CC BY
18
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 138
1965
СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЗА РАЗЛИЧНЫМИ ПОГЛОТИТЕЛЯМИ
Ю. Б. ЯНКЕЛЕВИЧ (Представлена научным семинаром НИИ ЭИ)
Развивающаяся в последнее время радиационная дефектоскопия материалов и изделий нуждается в исследовании спектрального состава проникающих излучений за различного рода поглотителями. Основы «счетно-спектрометрического метода в сцинтилляционной дефектоскопии» [1] предполагают звание энергетических спектров излучения, падающего на сцинтилляционный кристалл, что позволяет сделать правильный выбор оптимальных параметров системы дефектоскопии.
Спектральный состав рентгеновского излучения до и после различных поглотителей удобно исследовать с помощью сцинтилляционных спектрометров.
С этой целью автором был сконструирован и изготовлен сцинтилляционный спектрометр с кристаллом Nal (TI). Конструкция спектрометра и геометрия представлены на рис. 1.
Рис. 1.
Рентгеновское излучение коллимировалось двумя коллиматорами— свинцовьим [60 мм] и стальным (80 мм). Диаметр отверстия свинцового коллиматора равен 15 мм, а стального — 20 мм, Спектраметр окружен свинцовой защитой толщиной 3 см, а лобовой слой и толщина коллиматора составляли по 60 мм. Свинцовый коллиматор спектрометра, использованный в экспериментах, имел отверстие диаметром 5 мм. Канал в коллиматоре был покрыт 0,5 мм слоем листового олова для уменьшения вероятности попадания характеристических квантов свинца на сцинтилляционный кристалл. Сцинтилляционный кристалл Nal (TI) выпилен ,и отшлифован из спектрометрического кристалла
4.
Заказ
7951.
'19
диаметром 70 мм. Кристалл был упакован в алюминиевую оболочку 0,1 мм толщины и оптически сочленен непосредственно с окном фотокатода фотоумножителя с помощью силиконового масла. Фотоумножитель ФЭУ-24 был отобран из 10 имевшихся в распоряжении и имел наилучшее разрешение при минимальном темновом токе. Делитель напряжения для питания динодной системы ФЭУ, расположенной на самой панельке ФЭУ, позволял устанавливать оптимальное напряжение на динодах. В спектрометре использовался предусилитель типа УСС-1 от установки «Волна».
Сигналы с предусилителя подавались на катодный повторитель, собранный по схеме Уайта, и дальше по кабелю на стоканальный анализатор импульсов АИ-100.
Энергетическое разрешение спектрометра составляло 8,5% на 660 кеь и 7% на 1,25 меь.
Оценивалось влияние обратно рассеянного излучения от внутренних стенок свинцовой защиты. Интенсивность обратно рассеянного излучения составляла единицы процентов от интенсивности падающего на кристалл через коллимационное отверстие излучения.
С помощью описанного спектрометра были сняты выходные спектры излучения промышленной рентгеновской установки РУП-200 (рис. 2) при ускоряющих потенциалах 100, 150 и 200 кет). Расстояние от излучателя до кристалла составляло 3 м. Регулировкой тока трубки устанавливалась общая скорость счета в пределах 0,5-И кгц.
Рис. 2. Спектр излучения рентгеновской трубки при ускоряющих потенциалах 100, 150 и 200 кеи.
Для снятия энергетических спектров рентгеновского излучения за различными поглотителями образцы располагались согласно рис. 1, причем плоскость образца со стороны спектрометра оставалась строго фиксированной, а наращивание толщины поглотителя велось со стороны источника. Для снятия угловых спектральных распределений спектрометр поворачивался в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через точку «0» на желаемый угол (рис. 1).
По данной методике было снято более 150 спектров за поглотителями различной толщины из стали, алюминия и пластмасс при различных углах в, 180°. Приборные спектры за поглотителями различной толщины из стали, алюминия и пластмасс приведены на рис. 3 а, в, с.
Рис. За иллюстрирует «ожесточение» белого спектра рентгеновского излучения при прохождении им стального поглотителя различной толщины. Начиная с толщины 70 мм становится заметным «накопление» многократно рассеянных фотонов в области 20-н80 Кеь. Оценка
Юмм^Омм 200кеу А?
I /:\\1 войТ0"
I,
\\
\
20мм ЮОмм 200кем > \ пластмасса
I . I ^ ш мм //•••■ \
1:1
■1
\ \\
50
100
50
>00 каналы
§
С
Рис. 3.
фактора «накопления», обусловленного многократным рассеянием, представляет большой интерес для дефектоскопии материалов, поскольку условия «чистой геометрии» реализуются очень трудно. Чувствительность же дефектоскопа в существенной мере зависит от вклада рассеянного излучения в общий спектр квантов, падающих на кристалл.
§
200 кеч сталь 120 мм
/
XV
л-1ш-
Ъ=50°
/: ........\Х
50
/00
Рис. 4.
Изучение соотношения первичного и рассеянного излучения по экспериментальным данным позволяет определить факторы накопления для различных материалов, а также дает возможность выбирать оптимальный порог дискриминации.
На рис. 4 представлены ¡приборные спектры рентгеновского излучения, рассеянного на различные углы. Анализ этих данных подтверждает возможность дефектоскопии материалов с помощью комптоновски и когерентно рассеянного на различные углы излучения.
В настоящее время авторами проводится обработка результатов с целью определения состава поля излучения за различными поглотителями. Приборные же спектры позволяют обосновать оптимальные
параметры систем дефектоскопии, например, размеры сцинтилляцион-ного кристалла, чувствительность фотокатода ФЭУ, порог дискриминации и параметры электронной схемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. В. И. Горбунов, В. Б. Кузнецов, В. К- К у л е ш о в, Ю. Б. Я н к е-л е в и ч. Счетно-спектрометрический метод в сцинтилляционной дефектоскопии (настоящий сборник).
