СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-8

ётся подобрать такие коэффициенты p i , при которых среднее значение ве личины S при регистрации гамма квантов будет меньше нуля ( < 0), а при регистрации нейтронов будет больше нуля ( > 0). В алгоритме режекции наложений значение тока наложенного импульса заменяется нулевым значением, и скор ректированная таким образом функ ция тока детектора используется для идентификации типа частицы, что поз воляет сократить количество исключа емых из анализа импульсов. Алгоритм селекции и сортировки событий по критерию определения типа части цы позволяет уменьшить вероятность ложного определения типа частицы в 10 раз при отбрасывании 5…10% заре гистрированных импульсов. По амплитудным распределениям импульсов, полученным при регистра ции гамма квантов и нейтронов, мож но определить спектральный состав нейтронного и гамма излучения и рас считать эквивалентную дозу. На основании изложенных принци пов и был разработан спектрометр до зиметр с цифровой идентификацией типа частиц по форме импульса для раздельного измерения энергетичес кого спектра нейтронов и гамма кван тов в смешанных полях. Он состоит из блока детектирования и блока регист рации и обработки информации. Блок детектирования выполнен на основе стильбена ∅ 30 × 10 мм и ФЭУ Hama matsu R6095. В состав блока регистрации и обра ботки информации входят: быстро действующийаналого цифровойпреоб разователь(АЦП)счастотойдискретиза ции1ГГц,программируемыелогические интегральные схемы (ПЛИС) и вычис лительный комплекс [2]. Были проведены эксперименталь ные исследования основных характе ристик спектрометра в статическом и импульсном режимах. В статическом режиме регистрировалось излучение гамма квантов радиоактивного источ ника 137 Сs и гамма квантов и нейтро нов источника Pu Be. На рисунках 2 и 3 приведены амплитудные распреде ления импульсов в гамма канале G и в нейтронном канале N, полученные при регистрации гамма квантов ради оактивного источника 137 Сs и гамма квантов и нейтронов радиоактивного источника Pu Be. При регистрации гамма квантов источника 137 Сs значе ние нижнего энергетического порога составило 15 кэВ по поглощённой энергии электронов, величина ди намического диапазона по энергии регистрируемых гамма квантов рав нялась 60. В энергетическом диапазо не 15…900 кэВ вероятность ложного определения гамма кванта как ней трона составила 2 × 10 –4 при загрузке 1,5 × 10 4 имп./c. На рисунке 4 показано энергетичес кое распределение нейтронного излу чения, полученное при регистрации гамма квантов и нейтронов радио активного источника Pu Be. Энерге тическое распределение восстановле но из амплитудного распределения, показанного на рисунке 3. Предельные значения характерис тик спектрометра исследовались при регистрации нейтронов и гамма кван тов смешанного поля импульсного нейтронного генератора. Измерения проводились при высокой и быстро меняющейся загрузке детектора до 10 6 имп./c и в широком энергетичес ком диапазоне, при значении нижнего энергетического порога от 5 кэВ [3]. На рисунке 5 изображены амплитуд ные распределения импульсов в гам ма канале G и в нейтронном канале N, полученные при регистрации излуче ния импульсного генератора нейтро нов с энергией 2,5 МэВ при загрузке 1,4 × 10 6 имп./с. В энер г е тиче с ком диапа з оне 3 0…8 0 0 к э В при з а г р у з к е 1 , 4 × × 10 6 имп./c около 90% зарегистриро ванных импульсов было идентифи цированокакнейтроны, остальные10% как гамма кванты. При этом вероят ностьложногоопределения гамма кван такакнейтронасоставила10 –4 …10 –3 при загрузке (1,5…5) × 10 5 имп./c. Вэнергетическомдиапазоне2…35кэВ использование оптимальных алгорит мов обработки позволило проводить идентификациюимпульсов, у которых амплитуда быстрой компоненты соиз мерима с амплитудой одноэлектрон ных импульсов ФЭУ. Так, для энергии 10 кэВ по поглощённой энергии элек тронов вероятность ложного опреде ления гамма кванта как нейтрона со ставляла 3 × 10 –3 . Результаты экспериментальных ис следований показывают высокую эф фективность метода цифровой иден тификации нейтронов и гамма кван тов в смешанных импульсных полях при очень высокой и быстро меняю щейся загрузке детектора. При загруз ках детектора 10 6 имп./с и энергети ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2011 10 4 10 3 10 2 10 1 K dN/dK 0 20 40 60 80 100 120 140 N G 137 Cs Рис. 2. Амплитудные распределения импульсов в гамма канале G и в нейтронном канале N, полученные при регистрации гамма квантов ( 137 Сs) 10 4 10 5 10 3 10 2 10 1 K dN/dK 0 200 400 600 800 1000 N G Рис. 3. Амплитудные распределения импульсов в гамма канале G и в нейтронном канале N, полученные при регистрации нейтронов и гамма квантов изотопа Pu Be 16 32 48 64 80 0 E, МэВ F(E) × 10 3 0 0,8 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 Pu Be Рис. 4. Энергетическое распределение нейтронного излучения, полученное при регистрации гамма квантов и нейтронов радиоактивного источника Pu Be 0 20 80 120 160 200 240 280 E, кэВ dN/dE 0 200 400 600 800 1000 N – 2,5 MeV G – 2,5 MeV Рис. 5. Амплитудные распределения импульсов в гамма канале G и в нейтронном канале N, полученные при регистрации излучения импульсного генератора нейтронов с энергией 2,5 МэВ при загрузке 1,4 × 10 6 имп./с © СТА-ПРЕСС