеноновые гамма-детекторы могут обеспечить энергетическое разрешение для гамма-линии с энергией 1 МэВ около 0,5%. Полученное наилучшее на сегодняшний день энергетическое разрешение (1,7±0,1) % - для энергии 662кэВ (137Cs). Достигнутые значения энергетического разрешения для этих детекторов на гамма-линии 662 кэВ в несколько раз лучше, чем у сцинтилляционных детекторов (3-12)%, и в перспективе могут приблизиться к полупроводниковым детекторам (0,2-0,3)%.

Рис.2.4 Гамма-спектр источника 137Cs измеренный ксеноновым гамма-детектором

Термостабильность. В отличие от полупроводниковых детекторов для эксплуатации ксеноновых гамма-детекторов не требуется использование жидкого азота или каких-либо дополнительных систем охлаждения рис.2.5. Диапазон рабочих температур ксеноновых гамма-детекторов +10 - +180 0С, что позволяет использовать их даже в жестких температурных условиях. По сравнению со сцинтилляционными гамма-детекторами ксеноновые обладают высокой стабильностью в указанном температурном диапазоне. Ксеноновые детекторы можно применять в условиях низких температур вплоть до -40 - -50 0С при использовании ленточных обогревателей, которые практически не увеличивают общие габариты этих детекторов.

Рис.2.5 Зависимость энергетического разрешения от температуры ксенонового гамма-детектора Температура.0С

Ксеноновые гамма-детекторы в отличие от сцинтилляционных обладают очень хорошей линейной характеристикой в широком диапазоне энергий (проверено для 100- 5000 кэВ) рис.2.6. Её отклонение от линейной аппроксимации меньше 1%.

Рис.2.6 Зависимость положения гамма-пика от энергии гамма квантов в энергетическом диапазоне (0,06 - 2,6 МэВ)

Вибростабильность. Ксеноновые гамма-детекторы обладают достаточно высокой устойчивостью к виброакустическим воздействиям. Показано, что их спектрометрические характеристики сохраняются при уровне акустических шумов до 60 дБ без применения каких-либо защитных экранов или амортизаторов.

Эффективность регистрации. Рабочее вещество ксеноновых гамма-детекторов имеет сравнительно невысокую плотность (0,5-0,6 г/см3), в результате чего их удельная эффективность регистрации гамма-излучения в несколько раз меньше, чем у сцинтилляторов. Однако эффективность регистрации, в зависимости от требований конкретных исследований, можно повысить за счет увеличения рабочего вещества гамма-детектора.

Ксеноновые гамма-детекторы гораздо меньше (почти в 20 раз) активируются нейтронами по сравнению со сцинтилляционными (NaI) в расчете на идентичные массы рабочего вещества этих детекторов. Для ксеноновых гамма-детекторов было показано, что после воздействия нейтронов с энергиями 0,1-10 МэВ в фоновом спектре ксеноновых детекторов возникают активационные гамма-линии от отдельных изотопов ксенона, которые легко учитываются при регистрации гамма-излучения от других гамма - источников.

Ксеноновые детекторы технологичны в изготовлении и их стоимость значительно ниже полупроводниковых детекторов. Ксеноновые гамма-детекторы обладают большим практически неограниченным ресурсом работы. Он может составлять несколько десятков лет.

Ксеноновые гамма-детекторы имеется ряд особенностей, которые существенно ограничивают их применение. Это относится, прежде всего, к их низкой эффективности регистрации гамма-квантов малых энергий (30 кэВ - 100 кэВ), недостаточному энергетическому разрешению для решения ряда спектрометрических задач, а также невозможности проводить спектрометрические измерения при наличии внешних вибро-акустических воздействий уровнем выше 60 дБ.

Использование гамма-детекторов на сжатом ксеноне в фундаментальных и прикладных исследованиях, позволит значительно расширить возможности применения методов ядерной физики для различных задач, но не является универсальным прибором.

Рис.2.7 Зависимость энергетического разрешения от энергии гамма-квантов

2.3 Спектрометрические характеристики ксенонового гамма-спектрометра

Гамма-спектрометры на основе сжатого сверхчистого ксенона - приборы, разработанные в НИЯУ МИФИ. Как было сказано выше основной элемент гамма-детекторов составляет импульсная цилиндрическая ионизационная камера с экранирующей сеткой. В камере используется сжатый ксенон с небольшой добавкой водорода, что обеспечивает увеличение скорости дрейфа электронов в сжатом ксеноне.

Любой из детекторов в идеале должен преобразовывать всю энергию гамма-кванта в выходной импульс напряжения, прямо пропорциональный энергии гамма-кванта. Это напряжение надо успеть измерить и сохранить его значение до прихода следующего импульса. В 1950 году был разработан принцип амплитудно-временной трансформации, что дало практическую возможность построения сложного прибора - многоканального амплитудного анализатора. Последовательность импульсов напряжения переводится в спектр амплитуд посредством аналого-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП - это сложнейшая электронная система, преобразующая значение амплитуды импульса в цифровой код. Последовательность цифровых кодов запоминается, образуя аппаратурный спектр, который затем обрабатывается по определенным алгоритмам. В итоге в каналах АЦП набирается гистограмма амплитуд импульсов, которая является аппаратурным спектром гамма-излучения в цифровом виде.

Принцип работы ксенонового гамма-спектрометра на основе цилиндрической ионизационной камеры приведен на рис.2.8.

Рис.2.8 Принцип работы ксенонового гамма-спектрометра

Зарядочувствительный предусилитель предназначен для усиления электрического сигнала, и его передачи в блок цифровой обработки сигнала (БЦОС) (4096 каналов). В БЦОС сигналы оцифровываются, усиливаются, анализируются по амплитуде, а затем сформированный спектр передается на персональный компьютер. Управление гамма-детектором, накопление и обработка спектров осуществляется с помощью специальной программы.

Однако у ксеноновых гамма-спектрометров имеется ряд особенностей, которые существенно ограничивают их применение. Это относится, прежде всего, к их низкой чувствительности при регистрации гамма-квантов малых энергий (~ 100 кэВ), слабой устойчивости к внешним вибро-акустическим воздействиям, а также недостаточному энергетическому разрешению для решения ряда спектрометрических задач.

Особенности конструкции и свойства ксеноновых детекторов приводят к тому, что данные приборы имеют высокую чувствительность к внешним вибро-акустическим воздействиям за счет так называемого «микрофонного эффекта». В результате данных воздействий меняется емкость между экранирующей сеткой и анодом, вследствие чего образуются шумовые сигналы, на фоне которых формируются полезные импульсы от зарегистрированных гамма-квантов, что негативно сказывается на спектрометрических характеристиках детекторов. В связи ксеноновых гамма-спектрометры применялись в основном в лабораторных условиях, где обеспечивается минимальное вибро-акустическое воздействие на эту аппаратуру. Обычно для защиты от такого воздействия применяются различные амортизаторы, звукопоглощающие материалы, а также новые методы по обработке сигналов полученных из детектора.

Разработанный метод состоит в оцифровке и анализе электрических сигналов, поступающих с КГД, в режиме реального времени. При этом кроме формы полезного сигнала учитывается также информация до и после его прихода. Обработка происходит по следующей схеме:

1) Оцифровка и запоминание сигнала. На данном этапе происходит непрерывное запоминание оцифрованных электрических сигналов. При этом помимо полезного сигнала, запоминаются также значения напряжений до и после его прихода, что дает возможность осуществлять ряд математических операций (усреднение в течение различного времени, вычисление производных и др.);

2) Нахождение начала импульса. Путем установки необходимого амплитудного порога определяется временная отметка, к которой привязываются все дальнейшие вычисления;

3) Режекция наложенных сигналов. Данная операция заключается в исследовании каждого сигнала на предмет наличия в нем двух или более импульсов, близких по времени прихода. Наложение сигналов приводит к ухудшению энергетического разрешения КГД, поэтому такие сигналы исключаются из дальнейшего рассмотрения;

4) Вычисление и вычитание базовой линии. С помощью аппроксимации линейной зависимостью оцифрованных значений напряжения до и после прихода полезного импульса вычисляется базовая линия, которая затем вычитается из соответствующего значения полезного сигнала;

5) Анализ времени фронта импульса. На данном этапе происходит вычисление и анализ значения времени фронта импульса, и, если оно не попадает в установленный диапазон значений (времена, соответствующие полезным сигналам), то данный импульс исключается из дальнейшей обработки. Если же время фронта соответствует полезному сигналу, то данное значение используется для коррекции суммарной амплитуды при интегрировании импульса;

6) Интегрирование импульса и набор спектра. После вычитания базовой линии осуществляется интегрирование полезного сигнала в пределах установленных временных границ. Затем на основе полученных значений интеграла формируется амплитудное распределение (спектр);

7) Вычисление мертвого времени спектрометра, которое в дальнейшем учитывается при обработке спектров.

Выше приведенный метод был применен при создании электронного блока на основе современных микросхем и алгоритмов цифровой обработки сигналов. Основным элементом блока является программируемая интегральная логическая схема, в которой реализованы все алгоритмы обработки электрических сигналов с КГД.

Благодаря этому методу были достижения в повышении виброустойчивости (с 60дБ до 100 дБ), в уменьшении энергетического порога регистрируемых частиц (до 30 кэВ), в увеличении энергетического разрешения (с 2% до (1.7±1)%).

Ксеноновые гамма-спектрометры продолжают развиваться и находят всё больше областей применения во многих сферах нашей жизни, таких как ядерная медицина, контроль за отработавшим ядерным топливом, каротаж скважин, радиационная экология, изучение сейсмических активностей земной поверхности, таможенный контроль и д.р.

Заключение

сцинтилятор кристалл ксеноновый спектрометр

На сегодняшний день в гамма-спектрометрии в диапазоне энергий гамма-квантов (0,03-3) МэВ широко применяются блоки детектирования на основе сцинтилляторов (NaI(Tl), LaBr3). Однако эти детекторы имеют как свои достоинства, так и недостатки - невысокое энергетическое разрешение, зависимость характеристик приборов от внешних факторов, гигроскопичность и т.д.

Созданные ксеноновые гамма-спектрометры занимают свою нишу в современной гамма-спектрометрии в различных задачах, где необходимо измерять гамма-излучение с высоким энергетическим разрешением в жестких условиях климатических и механических воздействий, в которых использование сцинтилляционных и полупроводниковых гамма-спектрометров является крайне сложным, а в большинстве случаях и не возможны.

В данной работе приведены описания сцинтилляционных и ксеноновых гамма-спектрометров. В ходе исследований было установлено первенство последних за счёт определённых свойств:

- более высокое энергетическое разрешение;

- термостабильность;

- линейная характеристика в широком диапазоне;

- гораздо меньше активируются нейтронам;

- большим, практически неограниченным ресурсом работы.

Ксеноновые гамма-спектрометры достигли значительных преимуществ, однако ещё не является «универсальным» гамма-спектрометром. Тем не менее, исследования в этой области, разработка и создания ксеноновых гамма-спектрометров постоянно расширяются, а техника их изготовления совершенствуется. При этом появляются новые возможности применения этих гамма-детекторов и в областях, далеких от экспериментальной ядерной физики.

В дальнейшем планируется использовать ксеноновый гамма-детектор для применения исследований радиоактивных отходов от АЭС и вывод из эксплуатации ядерно-энергетических объектов.

Список использованной литературы

1. В.М. Быстрицкий, Е.В. Зубарев, А.В. Красноперов, С.Ю. Пороховой, В.Л. Рапацкий, Ю.Н. Рогов, А.Б. Садовский, А.В.Саламатин, Р.А.Салмин, В.М. Слепнев. Гамма-детекторы в установках по обнаружению взрывчатых и наркотических веществ. Объединенный институт ядерных исследований, 141980 г. Дубна, Московская обл. Андреев Е.А. ООО "Нейтронные технологии", 141980 г. Дубна, Московская обл. Письма в ЭЧАЯ. Т.10, №6(183). 2013 С.925-935.

2. А. С. Симутин, М. Ю. Чернов, Д. С. Семенов, А. Д. Орлов* Характеристики детектора гамма-излучения на основе монокристалла LaBr3(Ce) И ФЭУ-184 ФГУП «ВНИИА им. Н. Л. Духова», Москва*Институт физики твердого тела РАН, г. Черноголовка Московской обл. «Молодежь в науке», Cборник докладов 9-ой научно-технической конференции. г. Саров. 2010 г. С 315-320.

3. С.Е. Улин, В.В. Дмитренко, В.М. Грачев, К.Ф. Власик, З.М. Утешев, А.Д. Ищенко, А.Г. Духвалов (НИЯУ МИФИ), К.А. Боярчук, В.Я. Геча. (ФГУП «НПП ВНИИЭМ») Гамма-спектрометры на сжатом ксеноне для обнаружения и идентификации радиоактивных и делящихся материалов. Вопросы электромеханики Т. 114. 2010. С 43-49.

4. А.Б. Дорин, В.Ф. Ельцин, А.К. Чураков Аналитический обзор российских гамма - спектрометров. ООО НИИП «Грин Стар Инструментс». URL- http://www.greenstar.ru/articles/obzor_gama_cpektorv.pdf

5. http://fizmathim.com/gamma-spektrometry-na-szhatom-ksenone

6. https://msu-dubna.ru/hep/mod/resource/view.php?id=416

7. http://www.kaf07.mephi.ru/sciroom/dis/Novikov_a.pdf

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Анализ основных задач радиометрии - регистрации с помощью радиометрических приборов излучений, испускаемых ядрами радионуклидов. Технические параметры и принцип работы гамма-спектрометра РКГ-01 "Алиот". Спектрометрическое определение цезия-137 в пробах.

    курсовая работа [33,7 K], добавлен 25.11.2010

  • Физические основы метода гамма-гамма каротаж. Его виды, преимущество и применение. Взаимодействия квантов с веществом. Измерение характеристик рассеянного гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешним источником гамма-излучения.

    презентация [146,3 K], добавлен 23.03.2015

  • Физические основы метода гамма-гамма каротажа, применение этого метода при решении геологических и геофизических задач. Методы рассеянного гамма-излучения. Изменение характеристик потока гамма-квантов. Глубинность исследования плотностного метода.

    курсовая работа [786,8 K], добавлен 01.06.2015

  • Особенности работы детекторов на основе щелочно-галоидных кристаллов для регистрации рентгеновского и мягкого гамма-излучения, пути ее оптимизации. Анализ методик, позволяющих значительно улучшить сцинтилляционные характеристики регистраторов излучений.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 16.12.2012

  • Общие сведения о почве и ее радиоактивности. Требования к месту и методам отбора проб. Инструментальный гамма-спектрометрический метод радионуклидного анализа объекта внешней среды. Характеристика гамма-спектрометра сцинтилляционного "Прогресс-гамма".

    курсовая работа [263,0 K], добавлен 17.04.2016

  • Обзор оптических схем спектрометров. Характеристики многоканального спектрометра. Описание методики и установки исследования характеристик вогнутых дифракционных решёток. Измерение квантовой эффективности многоэлементного твёрдотельного детектора.

    дипломная работа [3,7 M], добавлен 18.03.2012

  • Анализ возможности создания промышленной установки счета совпадений нейтронов и фотонов различных кратностей. Ознакомление с аппаратурой и методикой цифрового разделения нейтронов и гамма-квантов. Описание последовательности проведения эксперимента.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 07.02.2016

  • Порядок и главные правила измерения величин I0 и Iфон с заданной статистической погрешностью. Определение излучения исследуемого радиоактивного изотопа. Направления и перспективы устранения различных систематических погрешностей в данном эксперименте.

    лабораторная работа [149,1 K], добавлен 01.12.2014

  • Сутність та методи утворення гамма-квантів. Взаємодія гамма-квантів з речовинами: фотоефект, комптонівське розсіювання. Негативна дія випромінювання та переваги його застосування в медицині для діагностики захворювань та знищення ракових клітин.

    презентация [573,8 K], добавлен 14.05.2013

  • Гамма-излучение - коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает чрезвычайно малой длинной волны.

    реферат [11,0 K], добавлен 07.11.2003

  • Етапи дослідження радіоактивних явищ. Електромагнітне випромінювання та довжина хвилі. Закон збереження спіну. Перехід із збудженого стану ядра в основний. Визначення енергії гамма-квантів. Порівняння енергії електронів з енергією гамма-променів.

    доклад [203,8 K], добавлен 21.04.2011

  • Свойства ядерных изомерных состояний. Характеристики гамма-излучения возбужденных ядер. Механизм обходных переходов. Оценка итоговых выходов ядер в метастабильном состоянии, образующихся в процессе обходного возбуждения с помощью синхротронного излучения.

    дипломная работа [934,0 K], добавлен 16.05.2017

  • Гамма-каротаж интегральный и гамма-каротаж спектрометрический. Радиоактивность осадочных горных пород. Плотность потока излучения кусочно-однородного пространства. Показания скважинного прибора в однородной среде. Суммарная концентрация радионуклидов.

    презентация [737,0 K], добавлен 28.10.2013

  • Ядерно-физические свойства и радиоактивность тяжелых элементов. Альфа- и бета-превращения. Сущность гамма-излучения. Радиоактивное превращение. Спектры рассеянного гамма-излучения сред с разным порядковым номером. Физика ядерного магнитного резонанса.

    презентация [1,0 M], добавлен 15.10.2013

  • Описание структуры и параметров активированных кристаллов. Характеристики полиэдров Вороного-Дирихле. Исследование структуры и расчет параметров Джадда-Офельта для активированных кристаллов. Изучение структуры шеелитов методом пересекающихся сфер.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 20.07.2015

  • История развития планарной сцинтиграфии. Производство радионуклидов на ядерных реакторах. Принцип действия циклотрона. Многокристальные и полупроводниковые гамма-камеры, их особенности и технические характеристики. Принцип работы гамма-камеры Ангера.

    реферат [2,9 M], добавлен 28.02.2015

  • Электролюминесценция кристаллофосфоров на основе сульфида цинка. Механизмы возбуждения электролюминесценции. Механизмы свечения цинк-сульфидных электролюминофоров. Зависимость интегральной яркости электролюминесценции от частоты.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 26.04.2007

  • Изучение возникновения и применения гамма-излучения. Особенности использования в качестве детекторов в дозиметрических приборах газоразрядных счетчиков, работа которых основана на ионизирующем действии ядерного излучения; их достоинства и недостатки.

    курсовая работа [696,4 K], добавлен 24.11.2013

  • Исполнение сборки высоковольтного преобразователя и конструкции альфа спектрометра. Рассмотрение метода обнаружения энергии альфа частиц коронным торцевым газоразрядным счетчиком. Обнаружение в воздухе подвального помещения радона и продуктов его распада.

    дипломная работа [1,0 M], добавлен 30.07.2010

  • Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, спектр которых находится между ультрафиолетовым и гамма-излучением. История открытия; лабораторные источники: рентгеновские трубки, ускорители частиц. Взаимодействие с веществом, биологическое воздействие.

    презентация [344,9 K], добавлен 26.02.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.