МОДЕЛЮВАННЯ ДЕТЕКТОРА ДЛЯ СИСТЕМ РАДІАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ
DOI:
https://doi.org/10.17721/2519-481X/2024/84-01Ключові слова:
реєстрація іонізуючого випромінювання, час ядерного процесу, безперервний спектр, енергетичний дозвілАнотація
Характеристики детектора визначаються головним чином фізичними властивостями кристала напівпровідника як чутливого елемента первинного перетворювача, а також особливостями процесу реєстрації електричного сигналу.
Процес реєстрації іонізуючого випромінювання (ІВ) полягає у перетворенні неелектричної величини, що характеризує його, електричний сигнал. Інакше висловлюючись, у своїй перетворюється один вид енергії – енергія ІВ – в інший, зручніший для обробки та накопичення інформації. У датчику випромінювання виникає імпульс струму чи напруги у результаті іонізації його активного середовища – напівпровідника, цей імпульс несе велику інформацію. Насамперед, він корелюється з моментом часу ядерного процесу. Крім того, імпульс наголошує на факті випромінювання радіації в межах тілесного кута, під яким датчик видно від джерела. Амплітуда імпульсу часто є мірою енергетичних втрат випромінювання в датчику. Форма імпульсу відрізняється для різних видів випромінювання, а також для різних областей та кутів попадання випромінювання в датчик.
Більшість інформації, передана імпульсами, характеризується безперервним спектром: імпульс може виникнути у час з різною амплітудою. Крім того, електричні сигнали з детектора в загальному випадку надходять на тлі перешкод, що значно знижують достовірність інформації, що передається. Перешкоди можуть бути спричинені паразитними електричними сигналами (шуми елементів схеми, зовнішні наведення) або сторонніми джерелами ІВ. Надійність вимірювань збільшується, якщо сигнали мають властивості, відмінні від перешкоди.
У роботі запропоновано структурну схему та створено багатоканальний цифровий амплітудний аналізатор, що забезпечує селекцію вхідного сигналу за формою імпульсу при великих завантаженнях, що недоступно приладам, що існують. Застосування такого аналізатора дозволило збільшити енергетичну роздільну здатність, стабільність роботи детектора при ще більшому збільшенні вхідного завантаження вимірювального тракту.
Посилання
1 Vavilov V.S. Effect of radiation on semiconductors / V.S. Vavilov, N.P. Kekelidze, L.S. Smirnov. Moscow: Nauka, 1988 .- 192 p.
2 Lenkov S.V. Physical and technical foundations of radiation technology of semiconductors / S.V. Lenkov, V.A. Mokritsky, D.A. Peregudov, G.T. Tarielashvili. - Monograph. - Odessa: Astroprint, 2002 .- 297 p.
3 Garkavenko A.S. Radiation modification of the physical properties of wide-gap semiconductors and the creation of high-power lasers on their basis / Lvov: ZUKTs, 2012. - 258 p.
4 Banzak O.V New generation semiconductor detectors for radiation monitoring and dosimetry of ionizing radiation / O.V. Banzak, O.V. Maslov, V.A. Mokritsky: Ed. V.A. Mokritsky, O.V. Maslov. - Monograph. - Odessa, 2013. - Publishing house "VMV". - 220 p.
5 Bouchet J.M. PWR primary flow masurements by correlation analysis of nitrogen-16 fluctuations / J.M. Bouchet, et al. – Progress in Nuclear Energy. – 1982. – Vol. 9.
6 Awadalla S.A. Characterization of detector-grade CdZnTe crystals grown by traveling heater method (THM) / S.A. Awadalla, J. Mackenzie, H. Chen, eds. // Journal of Crystal Growth. – Vol. 312, issue 4. – 2010. – 507-513c.
7 Grybos P. Front-end Electronics for Multichannel Semiconductor Detector Systems; EuCARD Editorial Series on Accelerator Science and Technology, Vol.08 / Institute of Electronic Systems Warsaw University of Technology . – Warsaw: 2010. – 201 p.
8 Dumitrescu A. Comparison of a digital and an analogical gamma spectrometer at low count rates / A. Dumitrescu // U.P.B. Sci. Bull., Series A. – Vol. 73. – Iss. 4, 2011. – P. 127-138.
9 Maslov O. Passive Computer Gamma- Tomography of Nuclear Fuel / O. Maslov, V. Mokritsky, O. Banzak, // ANIMMA. Third International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation Measurement Methods and their Applications – Marseille, June 23-27, 2013. – Book of Abstracts – Р. 51.
10 Maslov O.V. The Improved CdZnTe Dose Rate Probe / O.V. Maslov, M.V. Maksimov, L.L. Kalnev // 2008 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and 16th Room Temperature Semiconductor Detector Workshop – Dresden: 19–25 Oct. 2008. – P. 12-87.
11 Maslov O. Multiple energies passive computer tomography of nuclear fuel / O. Maslov // Proceedings of the International Ukrainian-Japanese Conference on Scientific and Industrial Cooperation – Odesa 24 – 25 October 2013. – Р. 114-116.
12 Masuruk K. Dopant incorporation during liquid phase epitaxy / K. Masuruk, T.Bryskewicz // J. Appl. Phys., 1981. – V. 52. – N3. – part 1. – P. 1347–1350.
13 Banzak O.V. Optimum operating mode of cdznte-sensors in the gamma radiation dosimeter / O.V. Banzak, H.V. Banzak, A.A. Gaber // Sur les matériaux de la v conférence scientifique et pratique internationale «Débats scientifiques et orientations prospectives du développement scientifique» – Paris 21-23 June 2023. – P. 77 – 79.
14 Banzak O.V. Methods and means of control of nuclear materials and status of protective barriers at npp in wartime conditions / O.V. Banzak, S.V., Lienkov , O.V. Sieliukov, A.A. Gaber // Collection of scientific papers of the Military Institute of Taras Shevchenko national university of Kyiv. . – К., 2024. – № 83. – С. 7 – 17.
15
15 Model of physical processes in the primary and secondary converters of the detector for radiation monitoring systems / Lienkov S.V., Banzak O.V., SieliukovО.V., Zherebtsova L.N. // Collection of scientific papers of the Military Institute of Taras Shevchenko national university of Kyiv. . – К., 2023. – № 81. – С. 16 – 25.
