Détecteurs à scintillation de rayonnements ionisants. Schéma, description

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Détecteurs à scintillation de rayonnements ionisants. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Pour détecter les rayonnements ionisants, ils utilisent souvent la capacité de certaines substances - les scintillateurs - à rendre visible, lumineuse la trajectoire d'une particule ionisante qui les « traverse ».

Les détecteurs à scintillation des rayonnements ionisants présentent un certain avantage par rapport aux compteurs Geiger : l'amplitude et la durée de l'éclair peuvent être utilisées pour juger du type et de l'énergie de la particule qui l'a généré. Il est également important que le compteur à scintillation ait une efficacité bien supérieure à celle du compteur Geiger, qui ne détecte généralement qu'une ou deux particules sur cent qui y tombent.

Structurellement, le compteur de scintillation est simple : le scintillateur souhaité (voir Annexe 7) est collé à la cathode d'un tube photomultiplicateur (PMT) et le tout est placé dans un boîtier soigneusement isolé des éclairages étrangers. Le reste consiste à compter les photoimpulsions, à les trier par amplitude, forme, etc. - une question de technologie électronique conventionnelle.

Le diagramme schématique de la phototête du compteur à scintillation est présenté sur la fig. 81, et un convertisseur haute tension pour l'alimenter - sur la fig. 82. La tension d'alimentation du PMT - élevée par rapport à la "terre" - est généralement appliquée à sa cathode. Ceci permet de connecter galvaniquement le circuit anodique du PMT avec l'analyseur électronique de l'appareil, en tenant compte, si nécessaire, de la composante constante de son photocourant.

La tension d'alimentation PMT, sa répartition entre les dynodes et, par conséquent, le rapport des valeurs des résistances R2...R13 qui composent le diviseur de dynode dépendent du type de photomultiplicateur (voir Annexe 6). Ici, nous avons utilisé un PMT-85 à tension relativement basse. Le mode de fonctionnement PMT dans les scintillateurs domestiques étant proche du « sombre », les résistances des résistances dynodes peuvent être bien supérieures à celles recommandées (tout en conservant les proportions).

Détecteurs à scintillation de rayonnements ionisants
Riz. 81. Photo tête d'un détecteur à scintillation de rayonnements ionisants

Le seul réglage opérationnel dans le canal - la résistance R14 - remplit une fonction très importante : sur le comparateur DA1, elles sont réglées sur la tension de seuil U3-4. Seules les impulsions d'amplitude Uimp>U3-4 ouvriront le comparateur et une impulsion standard numérique sera générée à sa sortie (broche 9).

Dans les équipements dosimétriques autonomes utilisant des PMT, le problème de leur alimentation électrique se pose. L'UPM haute tension (0,8 ... 1 kV ou plus) requis par le PMT, les exigences de stabilité (la photosensibilité du PMT dépend assez fortement de la tension d'alimentation ; voir Annexe 7) imposent des exigences assez strictes aux appareils qui génèrent cette tension.

Détecteurs à scintillation de rayonnements ionisants
Riz. 82. Convertisseur de puissance PMT

La base du convertisseur haute tension illustré à la fig. 82, constitue un générateur de blocage qui génère des impulsions de tension d'amplitude Uimp sur l'enroulement II du transformateur T1@Ufeu. A travers la colonne de diodes VD3, ils chargent le condensateur C5, qui devient ainsi la source d'alimentation du photomultiplicateur. Pulsations Ufeu (elles ont la forme d'une "scie" avec des intervalles de temps entre les "dents" tp@R7 C4) supprime le filtre RC (C5, R8, C6, R9, C7).

Un transistor VT2 est introduit dans le circuit de puissance du générateur de blocage, dont le courant de collecteur dépend du courant de base, qui à son tour dépend du courant de drain du transistor à effet de champ VT3. La tension de grille de ce transistor dépend de Ufeu, de la tension à la diode Zener VD1 (le transistor VT1 est sa "résistance" de réglage du courant et du rapport des "épaules" du diviseur R3 + R4, R6 (la résistance R3 fixe la souhaité Ufeu). Il est facile de voir que si l'UPM diminue (en valeur absolue) pour une raison déstabilisante, la tension d'alimentation du générateur bloquant augmentera et l'impact du facteur déstabilisant sera ainsi largement compensé.

Le transformateur générateur de blocage est enroulé sur un anneau de ferrite M3000MN 20x12x6 mm. Du fait que cette ferrite a une faible résistance volumique, les arêtes vives du noyau doivent être lissées et l'ensemble du noyau doit être soigneusement isolé ; envelopper, par exemple, avec du lavsan ou du ruban fluoroplastique.

L'enroulement II est enroulé en premier, contenant 800 tours de fil PEV-2 0,07. Le bobinage s'effectue dans un sens, presque tour à tour, en laissant un espace de 2 ... 3 mm entre le début et la fin du bobinage. L'enroulement II est également recouvert d'une couche d'isolation. L'enroulement I (8 tours PEVSHO 0,15 ... 0,25) et l'enroulement III (3 tours avec le même fil) sont posés sur le noyau aussi uniformément que possible.

Le phasage des enroulements (leurs extrémités de mode commun sont marquées de points sur T1) doit être respecté lors de l'installation du transformateur.

À propos des détails du convertisseur. Résistance R6 - KIM-0,125, R3 - SP-38A, autres - MLT-0,125 et 0,25. Condensateurs C3, C4 - KM-6 ou K10-176 ; C5, C7 - K15-5-N70 (1,5 kV) ou autre céramique pour une tension d'au moins 1 kV ; C1 et C2 - n'importe quel oxyde. La colonne de diodes 2Ts111A-1 peut être remplacée par quatre diodes connectées en série du type KD102A. Pour tout autre remplacement, il faut garder à l'esprit que la colonne de diodes VD3 doit non seulement avoir une tension inverse élevée - pas inférieure à UPM, mais également un faible courant de fuite (à cette tension) - pas plus de 0,1 μA.

Le transistor générateur de blocage peut être remplacé par un KT630V. Ici, le paramètre déterminant est la tension de saturation du transistor en mode pulsé : à un courant dans l'impulsion de 1 ... 1,5 A - Uke us imp Ј0,3 V. La tension résiduelle sur le collecteur du transistor peut être facilement estimée à partir de l'oscillogramme : à partir de "l'écart" entre le sommet plat de l'impulsion et la ligne de potentiel zéro.

Le courant consommé par le convertisseur HT à partir de l’alimentation électrique dépendra bien entendu de la charge. Avec les deux têtes à scintillation décrites ici, fonctionnant en mode radar à rayonnement, elle ne dépassait pas 16 mA.

Publication : cxem.net

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