Основные элементы и характеристика аппаратуры для ядерно-физических методов

Источником быстрых n является измерительная трубка, в которой для получения быстрых n используется ядерная реакция в мишени трития, бомбардируемая ядрами дейтерия, при этом осуществляется синтез ядер гелия, сопровождаемый испусканием n.

D+T=n+α

Ускорительная трубка - это стеклянный балон, заполненный дейтерием. Ионизация дейтерия осуществляется электронами, выделяющимися накалённым вольфрамовым катодом (2). Электроды ускоряютсяцилиндрическим анодом (4) и под действием продольного магнитного поля, образованного катушкой (3) перемещаются вдоль анода по спиральным траекториям. Высоковольтный электрод (5), в котором расположена мишень (6). Питание переменным синусоидальным напряжением со вторичной обмотки высоковольтного трансформатора (ТР). В генераторе имеются 2 натекателя(1), изготовленных из титановой проволоки с примесью дейтерия.

Сцинтилляционные счетчики

Это совокупность сцинтиллятора с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ)

При падении на люминофор «1» частиц их энергия Е расходуется на ионизацию и возбуждения атомов датчика. Переход в нормальное состояние сопровождается испусканием кратковременных вспышек (10-7-10-9 сек).

ФЭУ представляет собой фотоэлемент с электронным усилителем, работающий по принципу вторичной эмиссии. Фотоны из сцинтиллятора падают на фотокатод «3» и вылетают из него фотоэлектроны, которые ускоряются электрическим полем и устремляются к первому диоду. Каждый электрон вырывает из диода новые электроны, число которых в несколько раз превышает число первичных электронов.

Наибольшее применение в геофизических приборах получили монокристаллы NaI (натриево-иодистый кристалл), GsI, KI.

Такие детекторы обладают повышенной чувствительностью к измерению и высокой эффективностью регистрации.

Основная особенность пропорциональных счетчиков- амплитуда выходящего сигнала зависит от напряжения U на электродах. Применяются для регистрации тепловых и др. нейтронов. В качестве наполнителя используется фтористый бор ВF3, имеющий аномальные σ=750.

Реакция: В10+n01- Li7+He24+ɣ

В сцинтилляционных счетчиках используется смесь боросодержащего вещества с порошком из кристаллов ZnS(Cu), ZnS(Ag)

РАДИОМЕТРЫ

Радиометрическая аппаратура делится на радиометры для определения плотности потока ионизирующих излучений и спектрометры для измерения спектра излучений.

Радиометры состоят из 4 основных частей:

1) Индикаторной группы

2) Измерительной схемы

3) Питания

4) Управления

Индикаторная часть(группа) выполняется в виде выносного блока, называемого датчиком или зондом.

Измерительная схема и вспомогательные узлы монтируются в пульте управления, который соединяется с датчиком, экранированным кабелем.

Интегрирующая ячейка служит для преобразования импульсов в постоянный ток с последующей его регистрацией приборами: гальвонометром, самописцем или др. измерительными приборами. В ряде радиометров содержится телефон, фиксирующий излучение щелчками.

В спектрометрах находится амплитудный анализатор.

Усилитель необходим для усиления сигналов, имеющих амплитуды: 104-1004 mV у ФЭУ.

Формирующий каскад: чтобы исключить различную форму и амплитуды импульсов- стандартизация импульсов ( в прямоугольной форме).

Интегрирующая ячейка. В тех случаях, когда регистрация импульсов осуществляется гальвонометром или перед записью топоизмерительным прибором, устанавливается интегрирующая ячейка, преобразующая отдельные импульсы в постоянный ток, сила которого пропорциональна частоте поступающих сигналов. Представляет собой последовательно включенный с гальвонометром контур, состоящий из конденсатора «с» и сопротивления «R». Импульсы, поступающие с выхода формирующего каскада на конденсатор, заряжают его до потенциала U=(q*N)/C. (q- заряд импульсов, N- их число в единицу времени). Одновременно с зарядкой конденсатора непрерывно происходит его разряд через сопротивление R.

Разновидности радиометров.

В зависимости от назначение, радиометры подразделяются на полевые, скважинные и лабораторные.

К лабораторным радиометрам предъявляются наиболее жесткие требования в отношении чувствительности и стабильности, в то же время вес, габариты и питание у них не ограниченно.

Полевые радиометры должны быть компактными, легкими, обладать высокой точностью и надежностью в работе.

Скважинные радиометры рассчитаны на работу в скважинах, заполненных раствором при разных давлениях и температурах. Поэтому к ним применяются требования высокой стабильности и воспроизводимости результатов.