Система измерения профиля потока высокоэнергетичного тормозного излучения

Abstract

Развитие ряда перспективных ядерных технологий (управляемый ускорителем электронов мощный источник нейтронов, производство медицинских изотопов, гамма-активационный анализ и др.) основано на применении высокоэнергетичного (>10 МэV) тормозного излучения (ВТИ) большой интенсивности (>1 кВт/см²). Одной из ключевых проблем диагностики такого излучения является измерение его пространственно-энергетического распределения. Для ее решения использован метод, основанный на совместной экспозиции набора тонких фольг, размер которых превышает поперечный размер потока ВТИ, причем фольги выполнены из материалов, имеющих различный энергетический порог (g,N)-реакций – метод фотоядерного конвертера (ФК). Восстановление профиля интенсивности ВТИ в каждом энергетическом диапазоне производится на основе измерения распределения поверхностной активности ФК. Для этого используют специально разработанный гамма-сканер. Эксплуатация гамма-сканера показала влияние рассеянного g-излучения на детекторы, что существенно снижает пространственное разрешение метода. Для его увеличения предложен алгоритм обработки сигналов детекторов, основанный на представлении ФК в виде двумерной матрицы точечных гамма-источников. Применение алгоритма позволяет улучшить пространственное разрешение в 2-3 раза.

Розвиток ряду перспективних ядерних технологій (кероване прискорювачем електронів потужне джерело нейтронів, виробництво медичних ізотопів, гамма-активаційний аналіз та ін.) засновано на застосуванні високоенергетичного (>10 МеВ) гальмівного випромінення (ВГВ) великої інтенсивності (>1 кВт/см²). Однією з ключових проблем діагностики такого випромінення є вимірювання його просторово- енергетичного розподілу. Для її рішення використано метод, заснований на спільній експозиції набору тонких фольг, розмір яких перевищує поперечний розмір потоку ВГВ, причому фольги виконані з матеріалів, що мають різний енергетичний поріг (g,N)-реакцій – метод фотоядерного конвертера (ФК). Встановлення профілю інтенсивності ВГВ у кожному енергетичному діапазоні проводиться на основі вимірювання розподілу поверхневої активності ФК. Для цього використовують спеціально розроблений гамма-сканер. Експлуатація гамма-сканера показала вплив розсіяного g-випромінення на детектори, що істотно знижує просторове розділення методу. Для його збільшення запропоновано алгоритм обробки сигналів детекторів, заснований на представленні ФК у вигляді двомірної матриці точкових гамма-джерел. Застосування алгоритму дозволяє поліпшити просторове розділення у 2-3 рази.

The development of a number perspective nuclear technologies (high-power neutron-source driven by electron Linac, medical isotopes production, gamma-activation analysis etc.) is based on application high-energy (>10 МeV) bremsstrahlung (HEB) with high-intensity (>1 kW/cm²). One of the key problems in diagnostics of such radiation is the measurement of its space-energy distribution. For its solution the method based on a joint activation of a set of thin metal foils, which size exceeds cross sectional dimension of a НЕВ flux is used. The foils are made from materials having a different threshold of (gamma, N) reactions - method of the photonuclear converter (PNC). The profile of НЕВ intensity in each energy range is reconstructed from measured distribution of a PNC surface activity. For this purpose one use specially designed gamma-scanner. The exploitation of the gamma-scanner has shown acting of scattered gamma-radiation on detectors, that essentially degrades the spatial resolution of the method. For its increase the processing logic of signals from detectors, based on representation of PNC by the two-dimensional matrixes of dot gamma - sources is offered. The application of this algorithm allows to improve the spatial resolution of a method by 2-3 times.